朱坊水庫(kù)除險(xiǎn)加固分析與設(shè)計(jì)

陳 靜

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330029）

朱坊水庫(kù)位于南昌市新建縣石崗鎮(zhèn)西北方向的朱坊村和高圩村境內(nèi)，水庫(kù)距新建縣城長(zhǎng)陵鎮(zhèn)約30km，距石崗鎮(zhèn)約 6km。壩址以上控制流域面積11.07km2，水庫(kù)正常蓄水位 46.20m，總庫(kù)容 1126萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2.2萬(wàn)畝，實(shí)際灌溉面積1.8萬(wàn)畝，是一座以灌溉為主，兼有養(yǎng)殖等效益的中型水庫(kù)。朱坊水庫(kù)所處流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，一年四季分明，氣候溫和，陽(yáng)光充足，降水量豐沛。多年平均降水量1578.7mm。

該工程主壩、二副壩、三副壩興建于1958年，1959年基本建成。一副壩興建于1972年，1973年基本建成，經(jīng)多次續(xù)建、加固形成現(xiàn)有工程規(guī)模。樞紐工程主要由主壩、副壩（3座）、溢洪道（2座）、壩下涵管（4條）、連通渠（3條）等建筑物組成。

壩址下游有石崗鎮(zhèn)及流湖鄉(xiāng)兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口 2萬(wàn)多人，耕地2.2萬(wàn)畝；有昌樟高速公路和南昌～石崗公路等交通干線，地理位置十分重要。

1 存在的主要問(wèn)題

朱坊水庫(kù)工程區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌，庫(kù)區(qū)為丘陵溝谷，四周低山丘陵環(huán)抱，地形開(kāi)闊，庫(kù)內(nèi)沖溝較發(fā)育，但切割不甚強(qiáng)烈，山坡一般較緩且較穩(wěn)定，植被較發(fā)育。水庫(kù)經(jīng)多年運(yùn)行，未見(jiàn)明顯的庫(kù)水外滲及淤積現(xiàn)象，近壩庫(kù)岸未出現(xiàn)較大的崩塌及滑坡，但局部較陡，存在小規(guī)模的塌岸。未見(jiàn)其他不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

區(qū)內(nèi)出露地層中元古界雙橋山群及新生代第四系地層，位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、江南臺(tái)隆、萍鄉(xiāng)～樂(lè)平臺(tái)陷的豐城～樂(lè)平凹斷束構(gòu)造單元中?；遵薨檹?qiáng)烈，經(jīng)受晉寧構(gòu)造旋回影響，形成一系列以北東東～北東走向?yàn)橹鞯木o密線型褶皺，伴隨褶皺的作用，形成了一些北東東及北東走向的斷裂或破碎帶。經(jīng)大壩安全鑒定，并由水利部大壩安全管理中心核查確認(rèn)，朱坊水庫(kù)大壩屬三類壩。存在的主要問(wèn)題如下。

（1）主壩及三座副壩清基不徹底，壩基及壩肩存在滲漏問(wèn)題，壩體填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求，運(yùn)行中下游壩坡見(jiàn)有滲水，壩體存在滲漏問(wèn)題。

（2）二、三副壩壩頂高程不滿足規(guī)范要求，二副壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，主壩及一、三副壩下游無(wú)排水反濾設(shè)施，二副壩貼坡排水體已被填埋。

（3）壩體存在蟻害問(wèn)題。

（4）溢洪道襯砌混凝土老化、剝蝕嚴(yán)重，有多條裂縫，漿砌石邊墻砂漿脫落，局部坍塌，消力池長(zhǎng)度不夠，影響泄洪安全。

（5）主壩及二、三副壩壩下涵管管身混凝土老化、蜂窩麻面，裂縫、漏水嚴(yán)重，一副壩壩下涵管建設(shè)年代較早，管徑小，存在安全隱患。

（6）啟閉設(shè)施及閘門老化、銹蝕，螺桿變形，不能正常運(yùn)行。

（7）三條連通渠邊坡均未襯護(hù)，局部塌陷，斷面不規(guī)則，渠內(nèi)淤積嚴(yán)重，影響水庫(kù)運(yùn)行安全。

（8）工程管理設(shè)施、大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施及水、雨情觀測(cè)設(shè)施簡(jiǎn)陋，防汛公路標(biāo)準(zhǔn)低、路況差。

