溢洪道修復(fù)加固技術(shù)在王家崖水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

趙平遠(yuǎn)（陜西省寶雞峽工程局陜西寶雞712001）

溢洪道修復(fù)加固技術(shù)在王家崖水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

趙平遠(yuǎn)
（陜西省寶雞峽工程局陜西寶雞712001）

本文結(jié)合寶雞峽王家崖水庫(kù)實(shí)際，分析了溢洪道運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題、水毀原因、修復(fù)加固技術(shù)應(yīng)用以及實(shí)際效果，可供同類(lèi)工程借鑒。

王家崖水庫(kù)；溢洪道修復(fù)加固；技術(shù)應(yīng)用

1　概況

王家崖水庫(kù)是寶雞峽灌區(qū)最大的蓄調(diào)水工程，在渭河流域防汛排洪減災(zāi)中承擔(dān)重要錯(cuò)峰消峰作用。水庫(kù)位于寶雞市陳倉(cāng)區(qū)千河鎮(zhèn)王家崖村北的千河之上，樞紐由土壩、溢洪道、放水洞、引水洞、壩后抽水站、進(jìn)水道及過(guò)壩干渠等建筑物組成。溢洪道位于壩體右岸，由引水渠、閘室段、陡坡、消能段、尾水渠部分組成。溢洪道斷面為梯形開(kāi)敞式，全長(zhǎng)1535m，溢流堰為寬頂堰，堰頂高程596m，堰頂寬70m，堰上設(shè)有6孔10.3m×8.3m開(kāi)臥式平板鋼閘門(mén)，配置卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)6臺(tái)，最大泄水量2370m3/s，溢洪道在水庫(kù)抗洪保安中具有重要調(diào)節(jié)保障作用。

2　存在問(wèn)題

2.1溢洪道閘前淤積影響輸水和行洪

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘，溢洪道閘前淤積十分嚴(yán)重，淤積厚度達(dá)3m多，嚴(yán)重影響水庫(kù)輸水和溢洪道正常泄洪，給王家崖水庫(kù)樞紐運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。

2.2溢洪道引渠多處塌陷

原溢洪道引渠采用漿砌石砌護(hù)，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行已大面積脫落、塌陷嚴(yán)重，嚴(yán)重塌陷兩處，其中最大一處塌陷面積達(dá)60m2，最大深度1.5m，嚴(yán)重影響工程安全。

2.3溢洪道設(shè)施破損嚴(yán)重

溢洪道堰面裂縫嚴(yán)重，局部混凝土破損、剝落，溢洪道導(dǎo)流墻鋼筋保護(hù)層開(kāi)裂、脫落，鋼筋暴露、銹蝕，混凝土表層疏松、剝落、破損；陡坡段出現(xiàn)多處沖坑、裂縫等。

2.4溢洪道消能設(shè)施沖毀嚴(yán)重

尤其2010年汛期發(fā)生特大洪水致使溢洪道消力池及其以下結(jié)構(gòu)全部毀壞，潛壩完全破壞；堰頂裂縫，消力池沖刷破壞嚴(yán)重。上述問(wèn)題嚴(yán)重影響溢洪道的正常泄洪，從而威脅王家崖水庫(kù)樞紐、下游城鎮(zhèn)、交通設(shè)施的安全。

3　溢洪道進(jìn)口引渠段的修復(fù)處理

溢洪道進(jìn)口引渠的修復(fù)處理包括進(jìn)口淤泥清理及引渠段邊坡的修復(fù)兩部分。

3.1淤泥清理

本次除險(xiǎn)加固對(duì)溢洪道進(jìn)口部位的淤泥進(jìn)行了清理，恢復(fù)了引渠原斷面。清理范圍從溢流堰起向上游260m，兩側(cè)至引渠邊坡坡腳，其中從溢流堰向上200m范圍內(nèi)為一大平臺(tái)，清理后平臺(tái)底高程595m，比溢流堰堰頂高程低1m，從距溢流堰上游200m至260m范圍內(nèi)為1∶8的斜坡。

3.2引渠邊坡的砌護(hù)

在溢洪道引渠段原漿砌石護(hù)坡表面布設(shè)C20混凝土護(hù)坡，護(hù)坡采用臺(tái)階狀，每個(gè)臺(tái)階尺寸0.5m×0.25m（寬×高），對(duì)其漸變段扭面上澆筑C25鋼筋混凝土；為了使新澆筑混凝土與原漿砌石結(jié)合緊密，在原漿砌石表面布設(shè)單根長(zhǎng)L=1.0m的φ25插筋，插筋間排距2.0m×2.0m，梅花型布置。

4　溢流堰面及陡坡段磨蝕破壞的修復(fù)

對(duì)于溢流面采用布設(shè)鋼絲網(wǎng)及高性能砂漿的辦法進(jìn)行處理，即在整個(gè)溢流堰面布設(shè)單根長(zhǎng)L=0.5m的φ25插筋，插筋間排距2.0m×2.0m，然后布設(shè)鋼絲網(wǎng)片，最后澆筑高性能砂漿。

