八都水庫除險加固工程設(shè)計經(jīng)驗淺談

王龍祥

摘 要：八都水庫自建成至今已運行二十余年，在供水、防洪、發(fā)電、灌溉等方面發(fā)揮了巨大的社會經(jīng)濟效益。由于受當(dāng)時經(jīng)濟條件、施工工藝及設(shè)備制造技術(shù)等制約，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸、強度標(biāo)號及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備等安全余度預(yù)留量相對較小，耐久度、使用壽命偏低。工程運行年限較長，在運行過程中發(fā)現(xiàn)存在較多安全隱患，需要進行除險加固。本文就水庫除險加固工程設(shè)計經(jīng)驗進行總結(jié)，期待能為今后水庫除險加固提供借鑒。

關(guān)鍵詞：面板堆石壩;除險加固;裂縫處理;隧洞襯砌

1 水庫除險加固背景

八都水庫位于義烏市境內(nèi)錢塘江流域浦陽江支流大陳江上游的八都溪上，壩址坐落在義烏市大陳鎮(zhèn)上坑仁村，距義烏市中心20km，水庫集雨面積35.1km2，主流長度11km，總庫容3634萬m3，是一座以供水、防洪、發(fā)電、灌溉為主的中型水利樞紐工程。工程規(guī)模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等工程，主要建筑物攔河大壩、溢洪道及泄洪放空發(fā)電隧洞為3級建筑物，臨時建筑物為5級。

八都水庫建設(shè)于上世紀(jì)90年代，受當(dāng)時經(jīng)濟條件、施工工藝及設(shè)備制造技術(shù)等制約，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸、強度標(biāo)號及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備等安全余度預(yù)留量相對較小，工程運行至今年限較長，在運行過程中發(fā)現(xiàn)存在較多安全隱患。2013年4月，義烏市水資源開發(fā)有限公司組織開展了八都水庫大壩安全技術(shù)認定工作，經(jīng)義烏市水務(wù)局審定，水庫大壩安全類別定為二類壩，需盡快進行大壩的除險加固。

水庫建筑物存在著結(jié)構(gòu)老化破損等安全隱患，主要存在以下問題：

1）防浪墻左側(cè)存在貫穿性裂縫，裂縫自防浪墻延伸至堤頂下游擋墻止;面板接縫處止水壓板與螺栓輕微銹蝕;背水坡護砌塊石局部存在較嚴(yán)重的風(fēng)化情況、左側(cè)護砌塊石略有凸起;

2）溢洪道側(cè)槽底板局部存在4條寬約2～3mm裂縫，局部有水滲出;左側(cè)巖體裂縫局部發(fā)育，存在滲水;陡槽右側(cè)邊墻局部存在小于2mm寬裂縫;泄槽局部存在16條寬約1～3mm裂縫;

3）泄洪放空發(fā)電隧洞進口檢修平臺四周護欄混凝土脹裂鋼筋銹蝕;排架結(jié)構(gòu)局部混凝土砂漿剝落，露筋銹蝕;啟閉機房左右兩側(cè)墻體上部局部滲水;上下引橋兩側(cè)護欄混凝土脹裂、鋼筋銹蝕嚴(yán)重;

4）泄洪放空發(fā)電隧洞洞身噴混凝土支護部位局部存在少量滲水現(xiàn)象，泄洪洞充水時，其上部山體及泄槽部位存在冒出氣泡情況;

5）泄洪洞出口閘室樓板存在裂縫，裂縫長90cm，寬0.2mm;啟閉平臺橫梁受損存在裂縫，縫長40cm，寬0.2mm，且存在露筋銹蝕現(xiàn)象;弧門支座閘墩局部受拉區(qū)的裂縫控制不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;

6）泄洪放空發(fā)電隧洞檢修閘門主要結(jié)構(gòu)防腐涂層脫落、表面銹蝕;閘門面板與吊耳板局部銹蝕;啟閉機制動輪等構(gòu)件表面銹蝕，機房缺少接地設(shè)施;

7）泄洪放空發(fā)電隧洞快速事故閘門主要結(jié)構(gòu)防腐涂層脫落、表面銹蝕，閘門主輪、反輪、側(cè)輪與連接裝置等銹蝕嚴(yán)重已不能轉(zhuǎn)動，閘門面板厚度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;其中上主梁后翼板與吊耳左板局部存在銹蝕現(xiàn)象;啟閉機制動輪等構(gòu)件表面銹蝕，機房缺少接地設(shè)施;

8）泄洪洞出口工作閘門門體存在涂層脫落、表面銹蝕;閘門支絞部位銹蝕嚴(yán)重;閘門左上方頂止水處止水老化，漏水嚴(yán)重;啟閉機在實際啟閉操作中由于關(guān)閉過度導(dǎo)致啟閉螺桿彎曲，目前電動機拆下，已改為純手動操作;

9）大壩表面垂直、水平位移觀測頻次每年僅一次，不滿足規(guī)范要求;內(nèi)部沉降觀測SG9、SG10儀器老化，已于2008年4月停測;內(nèi)部水平位移自2003年始，缺少觀測房位移觀測;周邊縫觀測設(shè)施測點TS1（X、Y、Z向）、TS2（Z向）、TS5（X向）、TS6（X、Z向）、TS7（Z、Z向）損壞;水文監(jiān)測設(shè)施需進一步完善;量水堰水尺刻度刻于堰板，堰板銹蝕、刻度不清;部分觀測資料未進行整編歸檔，且有遺失;

