聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)分析

陳芳蘭

(興國(guó)縣水利局，江西 贛州 342400)

1 工程概況

聚江水電站位于興國(guó)縣古龍崗鎮(zhèn)忠田村，聚江水庫(kù)在2003年動(dòng)工興建，2005年開(kāi)始正式蓄水，聚江水庫(kù)正常蓄水位228.00 m、興利庫(kù)容430萬(wàn)m3、總庫(kù)容785萬(wàn)m3。聚江水庫(kù)樞紐工程由發(fā)電廠房、壩頂溢洪道、大壩等共同建構(gòu)而成。大壩為埋石混凝土重力壩，自身壩頂高程為231.20 m，壩頂寬為7.10 m、最大壩高16.70 m。整體設(shè)計(jì)以發(fā)電為主，同時(shí)還可以起到防洪的作用，是一個(gè)效果多元的小(1)型水庫(kù)。

2 工程存在問(wèn)題

(1)聚江水庫(kù)溢流面局部存在明顯磨損現(xiàn)象，溢流壩泄槽段開(kāi)始出現(xiàn)砂漿脫落的情況。(2)聚江水庫(kù)大壩下游河床左右岸護(hù)坡?lián)鯄﹂_(kāi)始失穩(wěn)，出現(xiàn)局部倒塌。(3)聚江水庫(kù)日常使用過(guò)程中缺乏外部安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。(4)在聚江水庫(kù)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，壩頂高程應(yīng)當(dāng)高于231.86 m，但是現(xiàn)階段聚江水庫(kù)大壩壩頂高程為231.20 m，并未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的231.86 m，難以達(dá)到抗洪高度要求。

聚江水庫(kù)位置險(xiǎn)要，一旦水庫(kù)出現(xiàn)安全隱患，則直接威脅下游忠田村人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，破壞農(nóng)田和當(dāng)?shù)馗鞣N基礎(chǔ)設(shè)施，由此可見(jiàn)，聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和施工是十分必要的選擇[1]。

3 聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和施工，旨在從當(dāng)前工程實(shí)際情況出發(fā)，完成大壩、下游河岸建筑物的加固處理作業(yè)，有效應(yīng)對(duì)聚江水庫(kù)日常施工中出現(xiàn)的各種安全隱患，切實(shí)保證聚江水庫(kù)的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的共同提高。本次聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程等別劃定為Ⅳ等，在大壩、溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)，則采用30年一遇的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和100年一遇的洪水校核標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 設(shè)計(jì)要求

在聚江水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固施工后，不同洪水頻率所對(duì)應(yīng)的壩前最高水位、最大下泄流量如表1所示。

表1 各洪水頻率相應(yīng)壩前最高水位與下泄流量

聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工期間不同頻率洪水位如表2所示。聚江水庫(kù)大壩總長(zhǎng)控制在96.80 m，溢流壩49.00 m、左岸非溢流壩33.80 m、右岸非溢流壩段長(zhǎng)14.00 m，整個(gè)壩體施工采用 C15 埋石混凝土重力壩。在整個(gè)工程施工中，溢流壩段作為閘壩段，處于大壩中部，共布置平板鋼閘門5扇，壩頂高程230.20 m、閘門頂高程228.00 m。聚江水庫(kù)溢流堰為折線型實(shí)用堰，堰頂寬7.50 m、堰頂高程221.00 m。

表2 壩址分期設(shè)計(jì)洪水成果

3.3 加固處理設(shè)計(jì)

3.3.1 大壩

在對(duì)聚江水庫(kù)大壩進(jìn)行加固處理設(shè)計(jì)時(shí)，在非溢流壩頂位置增設(shè)防浪墻，基于現(xiàn)有的防浪墻上游面，直接運(yùn)用厚度0.24 m、高度1.20 m的M7.5漿砌紅磚進(jìn)行砌筑，同時(shí)增設(shè)M10水泥砂漿進(jìn)行抹面處理，抹面厚度為2cm。在大壩溢流壩右側(cè)邊墻加固處理過(guò)程中，在加高處理之后，運(yùn)用C20 混凝土完成澆筑作業(yè)。