具體方法是：①采用電動(dòng)角磨機(jī)，將基層混凝土破損部位，切割成直角邊，深度至少保證2cm。②將切割的破損部位打磨干凈，徹底清除表層的浮灰、松散的混凝土、破損部位、苔蘚、污泥等。③銹蝕鋼筋處理：將暴露鋼筋表面的銹跡打磨干凈，涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。④采用鑿毛機(jī)，輕微鑿毛基層混凝土。⑤按照每平方米5個(gè)點(diǎn)的密度，在溢流面原基層混凝土上植入鋼筋，平面部分鋼筋暴露于基層混凝土達(dá)到1cm上下；在溢流面曲線部位，鋼筋暴露于基層混凝土達(dá)到2cm上下，沿坡度找高程；對(duì)所有暴露的鋼筋頭涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。⑥將鐵絲網(wǎng)綁扎于暴露的鋼筋頭上，鐵絲網(wǎng)應(yīng)該距離地面有一定距離。⑦用清水徹底沖洗基層混凝土，確保基層混凝土清潔、濕潤(rùn)（手壓無(wú)明水）。⑧將攪拌好的高性能砂漿均勻攤鋪于清潔、堅(jiān)固、濕潤(rùn)的基層混凝土上，用抹刀用力抹平、壓少；抹平時(shí)，一定要用力將高性能砂漿壓入鋼絲網(wǎng)網(wǎng)格內(nèi)，使其緊緊擠壓基層混凝土，堅(jiān)決、嚴(yán)格避免空鼓現(xiàn)象。⑨高性能砂漿施工結(jié)束后，按排專(zhuān)人檢查是否存在空鼓現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)有，應(yīng)立刻切開(kāi)空鼓部位，重新填入新的高性能砂漿。⑩高性能砂漿抹面厚度，從溢流面頂端的2cm開(kāi)始，到溢流面尾部的5cm為止，根據(jù)坡度的變化，厚度不斷變化。

對(duì)于溢洪道導(dǎo)流墻亦采用高性能砂漿進(jìn)行處理。①采用電動(dòng)角磨機(jī)配帶金剛石磨片，將導(dǎo)流墻基層混凝土全部打磨干凈，徹底清除表層的浮灰等，打磨到清潔、堅(jiān)固的基層混凝土。②銹蝕鋼筋處理：采用電動(dòng)角磨機(jī)配帶鋼絲刷刷頭，將暴露筋表面的銹跡打磨干凈，涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。③用清水徹底沖洗、濕潤(rùn)基層混凝土。④抗沖磨保護(hù)：采用高性能砂漿修補(bǔ)破損部位，恢復(fù)結(jié)構(gòu)輪廓，同時(shí)在結(jié)構(gòu)混凝土表面涂抹2cm厚的抗沖刷保護(hù)層。⑤在高性能保護(hù)砂漿上，涂刷UGD-3510憎水型混凝土保護(hù)劑2遍。

對(duì)于溢洪道陡坡段出現(xiàn)的多處沖坑、裂縫等采用在陡坡段底板和側(cè)墻表面布設(shè)厚度為0.3m的C25F100鋼筋混凝土；為了使新、舊混凝土結(jié)合緊密還布設(shè)單根長(zhǎng)L=1.0m的φ25插筋，梅花型布置；在新混凝土表面布設(shè)φ6的鋼絲網(wǎng)（150mm× 150mm），新混凝土分縫分塊與舊混凝土相同，變形縫寬度20mm，內(nèi)填651型橡膠止水帶及厚度為20mm的低發(fā)泡聚乙烯塑料泡沫板，過(guò)流面再用彈性密封膏封口。

5　溢洪道消能設(shè)施的修復(fù)

5.1消能設(shè)施水毀原因分析

2010年7月23日，千河流域發(fā)生大洪水，溢洪道下泄流量Q=735m3/s，致使溢洪道消能設(shè)施嚴(yán)重?fù)p毀。經(jīng)組織水利專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)勘查、綜合分析，具體原因如下：

（1）由于受地形條件的限制，溢洪道陡坡段上游布置一個(gè)較大的彎道，轉(zhuǎn)彎半徑R=100m，轉(zhuǎn)角=240°，而且從溢洪道實(shí)際現(xiàn)狀看，彎道段左右存在高差，右岸明顯高于左岸，導(dǎo)致水流呈現(xiàn)三維流態(tài)，流態(tài)復(fù)雜而且將主流導(dǎo)向溢洪道消力池的左側(cè)。

（2）原消力池在布置上呈擴(kuò)散狀，擴(kuò)散角=13°9′3.42″，這種布置形式以前很常見(jiàn)，隨著幾十年工程實(shí)踐，人們逐漸認(rèn)識(shí)到其存在不足之處，即消能效果不夠理想，目前這種擴(kuò)散式布置逐漸被矩形形式所代替。

