莊河市永記水庫現(xiàn)狀及加固措施分析

梁洪吉

（大連河海水利水電勘測設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 大連 116021）

1 引言

水庫工程作為重要的蓄水建筑物,其安全性對下游居民的安全影響較大。為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展,我國早期修建了大量的水庫工程,受限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)、科技水平,水庫工程出現(xiàn)了一定的危險(xiǎn),針對這一類型水庫進(jìn)行加固維修是十分必要的[1-3]。

2 工程概況

永記水庫位于遼東半島莊河市栗子房鎮(zhèn)地窨河上游。地窨河為季節(jié)性河流,獨(dú)流入海。永記水庫壩址以上河道長度8.758 km,控制流域面積35.42 km2,河道比降10.41‰。水庫控制流域內(nèi)建有小型水庫老虎洞一座, 控制流域而積6.77 km2,總庫容130 萬m3。

永記水庫位于莊河市栗子房鎮(zhèn)地窨河上游, 總庫容3035 萬m3, 灌溉水田面積2.3 萬畝,養(yǎng)魚水面2730 畝,是一座具有防洪、灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。

圖1 永記水庫流域水系圖

3 工程現(xiàn)狀及存在的主要問題

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水洞等組成。

永記水庫大壩為土石壩,大壩防滲體為混凝土防滲墻,壩長476 m,壩頂高程21.80 m,防浪墻頂高程22.40 m,壩頂寬5 m,最大壩高12 m。

水庫溢洪道位于大壩右側(cè),為開敞式寬頂堰,堰頂高程17.58 m,堰寬44 m,最大泄量347 m3/s。

輸水建筑物為有壓力埋涵,位于大壩左側(cè),長67 m,斷面為1.2 m×1.2 m,最大允許泄量為5 m3/s,閘底高程為10.50 m。

水庫運(yùn)行多年存在一些問題,主要為：

1）輸水洞：既有檢修閘門及工作閘門為鑄鐵閘門,已使用20 多年,現(xiàn)狀閘門漏水嚴(yán)重,閉合困難。

2）壩頂：混凝土路面破損較為嚴(yán)重,表面剝蝕,裂縫較多,壩頂缺少照明設(shè)施。

3）上壩路：大部分水泥路面破損較為嚴(yán)重,坑洼不平,給防汛帶來極大不便。

4）左壩段擋墻：現(xiàn)狀左壩端擋墻為漿砌石結(jié)構(gòu),現(xiàn)狀擋墻砂漿脫落,基礎(chǔ)破損,隨時(shí)存在倒塌風(fēng)險(xiǎn)。

5）水位觀測設(shè)施不完善,僅存在一處水尺,且現(xiàn)狀水尺不規(guī)范,刻度不清,讀數(shù)不準(zhǔn)確。

目前輸水洞工作、檢修閘門漏水嚴(yán)重,閘門漏水的危害是對結(jié)構(gòu)砼造成的凍害,閘門漏水使混凝土表層長期處于飽和與潮濕的狀態(tài),在冬季循環(huán)凍融的作用下,輸水洞結(jié)構(gòu)砼容易出現(xiàn)表層剝落、鋼筋裸露等危害,其次閘門無法順利關(guān)閉及閘門漏水等情況在汛期水庫正常運(yùn)行時(shí)存在較大的安全隱患。

現(xiàn)狀壩頂?shù)缆菲茡p嚴(yán)重。上壩路凹凸不平,泥濘不堪,若洪水來臨,直接影響防汛物資的運(yùn)輸；左壩肩擋墻破損,存在倒塌風(fēng)險(xiǎn),一旦倒塌,洪水將淹沒左壩端及墻后水位監(jiān)測設(shè)施等,危及大壩安全；目前水位監(jiān)測設(shè)備不完善,僅存在一處水尺,且水尺模糊不清,導(dǎo)致無法順利準(zhǔn)確的記錄水位,汛期來臨時(shí),無法快速準(zhǔn)確的根據(jù)水庫水位進(jìn)行防洪等工作,存在較大安全隱患。本次設(shè)計(jì)采用雷達(dá)水位計(jì)與水尺結(jié)合的觀測方式,雷達(dá)水位計(jì)可迅速準(zhǔn)確的記錄水庫水位,且一旦雷達(dá)水位計(jì)出現(xiàn)故障,仍可根據(jù)水尺進(jìn)行讀數(shù)。