江西省發(fā)展改革委員會(huì)于2008年4月21日以贛發(fā)改設(shè)審字[2008]484號(hào)《關(guān)于新建縣朱坊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)（代可研）的批復(fù)》對(duì)《初設(shè)報(bào)告》進(jìn)行了批復(fù)，批復(fù)的主要建設(shè)內(nèi)容為主壩加固工程、副壩加固工程、溢洪道加固工程、壩下涵管加固工程、連通渠加固工程、大壩安全監(jiān)測(cè)工程及白蟻治理工程等。

2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

2.1 主壩加固設(shè)計(jì)

根據(jù)壩高及壩體抗滑穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算，設(shè)計(jì)壩頂高程49.40m。結(jié)合壩頂路面的施工，壩頂寬度6.0m，壩頂上、下游側(cè)設(shè)25cm×60cm（寬×高）C15混凝土路肩梁，壩頂總長(zhǎng)400m，壩面上游側(cè)設(shè)置照明燈具。為改善大壩防汛交通條件，結(jié)合水庫(kù)的運(yùn)行管理要求，壩頂設(shè)置混凝土路面，路面寬6.0m，路面向兩側(cè)各設(shè)2%的橫坡，路面混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，厚度為20cm，按15m長(zhǎng)度進(jìn)行分縫，混凝土路面下設(shè)厚20cm的5%水泥穩(wěn)定碎石基層。

壩坡根據(jù)穩(wěn)定分析計(jì)算確定[1]，上游壩坡平整至1:3，下游壩坡在43.9m高程設(shè)置一級(jí)馬道，寬度為 3.5m，馬道以上壩坡 1:2.75，馬道下游壩坡1:3。為防止壩身受風(fēng)浪淘刷及雨水沖刷，上游坡在高程40.0m以下（施工洪水位為38.10m）采用拋石固腳，在高程40.0m以上采用10cm厚混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，下游坡采用草皮護(hù)坡。主壩橫斷面設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖1 。

為防止大壩浸潤(rùn)線出逸處產(chǎn)生滲透破壞而危及大壩安全，對(duì)大壩壩腳處新建貼坡式排水體，貼坡排水體頂高程41.5m，頂寬1.9m，外坡1:3，排水體下設(shè)0.4m厚二級(jí)反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，縱向排水溝設(shè)置于壩頂下游側(cè)、馬道內(nèi)側(cè)、貼坡排水內(nèi)側(cè)及下游坡腳處，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設(shè)置三條橫向排水溝，大壩下游坡面與兩岸交線處各設(shè)一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

圖1 主壩設(shè)計(jì)橫斷面圖

對(duì)大壩壩體及壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理，墻底伸入強(qiáng)風(fēng)化基巖0.5m；壩基及壩肩具中等透水性巖體采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，灌漿帷幕與大壩混凝土防滲墻連成完整的防滲體系[2]。防滲墻頂高程47.83m，墻底伸入強(qiáng)風(fēng)化狀千枚巖深0.5m。左壩肩原壩內(nèi)涵管挖除易址重建，新建涵管向左壩肩移 12m。因此，左壩肩原涵管以左壩體在涵管施工時(shí)基本挖除，左壩肩壩體按均質(zhì)土壩設(shè)計(jì)，混凝土防滲墻插入新建左壩肩壩體 10m處；右壩肩混凝土防滲墻同一副壩混凝土防滲墻相接。在大壩壩基及左肩設(shè)一排帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，灌漿帷幕底高程深入相對(duì)不透水層（透水率q≤10lu）深度不小于2m。

2.2 一副壩加固設(shè)計(jì)