3.3.2 下游河岸

在對(duì)聚江水庫(kù)下游河岸進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)，則可以采用混凝土擋墻+斜坡式土堤復(fù)合式的設(shè)計(jì)方式，左右岸護(hù)岸長(zhǎng)分別為38.30 m、63.20 m。

一方面，在擋墻設(shè)計(jì)時(shí)，主要運(yùn)用仰斜式擋墻。樁號(hào)YK0+016.36～YK0+063.20，樁號(hào)ZK0+022.20～ZK0+038.30，均采用低矮擋墻，擋墻總長(zhǎng)度為63.00 m，使用C20混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)，基礎(chǔ)底板高程215.00 m、頂高程221.00 m、擋墻頂寬1.2 m。在施工期間，墻后回填則需要相應(yīng)進(jìn)行開(kāi)挖砂礫料反濾。樁號(hào)YK0+000～YK0+016.36，主要采用高擋墻的施工方式，高擋墻長(zhǎng)度控制在16.40 m，在現(xiàn)場(chǎng)施工期間采用C20混凝土完成澆筑作業(yè)?；A(chǔ)底板高程215.00 m、頂高程221.00 m、擋墻頂寬2.20 m。在施工期間，同時(shí)下設(shè)0.20 m厚C20混凝土墊層。和低矮擋墻施工方式一樣，墻后回填河床開(kāi)挖砂礫料反濾，以上回填全風(fēng)化料至現(xiàn)狀堤頂高程。擋土墻分縫間距和縫寬分別設(shè)置為10.00 m、0.02 m，并在分縫內(nèi)部嵌有瀝青杉板。擋墻位置在距離底板0.50 m左右的位置，一同布設(shè)排水孔，在排水孔設(shè)置期間主要運(yùn)用UPVC管完成處理，擋墻排水孔豎橫間距為1.50 m和孔徑φ75，整個(gè)排水孔設(shè)置方式則主要采用梅花形的布置方式。高擋墻和低矮擋墻的持力層設(shè)計(jì)方式存在差別，在本次聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，為了避免出現(xiàn)水流沖刷掏腳的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，則需要將抗沖因素考慮在內(nèi)，墻基深入地面高度大于1.50 m，抑或直接將擋土墻基礎(chǔ)坐落在基巖之上，相應(yīng)設(shè)拋石固腳，強(qiáng)化水庫(kù)自身的穩(wěn)定性和安全性[2]。

另一方面，斜坡式土堤自墻頂起設(shè)的施工方式。在施工期間，則將臨水坡坡比設(shè)置為1∶2，擋墻頂至10年一遇洪水位(225.00 m)+0.50 m，在施工時(shí)主要運(yùn)用C15混凝土預(yù)制塊護(hù)坡厚0.1 m，同時(shí)下設(shè)砂礫石，將砂礫石墊層厚度控制在0.15 m左右。整個(gè)水庫(kù)施工均采用草皮護(hù)坡的處理方式。

3.3.3 擋墻穩(wěn)定計(jì)算

基于《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 379-2017)，對(duì)擋土墻抗滑穩(wěn)定安全性等進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3所示。擋土墻沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、抗傾覆安全系數(shù)分別用Kc、K0表示，Kc、K0均滿足要求。

表3 擋墻穩(wěn)定計(jì)算成果

4 聚江水庫(kù)除險(xiǎn)施工要點(diǎn)

4.1 擋墻施工

擋墻施工處理主要可以劃分為兩方面。一方面是墻基施工，可以采用分段施工的處理方式，直接運(yùn)用推土機(jī)推至設(shè)計(jì)高程，達(dá)到設(shè)計(jì)高程之后，便可以直接運(yùn)用裝載機(jī)挖裝自卸汽車運(yùn)輸。在墻基施工時(shí)，為了保證施工順利且安全，則需要預(yù)先將基礎(chǔ)及周邊的樹(shù)根及巖基上的松石等雜物清理干凈。另一方面則是混凝土施工，不同于一般的建筑工程施工，將人工操作和機(jī)械作業(yè)整合到一起，完成混凝土攪拌處理，之后便可以借助人力膠輪車入倉(cāng)，并使用平板振搗器振搗。