根據(jù)水庫現(xiàn)狀存在的問題綜合分析,水庫存在安全隱患,為了保證下游居民生命財(cái)產(chǎn)的安全,保證水庫的正常防洪及灌溉養(yǎng)殖任務(wù),對水庫進(jìn)行維修加固是非常必要的。

4 永記水庫維修加固方案

本次永記水庫維修加固設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：

（1）輸水洞工程：更換輸水洞檢修閘門和工作閘門各一扇,閘門采用鑄鐵閘門,尺寸均為1.1 m×1.2 m。更換手自一體螺桿啟閉機(jī)兩臺。

（2）壩頂工程：新建壩頂瀝青路面共計(jì)503 m,路面寬度為4.70 m,壩頂寬度為4.85 m。本次設(shè)計(jì)利用既有路面作為基層,上層路面采用70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),B0+000～0+021 段兩側(cè)設(shè)置路沿石,其余段壩頂路單側(cè)設(shè)置花崗巖路沿石。壩頂增設(shè)路燈共計(jì)20 盞。

（3）上壩路工程：維修上壩路2 條,共計(jì)415 m,其中1#上壩路長度為171 m,路面寬度3 m～4.7 m；2#上壩路長度為244 m,路面寬度3 m～4.5 m。本次設(shè)計(jì)利用既有路面作為基層,對既有路面坑洼不平處采用瀝青混凝土進(jìn)行整平,整平后路面鋪設(shè)70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),兩側(cè)新建花崗巖路沿石。

（4）擋墻工程：本次設(shè)計(jì)拆除重建大壩左側(cè)擋墻共計(jì)72.86 m,其中43.36 m 為擋墻及護(hù)坡的復(fù)式結(jié)構(gòu)。擋墻為素混凝土結(jié)構(gòu),凈高2.5 m,基礎(chǔ)厚度為1 m；新建干砌石護(hù)坡43.36 m,厚度為300 mm,坡比為1∶1.5；新建漿砌石固腳41.36 m,尺寸為1 m×1 m。

4.1 輸水洞工程

本次設(shè)計(jì)更換輸水洞檢修閘門和工作閘門各一扇,閘門采用鑄鐵閘門,閘門寬度1.1 m,高度1.2 m,更換啟閉機(jī)兩臺。其中檢修閘門采用SPGZ 型雙向止水鑄鐵閘門,工作閘門采用PGZ 型拱形平面鑄鐵閘門。啟閉機(jī)為QL-150 手電兩用螺桿啟閉機(jī)。拆除重建啟閉機(jī)橫梁兩處,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),橫梁尺寸為0.4 m×0.5 m×1.8 m；新建輕型鑄鐵井蓋一座,尺寸為0.92 m×0.62m。

閘門施工時(shí)需對原閘門進(jìn)行拆卸,并拆除閘門附近原二期混凝土,閘門安裝后再重新砌筑二期混凝土。

新建橫梁結(jié)構(gòu)砼采用C30,二期砼采用C35,抗凍等級不低于F200,抗?jié)B等級不低于W6。

閘門需在廠家的指導(dǎo)下進(jìn)行安裝,施工時(shí)需經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員先將輸水洞進(jìn)行臨時(shí)封堵后方能施工。