10）水庫洪水預(yù)報模型和方案尚未建立，水庫洪水預(yù)報只有洪水總量估計，峰值和洪水過程尚不能準(zhǔn)確預(yù)報。

2 水庫除險加固主要內(nèi)容

八都水庫除險加固攔河大壩壩軸線不變，攔河大壩、溢洪道、泄洪放空發(fā)電隧洞及電站以局部加固為主，整體保持現(xiàn)狀。水庫除險加固的內(nèi)容主要包括大壩上游面板裂縫、防浪墻裂縫及溢洪道底板裂縫的修補;更換防滲面板分縫處銹蝕嚴(yán)重的止水壓板與螺栓;更換大壩上游面噴淋系統(tǒng);下游面增設(shè)防護欄桿、排水溝、馬道及踏步花崗巖貼面;拆除下游面局部凸起及風(fēng)化的干砌塊石護坡，采用C20砼護坡;于上壩道路臨空側(cè)增設(shè)C20砼防撞墩，沿上壩道路增設(shè)路燈，對路邊局部存在滑塌及危石掉塊的路段坡面采用主動防護網(wǎng)加固處理，修補沉降、開裂的砼路面;泄洪洞未襯砌及噴砼段采用C40鋼筋砼襯砌并進行回填灌漿;更換泄洪放空發(fā)電隧洞進水口檢修閘門及其啟閉機、并增設(shè)接地設(shè)施;更換泄洪放空發(fā)電隧洞進水口快速事故閘門及其啟閉機、并增設(shè)接地設(shè)施;對泄洪洞出口閘墩表面進行清理，并采用環(huán)氧砂漿修補破損處，對出口弧門啟閉平臺進行拆除重建，拆除重建啟閉機房，更換弧形工作閘門及其啟閉機、并增設(shè)接地設(shè)施;于電站生態(tài)放水管出口增設(shè)調(diào)流調(diào)壓閥;更換損壞的三向測縫計、改造量水堰等。

水庫除險加固后總體布置保持不變，壩頂高程156.20m，最大壩高57.90m，防浪墻頂高程157.20，壩頂長324m，壩頂寬5.0m。

3 水庫除險加固重點分析

水庫安全隱患較大處為防浪墻距左壩頭8m左右部位存在1條豎向貫穿裂縫，最大縫寬約2～3mm，且堤頂下游擋墻與防浪墻裂縫相對應(yīng)部位亦存在裂縫，嚴(yán)重威脅水庫大壩安全。

參考類似工程經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)范，對防浪墻、堤頂及下游擋墻貫穿性裂縫除險加固措施為：1）對防浪墻迎水面約5m長裂縫采用柔性加固處理措施。于裂縫處切割“V”型槽，槽深4cm，槽底寬1cm，槽兩側(cè)坡比1：1，將槽內(nèi)清理干凈后，于槽內(nèi)填充SR填料并設(shè)兩氈三油覆蓋層，上部采用止水橡皮壓板蓋壓，并采用鍍鋅角鋼及膨脹螺栓固定;2）對防浪墻背水面及下游擋墻貫穿性裂縫內(nèi)填充HK-8505聚氨酯彈性密封膠后采用封縫環(huán)氧膠泥封閉縫口。

4 水庫除險加固難點分析

泄洪放空發(fā)電隧洞洞身原噴混凝土支護段存在少量滲水現(xiàn)象，除險加固對噴混凝土支護及未襯砌段采用鋼筋混凝土襯砌，并進行回填灌漿;泄洪洞充水時，其上部山體及泄槽部位存在冒出氣泡等現(xiàn)象，除險加固于龍?zhí)ь^下游空氣被堵塞無法排出處增設(shè)通氣孔，通氣孔由左岸山體打入泄洪洞洞頂，孔頂高程高于校核洪水位0.5m。

泄洪洞襯砌期間，八都水庫需停止供水，根據(jù)業(yè)主提供區(qū)域供水調(diào)度資料分析，八都水庫停水后，其他水源能供水時間約為60天，因此要求泄洪洞襯砌工期不超過60天。通過咨詢有關(guān)專家，結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)范，參考類似工程經(jīng)驗，為滿足工期要求，決定采用C40混凝土進行隧洞襯砌，以期約7天后即可進行回填灌漿，由此加快施工進度。

5 結(jié)語

水庫的除險加固設(shè)計，應(yīng)根據(jù)水庫存在的問題，結(jié)合水庫大壩結(jié)構(gòu)型式，參考類似工程經(jīng)驗，著重突破重點、難點，通過方案優(yōu)化比選，制定合理、可行、具有針對性的除險加固方案，切實消除水庫安全隱患，確保水庫安全運行，并充分發(fā)揮水庫原設(shè)計功能效益。

參考文獻：

[1]《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》（SL228-2013）。

[2]《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》（SL279-2016）。

[3]《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL191-2008）。

[4]《水庫工程管理設(shè)計規(guī)范》（SL106-2017）。

[5]《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL551-2012）。