（3）由于上游修建的馮家山、王家崖水庫(kù)，將可以用來(lái)補(bǔ)充河道沖刷的固體徑流截?cái)啵瑢?dǎo)致河道只有沖刷沒(méi)有相應(yīng)的固體徑流補(bǔ)充，從而不能形成沖於平衡；另外由于王家崖溢洪道泄洪時(shí)泄掉的一般都是清水，對(duì)河床沖刷作用更大；隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，對(duì)建筑材料需求量越來(lái)越大，致使河道下游人工采砂量越來(lái)越大，直接導(dǎo)致河道下切速度加快，從而導(dǎo)致王家崖水庫(kù)下游河床已下切5m～6m深。

（4）從沖毀的消力池左岸護(hù)坦現(xiàn)狀看，原消力池護(hù)坦齒墻深度明顯不夠，而且該護(hù)坦部位整個(gè)基礎(chǔ)為砂卵石，其抗沖能力很差。

在2010年7月泄洪過(guò)程中，先是由于左岸護(hù)坦齒墻被沖毀，由于護(hù)坦基礎(chǔ)砂卵石抗沖能力很低，也很快被沖走，導(dǎo)致左岸護(hù)坦被沖毀，引起連鎖反應(yīng)導(dǎo)致左側(cè)墻毀壞，而且損壞護(hù)坦部位不停地向四周發(fā)展，從而導(dǎo)致了整個(gè)護(hù)坦破壞。

經(jīng)洪水過(guò)后組織技術(shù)專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)查看，原溢洪道消力池底板基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，最大沉降量40cm，底板局部砼破損嚴(yán)重，共發(fā)現(xiàn)15處破損點(diǎn)，最大破損面積2m2，深度達(dá)0.48m，修補(bǔ)難度很大，因此決定將溢洪道消力池連同損毀護(hù)坦等拆除重建。

5.2消能設(shè)施的布設(shè)

樁號(hào)0+308.640m以前維持不變，將原消力池拆除，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果重新確定消力池的深度和長(zhǎng)度，采用一級(jí)消能方式，達(dá)到一次消耗掉多余能量。

陡坡段，坡比1：3，長(zhǎng)24m，寬70m，底板厚0.8m，采用C25F100鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板分為10m×10m的澆筑塊，塊與塊之間預(yù)留寬度20mm變形縫，縫內(nèi)填加651型橡膠止水帶及低發(fā)泡聚乙烯塑料泡沫板。為了減小揚(yáng)壓力陡坡段底板下布設(shè)10m×10m的縱橫向排水盲溝，盲溝內(nèi)埋設(shè)土工布包裹碎石體，盲溝斷面為倒梯形，底寬0.4m，頂寬1.0m，高0.6m。

陡坡段邊墻采用懸臂式鋼筋混凝土擋墻，墻高由8.5m漸變至11.6m，墻頂高程由△587.5m漸變至△582.6m，擋墻混凝土標(biāo)號(hào)為C25F100，底板和邊墻布置間排距3.0m×3.0m的排水孔，邊墻每9.5m預(yù)留一寬度20mm的變形縫，縫內(nèi)填加651型橡膠止水帶及低發(fā)泡聚乙烯塑料泡沫板。邊墻每一澆筑段布設(shè)2道肋板，肋板厚度40cm，以增加其整體剛度。

陡坡段底板和邊墻均布置間排距3.0m×3.0m的排水孔。

消力池長(zhǎng)度67m，寬度70m，池深4.0m，底板底板頂面高程572.0m，底板厚度0.8m，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號(hào)C25F100。消力池、消力池護(hù)坦施工方法與陡坡段相同。

海曼段布置厚度為1.0m的鋼筋石籠，兩側(cè)護(hù)岸采用M7.5漿砌石砌護(hù)，護(hù)岸底部深入河床以下2.6m，高于河道沖刷深度2.0m，以提高防水流沖刷效能。

6　結(jié)語(yǔ)

溢洪道工程是防御調(diào)節(jié)洪水確保水庫(kù)大壩安全的重要建筑物。王家崖水庫(kù)溢洪道修復(fù)加固工程，積極采用新科技，采取消力池一級(jí)消能等辦法盡可能減小水流沖力，然后通過(guò)陡坡段、海曼段改造抗沖加固措施把水安全輸送到下游河床，以確保水庫(kù)安全防汛泄洪。經(jīng)過(guò)近5年時(shí)間實(shí)際運(yùn)行，工程未出現(xiàn)明顯問(wèn)題，證明工程設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，實(shí)施良好，為同類(lèi)工程除險(xiǎn)加固提供了重要借鑒。陜西水利

［1］寶雞峽王家崖水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］，陜西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院. 2011.5.

［2］《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］（SL253-2000）.

［3］《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］（SL274-2001）.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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