陽泉山南水庫除險加固工程
設計工作報告
山西省水利水電勘測設計研究院
二 ○ 一 ○年十二月
陽泉山南水庫除險加固工程
設計工作報告
批准： 孫萬功
核定： 盧天傑
審查： 薛俊玲
校核： 劉瑞傑
編寫： 張春麗
目錄1工程概況 1
1.1 流域概況 1
1.2 原工程概況 1
1.3 工程建設過程 2
1.4 工程效益 3
1.5 工程立項及審批情況 3
1.6 工程存在的主要問題 4
1.7 除險加固工程主要設計內容 4
2除險加固設計要點 6
2.1工程地質與水文地質 6
2.2工程布置 18
2.3工程設計 21
3主要設計變更 26
3.1副壩貼坡排水 27
3.2主壩壩基高噴灌漿 27
3.3洩洪衝沙閘 27
3.4灌溉輸水洞 27
3.5壩頂路面和防浪牆變更 28
4設計檔案質量管理 29
5設計為工程建設服務 31
6經驗及建議 32
附件1：設計機構設定和主要工作人員情況 33
附件2：主要設計變更 34
附件3：工程大事記 35
陽泉市山南水庫位於桃河支流泉寺河上的高崖村處,距陽泉市26km，控制流域面積89km2。是一座以城市供水為主、兼有防洪效益的小（1）型水庫。設計庫容637萬m3。
水庫於2023年開始興建，2023年建成並投入執行。原水庫建築物有大壩、溢洪道、放水洞三部分。水庫原按2%洪水設計，1%洪水校核，由於防洪標準偏低，工程質量差，建成後一直未能正常執行，是山西省病險水庫之一。
為排除病險，充分發揮工程效益，於2023年至2023年對水庫進行了除險加固改造。增設了洩洪洞，加固了大壩，改造了溢洪道出口，使水庫的防洪標準提到了30年一遇設計，500年一遇校核，防洪能力大大提高。
經過2023年至2023年除險加固後，水庫樞紐由大壩、溢洪道、洩洪排沙洞、放水洞組成。溢洪道位於大壩右側山體基岩上，為開敞式溢洪道，進口寬40m，進口底高程1040m。洩洪排沙洞位於大壩左側岩體內，洞徑3.
5m，進口底高程1020m，全長256.54m，底縱坡為2%。放水洞在主河槽右側，為壩下漿砌石有壓涵洞，進口底高程1015.
60m，出口底高程1012.77m。除險加固後，水庫正常蓄水位1040.
0m，汛限水位1037.5m，30年一遇設計洪水位1043.23m，500年一遇校核洪水位1045.
49m，總庫容448.58萬m3，興利庫容247萬m3。
根據山西省水利廳對山南水庫2023年12月份安全鑑定審查意見書，山南水庫現存在問題有：水庫防洪標準低於現行規範要求；壩體質量差；溢洪道右案山體為滑坡體，未進行處理；溢洪道出口對岸山體未按設計要求開挖，放水洞進口斜拉閘門被淤埋，無法啟閉，洞身滲漏嚴重；監測設施不完善，無通訊設施。
山西省水利廳檔案晉水規計【2008】402號《關於陽泉市山南水庫除險加固工程初步設計報告的批覆》，同意除險加固的主要建設內容為：
1）大壩左壩肩繞滲處理；
2）溢洪道及右岸滑坡體處理；
3）放水洞加固改建。
基礎同意除險加固的工程設計。即左壩肩繞滲處理，範圍0-060～040段布設單排防滲幕牆，深入泥岩2.5m，幕牆頂高程1040m；溢洪道及右岸滑坡體處理，對溢洪道挑流不暢段山體按1:
0.5削坡，使水流平順流入下游河道。對右岸滑坡體採用在不穩定山體邊界設定環形截水溝防止地表水進入前滑面；放水洞加固改建，新建放水洞進水塔及交通橋，並配備啟閉設施。
左壩肩岸坡下部較陡，上部較緩，發育地層為二疊系上統石千峰組第一巖組中厚層砂岩夾薄層泥岩，石千峰組第二巖組中薄層泥岩、砂質泥岩，石千峰組第三巖組中厚層砂岩與中薄層泥岩互層，三疊系下統劉家溝組第四巖組中厚層砂岩夾薄層泥岩，以及第四系中更新統洪沖積低液限粘土，底部為卵石混合土。岩層產狀n30～40°e/nw∠8～11°，岩層傾向山里偏下游，為逆向岸坡，軟弱結構面不發育，岩體中主要發育北東和北向三組陡傾角節理裂隙，綜合分析，左壩肩岩體穩定性較好，受風化卸荷作用，岸邊處節理裂隙呈不同程度的張開，特別是北西向節理裂隙，其走向與岸坡走向近平行，岩體中的節理裂隙及岩層層面構成了庫水繞壩滲漏通道。據zk08-2鑽孔壓水試驗，岩體透水率為29.
6～92.3lu，為中等透水岩層。故左壩肩存在繞壩滲漏問題，建議對左壩肩進行防滲處理，防滲深度至石千峰組第二巖組泥岩2～3m。
防滲寬度70～90m。
左壩肩隔水層底板為石千峰組第二巖組中薄層泥岩，高程996.7m，水庫正常蓄水位為1040m，壩前蓄水深度30.8m，左岸下游坡腳處地下水出逸高程為1010m，則上游滲透層厚度h1為43.
