病險水庫大壩加固設(shè)計方案淺析

（遼寧省江河流域管理局）

病險水庫大壩加固設(shè)計方案淺析

□齊奇

（遼寧省江河流域管理局）

病險水庫大壩不僅影響工程安全，還關(guān)系到下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全，甚至?xí)l(fā)一系列環(huán)境生態(tài)問題。文章針對當(dāng)前國內(nèi)病險水庫大壩存在的主要問題，結(jié)合湖北省某水庫這一典型工程，剖析大壩工程存在的實際問題，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析后提出加固處理設(shè)計方案，為今后類似工程的除險加固設(shè)計和建設(shè)提供參考和借鑒。

病險水庫；壩頂加高；大壩滲漏

1 引言

隨著時間的推移，早年建成的水工建筑物不斷老化，出現(xiàn)了一批病險水庫大壩。病險水庫大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)低、壩基滲漏嚴(yán)重、壩體穩(wěn)定性差、輸水及泄洪建設(shè)物老化等問題逐漸凸顯，不僅影響工程安全，還給下游人民群眾的生命財產(chǎn)帶來安全隱患，甚至還會引發(fā)一系列環(huán)境生態(tài)問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已建的水庫大壩8萬多座，其中病險水庫大壩3萬余座。

當(dāng)前國內(nèi)病險水庫大壩存在的問題有：水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)低；大壩穩(wěn)定性差；壩體、壩基滲漏嚴(yán)重；輸水及泄洪建設(shè)物老化；金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備不能正常運(yùn)行；防汛公路不暢，管理設(shè)施、監(jiān)測設(shè)備不完善等。

2 工程概況及存在的問題

2.1 工程概況

某水庫位于湖北省境內(nèi)，以灌溉為主，兼有防洪、居民飲水、發(fā)電等功能。工程于1973年10月竣工。水庫壩型為漿砌塊石單曲單圓心拱壩，總庫容22.70萬m3，死庫容0.20萬m3，興利庫容40.70萬m3，防洪庫容10.40 m3。

2.2 工程存在的問題

2.2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低

該水庫為?。?）型水庫，大壩為5級建筑物，相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇洪水設(shè)計，100 a一遇洪水校核。洪水復(fù)核的成果顯示，該水庫大壩壩頂欠高0.75 m，且洪水不能安全下泄，水庫防洪能力評價為C級，水庫調(diào)洪演算成果見表1。

2.2.2 大壩滲流嚴(yán)重

大壩壩體為漿砌石結(jié)構(gòu)，塊石縫間充填混凝土和水泥砂漿。施工時，混凝土細(xì)骨料和水泥用量少，塊石和混凝土膠結(jié)局部不夠緊密，從鉆孔巖芯可見存有大量空洞及蜂窩，透水率達(dá)16 Lu。壩基開挖中并沒完全按設(shè)計要求的開挖深度，壩基巖層軟硬相間，裂隙發(fā)育，建基面巖體均為弱風(fēng)化上限，導(dǎo)致壩基、壩肩滲漏較嚴(yán)重，大壩滲流安全評價為C級。

表1 該水庫調(diào)洪演算成果表

2.2.3 結(jié)構(gòu)存在安全隱患

由于該水庫大壩壩基、兩壩肩、壩體均存在滲漏現(xiàn)象，溢流壩泄洪能力不足，且下游消能防沖設(shè)施未建，存在重大的安全隱患。

2.2.4 運(yùn)行設(shè)備設(shè)施不齊全

未配備雨、水情自動測報系統(tǒng)和滲流監(jiān)測設(shè)施等，管理、通訊設(shè)施以及防汛道路不健全，影響水庫大壩正常運(yùn)行。

3 工程加固設(shè)計方案

3.1 壩頂加高設(shè)計方案

根據(jù)工程的地形地質(zhì)條件、壩體實際布置情況，本次加固設(shè)計擬定2種加固方案。方案一：單純加高壩頂方案；方案二：將左岸原6 m寬1.60 m深的泄流表孔改建為閘門控制方案。改建后的堰頂高程為789.10 m，實用堰型式，2孔，單孔孔口寬度3.00 m，采用平面閘門控制，閘門孔口尺寸3.00 m×3.00 m?？偣残沽髑熬墝挾葹?5.00 m。