一副壩設(shè)計(jì)壩頂高程48.9m，壩頂結(jié)構(gòu)同主壩，壩頂總長(zhǎng) 467m。上、下游壩坡采用 1:3，壩頂寬6.0m，最大壩高6.0m。在壩軸線上游設(shè)截水槽，截水槽基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化的基巖頂面以下1.0m，截水槽底寬采用2.0m，邊坡1:1.5。

一副壩上游護(hù)坡采用厚10cm，邊長(zhǎng)30cm的正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，下設(shè) 10cm砂卵石混合料墊層，高程 40m以下設(shè)拋石固腳,下游護(hù)坡采用草皮護(hù)坡。壩腳設(shè)置貼坡排水體，排水體頂高程40.0m，下游邊坡1:3，干砌塊石厚0.4m，下設(shè)40cm厚二級(jí)反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，縱向排水溝設(shè)置于壩頂下游側(cè)、馬道內(nèi)側(cè)及壩腳排水體內(nèi)側(cè)，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設(shè)置二條橫向排水溝，一副壩下游坡面與左岸交線處設(shè)一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

2.3 二副壩加固設(shè)計(jì)

二副壩設(shè)計(jì)壩頂高程48.9m，壩頂結(jié)構(gòu)同主壩，壩頂總長(zhǎng) 335m。結(jié)合壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工，上游壩坡回填至 1:3.0，下游壩坡按美化整治要求馬道以上為1:2.5，馬道以下為1:3.0。

二副壩上游護(hù)坡采用厚10cm，邊長(zhǎng)30cm的正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，下設(shè) 10cm砂卵石混合料墊層，壩腳41.0m以下設(shè)拋石固腳[3]。下游護(hù)坡采用草皮護(hù)坡。

為使壩腳滲流穩(wěn)定，壩腳設(shè)置貼坡式排水體，排水體頂高程 39.0m，下游邊坡游 1:3，干砌塊石厚0.4m，下設(shè)50cm厚二級(jí)反濾層。在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，縱向排水溝設(shè)置于壩頂下游側(cè)及壩腳排水體內(nèi)側(cè)，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設(shè)置二條橫向排水溝，二副壩下游坡面與兩岸交線處各設(shè)一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

二副壩防滲墻采用液壓抓斗混凝土防滲墻方案，頂高程設(shè)計(jì)墻頂高程取為47.83m，底高程伸入強(qiáng)風(fēng)化狀千枚巖深0.5m，最大墻深約13.71m。帷幕灌漿防滲伸入相對(duì)不透水層以下2m。左壩肩壩體挖除后，基礎(chǔ)澆筑C15混凝土壓漿板，板寬3.0m，板厚0.5m。

2.4 三副壩加固設(shè)計(jì)

三副壩設(shè)計(jì)壩頂高程48.6m，壩頂結(jié)構(gòu)同主壩，壩頂寬度6.0m，壩頂上、下游側(cè)設(shè)25cm×60cm（寬×高）C15混凝土路肩梁，壩頂總長(zhǎng)274m。三副壩上游護(hù)坡采用厚10cm，邊長(zhǎng)30cm的正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，下設(shè) 10cm砂卵石混合料墊層，高程41.0m以下設(shè)拋石固腳。下游護(hù)坡采用草皮護(hù)坡。

三副壩壩腳設(shè)置貼坡式排水體，排水體頂高程42.00m，下游邊坡游 1:3，干砌塊石厚 0.4m，下設(shè)40cm厚二級(jí)反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，縱向排水溝設(shè)置于壩頂下游側(cè)、馬道內(nèi)側(cè)及壩腳排水體內(nèi)側(cè)，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設(shè)置二條橫向排水溝，二副壩下游坡面與兩岸交線處各設(shè)一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。防滲墻選用混凝土防滲墻方案，設(shè)計(jì)墻頂高程取為 47.83m，墻厚 0.3m，墻底高程伸入強(qiáng)風(fēng)化狀千枚巖深 0.5m，最大墻深約 13.71m。壩基不設(shè)帷幕灌漿防滲。