4.2 土堤施工

在土堤施工處理過(guò)程中，需要預(yù)先進(jìn)行堤基清理。

在堤基清理之后，可以進(jìn)行堤身填筑處理。整個(gè)填筑處理過(guò)程可以劃分為填料采集、攤鋪填料、碾壓填料多個(gè)處理工序。對(duì)于填料采集，需要預(yù)先做好準(zhǔn)備工作，清除表層稀軟淤土、清除表層雜質(zhì)。對(duì)于填料攤鋪，將人工方式和機(jī)械方式整合到一起，基于碾壓試驗(yàn)結(jié)果，控制填料分層及土塊直徑限制尺寸[3]。如果在施工期間出現(xiàn)地面起伏不平的問(wèn)題，則可以從地面較低的位置開(kāi)始，運(yùn)用水平分層的方式逐層進(jìn)行填筑，避免采用順坡鋪填的處理方式。對(duì)于填料碾壓，優(yōu)先選用振動(dòng)式壓路機(jī)，對(duì)于那些不方便使用壓力機(jī)的位置，則可以采用蛙式夯或振動(dòng)板等輕型機(jī)械直接壓實(shí)地面。對(duì)于機(jī)械碾壓不到的地方，則可以通過(guò)夯具，運(yùn)用連環(huán)套打法，完成整個(gè)壓實(shí)處理。

4.3 模板工程

在聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工中，模板工程作業(yè)之前，需要預(yù)先在倉(cāng)內(nèi)完成測(cè)量放樣，切實(shí)保證后續(xù)模板制作可以符合基本的尺寸規(guī)范和要求，對(duì)于進(jìn)水塔、隧洞，則可以運(yùn)用厚度控制為2.5 cm的木模完成施工，并將木模內(nèi)表面處理干凈、進(jìn)行刨光處理，在后續(xù)使用木模時(shí)，需要涂廢機(jī)油，整個(gè)安裝處理過(guò)程基于常規(guī)方法操作即可，切實(shí)保證模板剛度達(dá)標(biāo)，在模板加工完成之后，還需要進(jìn)行質(zhì)量檢查，只有驗(yàn)收合格，才可以展開(kāi)后續(xù)工程施工?；谇捌跍y(cè)量放樣結(jié)果，可以靈活調(diào)整模板，使得模板加固后可以作為一個(gè)受力整體，穩(wěn)定發(fā)揮作用。拆除模板也需要注重施工安全，基于倉(cāng)內(nèi)結(jié)構(gòu)靈活把控拆模時(shí)間[4]。

4.4 鋼筋工程

在鋼筋工程施工中，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)完成鋼筋綁扎，對(duì)于聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工，鋼筋結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，后續(xù)鋼筋焊接只需要采用電弧焊便可以完成施工處理過(guò)程，主筋接頭位置需要相互錯(cuò)開(kāi)。鋼筋接頭直徑不同，焊接方式也存在差別，如果鋼筋焊頭直徑大于25 mm，則可以直接選用焊接連接，如果鋼筋焊頭直徑小于25 mm，可以直接選用焊接或綁扎的處理方式。

5 結(jié) 論

對(duì)聚江水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)展開(kāi)分析具有至關(guān)重要的意義。針對(duì)聚江水庫(kù)經(jīng)常出現(xiàn)的施工安全問(wèn)題，展開(kāi)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)施工是一種必然選擇。不僅需要合理展開(kāi)工程設(shè)計(jì)，還需要從擋墻施工、土堤施工、模板工程、鋼筋工程等方面進(jìn)行綜合處理，切實(shí)保證加固設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，全面提升水庫(kù)應(yīng)用效果。