漳澤水庫除險加固工程設(shè)計簡述

馮立平

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

漳澤水庫位于長治市以北20 km的交漳村，壩址以上干流長72.3 km，控制流域面積3176 km2，總庫容4.27億m3。是濁漳河南源干流上一座集工業(yè)、城市供水、防洪、灌溉，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的大（二）型水庫。樞紐工程等別為Ⅱ等，主要建筑物大壩、溢洪道、泄水洞為2級。水庫于1959年11月動工興建，1960年4月建成并蓄水，1961年，1971年和1992年對溢洪道進(jìn)行了改建，1963年和1989年兩次對泄洪洞進(jìn)行了改建。1989年10月28日—1995年，水庫進(jìn)行了最全面、最徹底的改建。通過改建，大壩加高5m，壩頂高程達(dá)910.0m（大沽高程，下同），正常高水位902.4m，設(shè)計洪水位903.6m，校核洪水位908.45m。水庫達(dá)100年一遇洪水設(shè)計，2000年一遇洪水校核。工程區(qū)地震加速度值0.10 g，反應(yīng)譜特征周期0.4 s，建筑物抗震設(shè)防烈度為7度。

工程由大壩、溢洪道、泄水洞和輸水洞四部分組成。大壩為均質(zhì)土壩，全長2514m，分主壩和副壩。主壩樁號0+000—0+874，長874m，最大壩高22.5m；副壩樁號0+874—2+514，長1640m，最大壩高17.5m。壩頂寬7m，為混凝土路面。壩頂高程910.0m，防浪墻高1.2m；溢洪道位于右岸壩軸樁號0+078處，全長304.0m，由上游護(hù)坦、鋪蓋、閘室段、陡槽段和挑流段組成，最大泄量2100m3/s；泄水洞位于主河槽左岸壩軸樁號0+800處，為土基上的壩下明流涵洞，全長97.0m，由進(jìn)水塔、洞身、陡槽段、消力池、擴(kuò)散段和海漫組成，設(shè)計泄量90m3/s；輸水洞有2個，位于溢洪道右導(dǎo)墻上的為潞城史回泵站輸水洞，進(jìn)口底高程897.8m，設(shè)1.4m×1.4m平板鋼閘門，由3 T電動手搖兩用螺桿控制；位于壩軸樁號2+288處的為長治市郊區(qū)七一自流灌區(qū)輸水洞，進(jìn)口底高程897．0m，由出口閥門控制。兩洞最大輸水量均為2.0m3/s。

2 存在問題

由于臥管和進(jìn)水塔修建年代較早，實際結(jié)構(gòu)和尺寸情況調(diào)查不明確，現(xiàn)進(jìn)水塔和臥管不能正常使用，因此必須對進(jìn)水塔、壩下引水洞和出口閥室進(jìn)行改建。

3 加固措施

3.1 進(jìn)水塔改造

現(xiàn)狀進(jìn)水塔布設(shè)在大壩左壩肩，為塔筒式進(jìn)水塔，現(xiàn)進(jìn)水塔閘門無門槽，原設(shè)計混凝土閘門不能正常啟閉，僅使用鋼板進(jìn)行封閉，臥管存在裂縫，不能正常使用，取水僅靠出口蝶閥控制，工程運行存在安全隱患，故本次增設(shè)進(jìn)水塔。

新建進(jìn)水塔采用鋼筋混凝土塔筒結(jié)構(gòu)，塔身長3.5m，寬2.8m，高7.4m。進(jìn)水塔內(nèi)設(shè)攔污柵和檢修閘門，閘門尺寸1.4m×1.2m（高×寬），攔污柵與檢修閘門共用一道閘槽。進(jìn)水塔底板高程897.37m（根據(jù)實際開挖后實測高程調(diào)整）。進(jìn)水塔底板與樁基礎(chǔ)承臺共用，底板厚1.5m。進(jìn)水塔閘筒上游側(cè)壁厚0.4m，下游側(cè)壁厚0.5m，并設(shè)通氣孔。檢修平臺高程905.0m，與馬道齊平。進(jìn)水塔檢修平臺至啟閉機(jī)平臺采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，啟閉機(jī)平臺高程908.5m，啟閉機(jī)室內(nèi)設(shè)一臺QPQ-80 kN固定卷揚機(jī)。

在沉井內(nèi)進(jìn)水塔前后設(shè)漸變段與原壩下埋管相接。根據(jù)地質(zhì)情況，進(jìn)水塔基礎(chǔ)為低液限黏土，地基承載力90~100 kPa，不滿足設(shè)計要求，擬采用摩擦灌注樁基礎(chǔ)。經(jīng)計算，沉井內(nèi)共設(shè)置7根摩擦灌注樁。灌注樁直徑0.8m，間距2.8m，灌注樁與沉井中心距離2.8m，正三角形布置（任何2根樁的夾角均為60°），承臺與進(jìn)水塔底板共用，厚1.5m，灌注樁樁長10.0m。為便于施工，承臺下設(shè)置0.8m厚夯插片石墊層。

