水庫達標加固方案分析

王佳盛

摘 要：根據水利部發(fā)布的《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管[2003]271號文）規(guī)定：大壩實行定期安全鑒定制度，首次安全鑒定應在竣工驗收后5年內進行，以后應每隔6～10年進行一次。水庫需要根據安全鑒定的結論做相應的加固處理。我國建國初期修建了許多中小水庫，水庫自建成投產后，為社會、經濟發(fā)展做出了重大的貢獻，但由于建設年代久遠，受當時經濟發(fā)展的限制，建設標準低，施工技術及工藝較落后，施工質量難以得到很好的控制。許多水庫投產運行至今，水庫建筑物進入老化期。隨著區(qū)域經濟快速發(fā)展，對水利工程的要求由傳統(tǒng)的水利工程過渡到具有信息化、自動化和現(xiàn)代化水利建設。本文以廣州市花都區(qū)福源水庫為例，結合水庫水文地質條件和建筑物現(xiàn)狀，分析水庫達標加固處理方案。

關鍵詞：水庫;土石壩;輸水涵;加固

一、水庫概況

福源水庫地屬廣州市花都區(qū)花山鎮(zhèn)北部，位于鐵山河上游支流福源河上，水庫集雨面積16km2，主河流長度5.1km，河流平均坡降0.52%。福源水庫運行五十余年來，為當?shù)剞r業(yè)生產發(fā)揮了巨大的經濟效益和社會效益。但是多年運行后，水庫的放水設施也出現(xiàn)了不少問題。2014年，經廣東省水利科學研究院安全鑒定，大壩存在壩體滲漏，輸水涵老化漏水、混凝土結構老化，安全監(jiān)測設施失效等問題。這些問題不但影響水庫的正常效益，并且存在較大的安全隱患。水庫急需進行安全加固。

福源水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪發(fā)電的中型水庫。福源水庫工程等別為Ⅲ等，水庫工程規(guī)模為中型，設計洪水標準為100年一遇（P=1%），校核洪水標準為1000年一遇（P=0.1%）。本水庫區(qū)灌溉保證率90%。

水庫現(xiàn)有建筑物有：均質土壩一座，溢洪道一座，輸水涵一座（設有進水塔一座），水電站一座。

工程區(qū)地處華南沿海珠江三角洲地區(qū)，地貌多為淤積、沖積平原偶見低山、殘丘，河流水道眾多，漫灘、階地發(fā)育。工程所在的北部山區(qū)局部因沉積及沖積作用較為平坦，地勢相對庫底高出約5m～30m，地形較為起伏。

二、壩體防滲加固方案分析

福源水庫現(xiàn)有均質土石壩一座，土石壩存在滲漏，壩體密實度偏低。針對均質土石壩壩體防滲加固通常采用的方法有“塑性混凝土防滲墻修筑”、“充填灌漿”等。

塑性混凝土防滲墻彈性模量較低，在土石壩中有很強的適應變形能力，能有效得防止壩體滲漏。同時，塑性混凝土得和易性良好，澆筑后擁有較長的終凝時間，從而非常適用于水下澆筑。塑性混凝土防滲墻澆筑后因其強度較低，而便于控制操控接頭得施工質量。在壩體存在明顯滲漏的土石壩中，修筑塑性混凝土防滲墻，可以有效降低壩體滲漏比降，減少壩體滲漏量。但塑性混凝土施工過程中對周邊環(huán)境影響較大，并且造價比較昂貴。

土石壩充填灌漿通過對漿液加壓，充填壩體裂縫、洞穴等壩體隱患，能有效提高壩體密實性、整體性、穩(wěn)定性。土石壩充填灌漿材料采用粉質黏土或黏土，根據不同的適應性要求，可以適當增加一定得外加劑。如增加水玻璃以提高漿液流動性，增加水泥以提高漿液固結強度，增加膨潤土以提高漿液穩(wěn)定性。水庫土石壩充填灌漿通常采用水泥黏土漿，在壩體特定部位灌漿，提高壩體局部密實度和抗?jié)B性能。本加固方法造價相對較低。