考慮到本工程大壩兩岸地質(zhì)條件較差，加高較多，兩壩肩基礎(chǔ)處理工程量較大；從泄流條件比較來看，原淺表段表孔位于河床中部，進(jìn)出流條件均較好，但由于堰頂水頭較小，挑距較短，尤其是在小流量時易產(chǎn)生貼邊流，洪水沖刷壩面和壩腳，改建為孔口泄流后，挑距較遠(yuǎn)，下游河床綜合單寬流量較小。綜合分析，采用方案二。

3.2 滲漏加固設(shè)計方案

為了提高大壩的抗?jié)B能力，確保壩體穩(wěn)定，提出三種加固方案，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和施工等各方面進(jìn)行比較。方案一：對迎水壩面勾縫后再掛網(wǎng)噴混疑土；方案二：壩體填充灌漿防滲；方案三：迎水面增設(shè)鋼筋混凝土防滲面板。從技術(shù)方面比較，三個方案都是可行的且防滲加固技術(shù)都是十分成熟的。從施工方面比較，方案一和方案三需要局部增設(shè)圍堰，工程量大，尤其是方案三，需使用大量的腳手架、模版等工具，施工難度較大，且混疑土鋼筋用量極大。而方案二不需修建圍堰。從施工效果來看，方案二可以完全滿足工程需要。

綜合考慮推薦采用方案二，即采用壩體灌漿防滲方案。

3.3 消能設(shè)施加固設(shè)計方案

根據(jù)工程地形地質(zhì)條件，采用修建防沖護(hù)坦方案。先用C20砼填充沖坑局部較深位置，在大壩下游壩腳設(shè)置混凝土防沖底板，并修建二道壩，抬高下游水墊深度，提高壩下抗沖刷能力。其具體設(shè)計要點(diǎn)為：

根據(jù)地形條件，壩后護(hù)坦高程為763 m，護(hù)坦長21 m，出口寬11 m，護(hù)坦厚1 m。后接消力坎，高4 m，C25混疑土結(jié)構(gòu)，護(hù)坦兩邊以1：0.50的坡比連接至周圍山體。為保障護(hù)坡及護(hù)坦的穩(wěn)定，在護(hù)坡護(hù)坦修建范圍內(nèi)，布置錨桿加以固定。錨桿參數(shù)為：直徑20 mm，長度2.50 m，間距2 m，梅花型布錨，方向與錨固混凝土板垂直。護(hù)坦底板增設(shè)排水孔，排水孔采用￠150，間距2 m布置。通過修建后的護(hù)坦，可以提高抗沖能力，起到保護(hù)壩腳的作用，增強(qiáng)了大壩及邊坡的穩(wěn)定。

3.4 其它水工建筑加固設(shè)計方案

3.4.1 輸水管管壁防滲處理

由于管道與壩壁局部存在漏水，而管道的位置又較低，管道接縫灌漿采用從下游側(cè)打孔的施工方法進(jìn)行施工。

3.4.2 輸水閘室加固

輸水管閘室位于大壩左岸壩腳，當(dāng)小流量泄洪時，水流易沖刷閘室。由于閘室較小，根據(jù)運(yùn)行要求，擬對閘室進(jìn)行拆除重建。

4 結(jié)語

每個水庫大壩從設(shè)計、施工到使用都有著獨(dú)一無二的特性，所以病險水庫的加固設(shè)計方案，也不能千篇一律。首先要考慮水庫大壩的固有特性，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，綜合考慮水庫大壩所處地區(qū)的工程地質(zhì)條件、周圍建筑材料分布情況、施工難易程度等多種因素。

［1］張家榮，劉建林.現(xiàn)階段我國水庫除險加固［J］.城市建設(shè)理論研究，2012（16）：1-6.

［2］王波，何利輝.龍池水庫除險加固設(shè)計初探［J］.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011，3（10）：57-61.

編輯：符蕾

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2017-1-25