3m，下游滲透層厚度h2為30.0m；滲透層平均滲透係數，根據鑽孔壓水試驗透水率換算，取1.13m/d；繞壩滲漏最小半圓半徑r0取壩底寬的一半，即60m；滲漏帶寬度l取左岸地下水位與正常蓄水位1040m交點處至岸邊的距離，據左岸地下水水力坡度推測求得，取400m。
經估算，在正常蓄水位1040m時，左壩肩繞壩滲漏量為754.4m3/d。年滲漏量為27.5萬 m3。
壩右岸溢洪道右側發育一滑坡，稱右岸滑坡。該處為基岩山梁，高程1130m，相對高差120m，地形坡度27°，山梁的上下游各有一條垂直於河流的沖溝，上游溝短淺，下游溝深長，山體頂部有黃土覆蓋，上部為t1l-4巖組砂岩夾頁岩，中部為p2sh-3巖組砂岩、泥質砂岩與泥岩互層，總體上山體由軟硬相間的泥岩與砂岩構成，山體岩層產狀為n40～50°e/nw∠6～14°，岩層傾角由北東向南西漸緩，緩傾河谷偏下游，河流與下游沖溝切割，使山體在地層傾向形成臨空面，山體岩層中發育①、②組節理裂隙，在山梁延伸方向和北東方向形成切割面，構成了邊坡失穩的基本條件。總體上該岸坡屬於層狀同向緩傾結構岩質邊坡。
滑坡體後緣從溢洪道進口右側沿東北向至壩下游沖溝。拉裂面是沿ne向裂隙走向，形成傾向河谷偏下游的陡立面。前緣從溢洪道出口右側至壩下游沖溝南側，實際上溢洪道部位為滑體前緣，這部分滑體已被挖除，現溢洪道底全部在完整基岩上，滑體中後部由砂岩碎、塊、巨石之間呈架空結構，塊石原岩層面多向河床呈20°～30°傾斜，前緣部位原岩層理可辯，岩層翹起，與該處岩層反向傾斜。
滑動面為p2sh-3巖組底部厚層泥岩的頂面，前緣高程1037.35m，其產狀與岩層產狀一致，為n41°e/nw∠9°～12°。滑動帶厚度20cm左右，物質為紫紅色軟塑狀含泥岩細礫夾泥，其砂粒含量22%，粉粒42%，粘粒36%，比原岩的粘粒含量高出9%。
經礦物分析，蒙脫石含量74～83%，呈細小鱗片狀，定名為粉質蒙脫石粘土。其含水率為28%，滑體前緣即溢洪道出口右側滑動面有水溢位，該部位的探井中有積水（2023年12月）。沿滑動方向滑體長度70m，橫向最大寬度180m，平均135m，厚度6～20m，平均12m，估算體積11.
3萬m3。
右岸滑坡為一古滑坡，在其滑動之後經歷了漫長的地質時期，從目前觀測情況看，滑坡在自然條件下未發現進一步滑動的跡象。水庫正常蓄水對滑坡穩定影響不大，溢洪道洩水可沖刷滑體前緣，對滑坡穩定不利，**和施工爆破振動力對滑坡穩定亦有不利影響。從該滑坡體的條件看，滑坡體中地下水的作用對滑坡穩定的影響最大，地下水的影響包括水的浮托力、靜水壓力、動水壓力和水對岩層的軟化作用。
地下水的浮托力使滑體重量減輕，滑體充水時其中的裂隙承受靜水壓力公升高，滑面上的靜水壓力使作用在滑面上的有效正應力減小，滲透水流形成的動水壓力使下滑力增加，水對滑動帶物質的浸潤軟化，促使滑動帶岩土強度降低，對該滑動帶以蒙脫石為主的礦物與水作用後，內部結構發生向外擴張的趨勢，有明顯的膨脹性，膨脹率達5.4%，親水性大，水穩定性差，浸水後軟化泥化作用顯著，力學強度大幅降低。綜合該滑坡體的條件，認為其穩定性較差，在長期大量降水和有**力、爆破振動力的作用下，有可能再次滑動。
壩上游東西向沖溝至壩下北西～南東向沖溝之間的山體，地質條件都屬於層狀同向緩傾結構岩質邊坡，不同之處主要是山體前部（北西）岩層傾角較大，後部（南東）岩層傾角較小，這對於後部山體的穩定較有利，但是滑坡發生滑動會使山體前部地形變陡，對後部山體有牽動作用，有可能觸發後部山體的滑動，總之整個右岸山體為一潛在不穩定山體。
針對右岸山體尤其是滑坡體存在不穩定問題，建議處理措施主要為阻止地表水入滲和排除地下水，改善滑動面的含水率。阻排地表水是在潛在不穩定山體邊界外圍設定1～2條環形截水溝，攔截旁引地表徑流，阻止地表水流入保護區內，在保護區內充分利用自然溝，布置成樹枝狀排水系統，匯集旁引地表徑流。做好邊坡的綠化，減少降水滲入。
岩體上的排水溝，溝中裂隙溝縫抹漿，防止下滲。排除地下水是在滑坡前緣沿滑動帶設一排抑斜排水孔，孔內用風力灌砂充填。在溢洪道出口、滑坡體前緣增設擋牆，以防洩水對滑體前緣沖刷，排水孔口伸出擋牆外。
在設定排水口時，設法保持排水暢通，並防止凍結。
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