2.5 溢洪道加固

東溢洪道由控制段、泄槽段、消力池段、海漫段、出水渠組成。東溢洪道控制段采用寬淺式平底寬頂堰，堰長(zhǎng)5m，堰頂高程46.20m，溢流凈寬12.0m。為運(yùn)行管理需要，控制段在壩頂處架設(shè)交通橋，橋面高程 48.9m，采用預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)，橋凈跨凈長(zhǎng)12.0m，橋面寬6.0m。

溢洪道混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為 C25。泄槽段分兩段，底板混凝土厚 0.4m，第一段水平長(zhǎng) 16.54m，凈寬由12.0m漸變?yōu)?0.0m，縱坡為0.01，第二段水平長(zhǎng)51.5m，凈寬均為10.0m，縱坡為0.196，底板每10.3m長(zhǎng)設(shè)置橫縫，底板下設(shè)縱、橫排水溝。泄槽邊墻為重力式混凝土擋墻，墻高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段長(zhǎng) 8m，池深0.8m，寬 10.0m，消力池底板高程 35.82m，底板厚0.8m，下設(shè)排水，上游與泄槽末端相連，下游與海漫段相接。消力池邊墻為重力式混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.5m，墻高2.5m，墻頂高程38.32m。消力池后接長(zhǎng)10m，寬10.0m海漫段，底板高程36.62m底板為0.4m厚，重力式混凝土結(jié)構(gòu)，墻高1.7m。

東溢洪道出水渠全長(zhǎng)113m，渠底寬10m，渠底高程 36.62～34.20m，縱向坡降為0.012。出水渠上游設(shè)C20混凝土海漫，混凝土護(hù)底厚0.3m，兩側(cè)設(shè)C20混凝土擋墻漸變段，長(zhǎng)10m，擋墻頂高程38.32m。下游出水渠采用C20混凝土護(hù)底，厚0.1m；邊坡1:1.5，采用C20混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，厚0.1m，護(hù)坡頂高程38.32～35.0m。出水渠下游與河床相接。

西溢洪道控制段采用寬淺式平底寬頂堰式，堰長(zhǎng)5m，堰頂高程 46.2m，溢流凈寬15.0m，為運(yùn)行管理需要，控制段在壩頂處架設(shè)交通橋，橋面高程48.9m，采用預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)，橋凈跨凈長(zhǎng)15.0m，橋面寬6.0m。溢洪道混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。泄槽段分兩段，底板混凝土厚0.4m。第一段水平長(zhǎng)55.0m，凈寬由15.0m漸變?yōu)?0.0m，縱坡為0.01。第二段水平長(zhǎng)34.4m，凈寬均為10.0m，縱坡上段為1：2.93，下段1：4。底板設(shè)置縱、橫縫及排水溝，泄槽邊墻為重力式混凝土擋墻，墻高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段長(zhǎng) 10m，池深0.8m，寬10.0m，消力池底板高程35.08m，底板厚0.8m，下設(shè)排水，上游與泄槽末端相連，下游與海漫段相接。消力池邊墻為重力式混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.5m，墻高2.5m，墻頂高程37.58m。消力池后接長(zhǎng)15m，寬10.0m海漫段，底板高程35.88m， 底板為0.4m厚，重力式混凝土結(jié)構(gòu)，墻高1.7m。

西溢洪道出水渠全長(zhǎng) 82.1m，渠底寬 10m，渠底高程 35.88～35.80m，縱向坡降為 0.013。出水渠上游設(shè)C20混凝土海漫，混凝土護(hù)底厚0.3m，兩側(cè)設(shè)C20混凝土擋墻漸變段，長(zhǎng)15m，擋墻頂高程37.58m。下游出水渠采用C20混凝土護(hù)底，厚0.1m；邊坡1:1.5，采用C20混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，厚0.1m，護(hù)坡頂高程37.58m。出水渠下游與河床相接。