塑性混凝土防滲墻抗?jié)B性能雖優(yōu)于充填灌漿，且壽命較長，但造價較為昂貴，對周邊生態(tài)環(huán)境影響較大。充填灌漿能在控制投資的同時，針對密實度較低的部位，提高壩體抗?jié)B性能。綜合比較，在投資有限的中小型水庫達標加固過程中，充填灌漿更為適用。福源水庫的壩體防滲加固采用水泥黏土灌漿。

三、輸水涵重建方案分析

現(xiàn)狀輸水涵進口設有進水塔一座，出口設有小型水電站一座。涵管理于壩體左側底部。涵管及進水塔坐落于弱風化層土層上。由于輸水涵及其進水塔老化嚴重，存在多處滲漏。福源水庫達標加固擬重建本建筑物。

位于土石壩底部的涵管重建通常采用以下方案：

方案一：頂管施工，在不拆除現(xiàn)狀輸水涵管的基礎上加裝新管。本工程涵管位于大壩底部，若改變涵管位置，則涵管基礎不是弱風化巖層，對涵管強度要求極高，因此本方案只能在現(xiàn)狀管道處套管。

方案二：挖開壩體，將現(xiàn)狀輸水涵管暴露，隨后拆除現(xiàn)狀輸水涵管，并重建新的輸水涵管，最后恢復開挖壩體。

方案一施工開挖量小，施工流程簡單，造價相對較低。方案二土方工程量較大，投資較高，工程質量易控制。雖然方案一比較經濟，但是由于現(xiàn)狀輸水涵管歷史上經歷過多次修繕，且管道已經老化銹蝕，如果再進行一次套管，輸水涵管的質量難以保障，容易出現(xiàn)漏水等問題。綜合對比，方案二能有效解決現(xiàn)狀輸水涵管的問題，本次輸水涵管設計采用方案二

進水塔具有灌溉、發(fā)電引水及水庫放空功能。進水塔重建，對比兩種方案。

方案一，進水塔設置兩道閘門，檢修閘門與工作閘門設置在死水位高程。正常運行和放空工況，兩道閘門全開運行。

方案二，進水塔設置三道閘門，放空閘門和工作閘門設置在死水位高程，檢修閘門設置在較高處。運行工況放孔閘門常閉，放空期間才開啟放孔閘門。

方案一結構設置簡單，管理方便，但正常運行期間，進水塔引水高程與地面較近，水質較差，閘門止水組件容易受損，且不利于電站工作。方案二正常運行期間，進水塔來水遠離庫底地面，水質較好，滿足電站機組工作要求，且工作閘門可靠性較高。綜合對比，方案二能更滿足本工程實際需求，本次輸水涵管設計采用方案二。

四、壩頂路面設計方案分析

土石壩壩頂路面通常采用水泥石粉路面、混凝土路面、瀝青混凝土路面。

水泥石粉路面造價低，強度較低，在一定程度上能適應土石壩沉降變形，但其使用壽命較短，車輛行駛舒適度低。

混凝土路面強度降到，使用壽命較長，但在填土較高的土石壩上，不能適應土石壩較大的沉降變形，容易隱藏大壩壩頂沉降變形隱患。

瀝青混凝土路面車輛行駛舒適度較高，具有良好的塑性和自修復能力。

福源水庫土石壩最大壩高23.9m，壩體建成幾十年來，現(xiàn)狀沉降變形幅度小。但由于輸水涵管的重建需要挖開部分壩體，重新填筑的部分在后期運行過程中，可能會重現(xiàn)一定的沉降變形，在這種情況下，壩頂更適合鋪設瀝青混凝土路面。

五、結語

由于我國建國初期大興水利，修建眾多水庫，這些水庫在為社會創(chuàng)造財富的同時，也逐漸出現(xiàn)一些可控的安穩(wěn)隱患，因此，水庫加固工程在今后很長一段時間中，都會大量出現(xiàn)。每個水庫都有其獨特的工程特性，在如今水利工程技術如雨后春筍的時代背景下，水庫的加固應與其現(xiàn)狀充分結合，在各加固技術方案中選擇最優(yōu)方案，從而充分發(fā)揮水庫的功能，使我們先輩們建設的水庫恢復生機，為社會、經濟發(fā)展及中華民族的偉大復興再做貢獻。

參考文獻：

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