3.2 引水洞改造

根據(jù)漳澤水庫管理局資料，七一灌區(qū)引水洞分兩段，上游約35m為鋼筋混凝土管，直徑1.4m，之后為漿砌石涵洞內(nèi)鋪鋼管，長16.5m，本次改造對其分別采用不同方式加固處理。

3.2.1 鋼筋混凝土管段

對內(nèi)徑1.4m的鋼筋混凝土引水管段，采用洞內(nèi)穿鋼管、鋼管與混凝土管之間回填細(xì)石混凝土的方式處理?？紤]洞內(nèi)穿管后管壁間回填施工難度較大，為便于施工，在原鋼筋混凝土管內(nèi)穿一根內(nèi)徑1.2m的鋼管，壁厚12 mm，洞穿鋼管長度初步擬定為35m，實際長度應(yīng)根據(jù)施工情況修正。洞穿鋼管底部緊貼原鋼筋混凝土管，混凝土管和鋼管之間回填細(xì)石混凝土，待混凝土干縮后對頂部進(jìn)行回填灌漿。為保證回填均勻，在鋼管外壁每隔2m焊接一道4 mm厚鋼隔板，隔板距原鋼筋混凝土管壁50 mm，每段鋼管頂部預(yù)留一個200 mm圓孔供回填細(xì)石混凝土使用。

3.2.2 漿砌石涵洞段

1989年大壩改建加高時，延長了七一灌區(qū)引水洞，引水洞延長段為城門洞型，漿砌石結(jié)構(gòu)，凈寬2.6m，直段高1.5m，拱高0.8m，長約13.6m。洞內(nèi)鋪設(shè)兩根內(nèi)徑80 cm的鋼管。本次改造采用原有涵洞內(nèi)新建鋼筋混凝土襯砌的方式加固。新建鋼筋混凝土襯砌緊貼原漿砌石涵洞內(nèi)壁，厚0.3m，襯砌后引水洞仍為城門洞形，凈寬2.0m，直段高1.12m，拱高0.58m。洞頂部120°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿。引水洞內(nèi)原引水鋼管使用多年，銹蝕嚴(yán)重，本次設(shè)計將原鋼管更換為一根內(nèi)徑1.0m的鋼管，壁厚10 mm，上游與洞穿鋼管連接，下游延伸至新建閥室內(nèi)。鋼管布置在引水洞底部中間，每隔2m設(shè)一個素混凝土支墩。

3.3 新建閥室

根據(jù)檢查結(jié)果，壩后閘室漿砌石墻體有滲水，漿砌石墻體開裂，閘室內(nèi)鋼管及閘閥腐蝕嚴(yán)重，為安全起見，本次改造對閘室進(jìn)行重建。為避免大壩大體積開挖，保留部分上游側(cè)原漿砌石側(cè)墻作為新建閥室施工擋土墻，其余部分拆除。新建閥室采用圓形，緊貼原漿砌石擋墻新建內(nèi)徑4.0m的C25鋼筋混凝土閥室，墻厚0.3m。閥室內(nèi)布置2臺電動閘閥，一工一備，渠道進(jìn)水流量由閥門控制。新建閥室總高7.0m，閥室底板高程896.78m，底板厚0.6m，頂板高程903.18m，屋面為現(xiàn)澆十字梁板結(jié)構(gòu)，采用C25鋼筋混凝土澆筑，梁尺寸300 mm×700 mm，屋面板厚150mm。閥室安裝平臺高程898.78m，沿閥室東北方向布置半圓形走道板，采用挑板形式，最大寬度1.15m，厚80~120 mm，走道板邊設(shè)通往室內(nèi)地面的旋轉(zhuǎn)鋼筋混凝土樓梯，走道板和樓梯邊設(shè)不銹鋼欄桿。閥室底面布置圓形集水坑，直徑0.8m，深0.5m。廠區(qū)地面高程900.8m，與閘室安裝平臺高程相差約2.0m，因閥室內(nèi)空間有限，將臺階布置在閥室外廠區(qū)，新砌筑M7.5漿砌條石臺階，寬1.5m，高2.0m，由此下至安裝平臺高程進(jìn)入閥室。

4 幾點建議

第一，七一灌區(qū)渠首臥管及原進(jìn)水塔封堵為水下作業(yè)施工，施工難度大，是保證新建進(jìn)水塔施工安全的關(guān)鍵，在施工中需采取安全保護(hù)措施，確保封堵工程質(zhì)量；同時進(jìn)水塔沉井內(nèi)施工場地有限，必須妥善安排好施工。

第二，大壩運行期間做好觀測記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，保證大壩安全。

第三，新建進(jìn)水塔與舊進(jìn)水塔之間易淤積，故引水洞必須經(jīng)常啟用，防止進(jìn)口段發(fā)生阻塞。