2.6 輸水建筑物加固

主壩涵管進(jìn)口處均設(shè)進(jìn)水閘，進(jìn)水閘內(nèi)設(shè)檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。進(jìn)水閘底板高程沿用原進(jìn)口底板高程37.20m，進(jìn)水閘長(zhǎng)10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進(jìn)水閘井頂高程49.4m，接交通橋，上設(shè)啟閉排架閘房。涵管內(nèi)徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長(zhǎng)66m，設(shè)0.0066縱坡，每11m進(jìn)行分縫，縫內(nèi)設(shè)止水銅片。出口接八字型消力池，池長(zhǎng)7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

一副壩涵管進(jìn)口處均設(shè)進(jìn)水閘，進(jìn)水閘內(nèi)設(shè)檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。進(jìn)水閘底板高程沿用原進(jìn)口底板高程39.50m，進(jìn)水閘長(zhǎng)10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進(jìn)水閘井頂高程 48.90m，接交通橋，上設(shè)啟閉排架閘房。涵管內(nèi)徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長(zhǎng)33m，設(shè)0.01縱坡，每11m進(jìn)行分縫，縫內(nèi)設(shè)止水銅片。出口接八字型消力池，池長(zhǎng)7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

二副壩涵管進(jìn)口處均設(shè)進(jìn)水閘，進(jìn)水閘內(nèi)設(shè)檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。進(jìn)水閘底板高程沿用原進(jìn)口底板高程38.00m，進(jìn)水閘長(zhǎng)10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進(jìn)水閘井頂高程 48.90m，接交通橋，上設(shè)啟閉排架閘房。涵管內(nèi)徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長(zhǎng)55m，設(shè)0.01縱坡，每11m進(jìn)行分縫，縫內(nèi)設(shè)止水銅片。出口接八字型消力池，池長(zhǎng)7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

三副壩涵管進(jìn)口處均設(shè)進(jìn)水閘，進(jìn)水閘內(nèi)設(shè)檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。進(jìn)水閘底板高程沿用原進(jìn)口底板高程39.50m，進(jìn)水閘長(zhǎng)10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進(jìn)水閘井頂高程 48.60m，接交通橋，上設(shè)啟閉排架閘房。涵管內(nèi)徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長(zhǎng)55m，設(shè)0.01縱坡，每11m進(jìn)行分縫，縫內(nèi)設(shè)止水銅片。出口接八字型消力池，池長(zhǎng)7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

3 結(jié) 語(yǔ)

為保障下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)及昌樟高速公路等重要交通設(shè)施安全，確保工程安全運(yùn)行，發(fā)揮工程應(yīng)有效益，對(duì)朱坊水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固是必要的。朱坊水庫(kù)在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格按初步設(shè)計(jì)批準(zhǔn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)批準(zhǔn)方案，確定了合理加固措施,并科學(xué)、合理的安排施工進(jìn)度，對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等各方予以解決，使除險(xiǎn)加固工程順利完成任務(wù)[4]。使水庫(kù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得以正常運(yùn)行,充分發(fā)揮了水庫(kù)的效益。該除險(xiǎn)加固工程已成為南昌市水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的樣板示范工程。

建議工程管理單位，在今后工程運(yùn)行管理中，加強(qiáng)對(duì)工程運(yùn)行管理人員的培訓(xùn)，提高工程管理人員的整體素質(zhì)，使工程管理所的管理水平滿足水利工程管理單位考核標(biāo)準(zhǔn)，確保工程安全運(yùn)行，發(fā)揮工程應(yīng)有效益。

[1] 陳 靜,彭德慧,張李蓀.兩個(gè)主要邊坡穩(wěn)定分析程序軟件的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2008,4:49-51

[2] 張李蓀,周放平,陶柏強(qiáng).萬(wàn)安水電站庫(kù)區(qū)贛州市舊城區(qū)防護(hù)工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2006,12:110-111

[3] 張李蓀.水庫(kù)防護(hù)區(qū)庫(kù)岸失穩(wěn)與防護(hù)[J].江西水利科技,2001,(S2):49-51

[4] 張李蓀.工程圖紙掃描輸入及矢量化在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].江西水利科技,1997,3:155－157