輸水洞封堵的具體施工工藝和方法如下：

1）設(shè)備調(diào)試水下雙頻通信和錄像及照明系統(tǒng)調(diào)試完成方可潛水作業(yè)。

2）潛水員先清理輸水口底部沙石雜物。

3）水下測量清理完的輸水口高度尺寸。

4）現(xiàn)場制作封堵鋼板,鋼板周圈安裝止水膠條及進(jìn)水平壓閥門。

5）閘門房外安裝起重架并用浮力袋遷移由潛水員指揮調(diào)平搬運(yùn)至攔污柵滑道凹槽里并下放。

6）封堵鋼板到位后潛水員檢查周圈密封情況,鋼板底部擺放1 m 高沙包。

7）待命潛水員著裝待命,能夠及時(shí)處理水下潛水員應(yīng)急。

8）工程驗(yàn)收確認(rèn),提供水下錄像及照片。

9）施工完成后拆除封堵鋼板及沙袋。

輸水洞豎井處工作面較窄,該處施工時(shí)主要采用人工施工。

圖2 輸水洞維修布置圖

4.2 壩頂工程

本工程新建壩頂瀝青路面,長度共計(jì)為503 m,路面寬度為4.7 m,壩頂寬度為4.85 m,路面總面積為2364.10 m2。

設(shè)計(jì)利用既有路面作為基層,上層路面采用70mm 厚中粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),B0+000～B0+021 段兩側(cè)設(shè)置路沿石,其余段壩頂路單側(cè)設(shè)置花崗巖路沿石。設(shè)計(jì)壩頂高程為22.50 m。

圖3 壩頂路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

設(shè)計(jì)在壩頂迎水側(cè)安裝路燈,壩頂每隔25 m 長度設(shè)置一盞路燈,共設(shè)置20 盞,路燈安裝在既有鋼筋混凝土防浪墻上,路燈安裝高度為3.0 m,采用普通電線路燈（3 m 燈桿,采用Q235 材質(zhì),LED 光源30 W,智能控制器10 A）。

4.3 上壩路工程

工程重建上壩路2 條,共計(jì)415 m,其中1#上壩路長度為171 m,路面寬度3 m～4.5 m；2#上壩路長度為244 m,路面寬度3 m～4.7 m。

設(shè)計(jì)利用既有路面作為基層,對既有路面坑洼不平處采用瀝青混凝土進(jìn)行整平,整平后路面鋪設(shè)70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),兩側(cè)新建花崗巖路沿石。具體斷面圖見圖4。

圖4 上壩路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

圖5 素混凝土擋墻標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

4.4 擋墻工程

本次設(shè)計(jì)拆除重建左壩端擋墻共計(jì)72.86 m,其中43.36 m為擋墻及護(hù)坡的復(fù)式結(jié)構(gòu)。擋墻為素混凝土結(jié)構(gòu),凈高2.5 m,基礎(chǔ)埋深為1 m；新建干砌石護(hù)坡43.36 m,厚度為300 mm,坡比為1∶1.5；新建漿砌石固腳41.36 m,尺寸為1 m×1 m。

新建擋墻為素混凝土結(jié)構(gòu),墻凈高2.5 m。設(shè)計(jì)墻頂寬度0.5 m,背水坡坡比1∶0.5,墻趾寬度為0.5 m,墻踵寬度為0.30 m,基礎(chǔ)埋深1.0 m；墻背后回填原狀土并夯實(shí)。在高出墻基礎(chǔ)高程0.3 m 處及1.3 m 處設(shè)置排水管,排水管采用φ110PVC-U 管,進(jìn)口采用400 g/m2無紡布包裹。

新建干砌石護(hù)坡厚度為300 mm,坡比為1∶1.5,護(hù)坡段高度為0.8 m～1.8 m。新建漿砌石固腳尺寸為1 m×1 m。注意護(hù)坡高度變化處平順銜接。

混凝土采用C30F200 素混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)每5 m設(shè)置一道伸縮縫,縫寬2 cm,聚乙烯閉孔泡沫板填充。漿砌石固腳強(qiáng)度不小于Mu40 ,砌筑采用M10 砂漿,毛石塊徑不小于20 cm,凍融損失率應(yīng)小于1%。擋墻地基承載力要求不小于100 kPa。

干砌石護(hù)坡及漿砌石固腳可利用拆除處理后的漿砌石擋墻塊石作為原材料。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)調(diào)查永記水庫目前輸水洞工作、檢修閘門漏水嚴(yán)重,現(xiàn)狀壩頂?shù)缆菲茡p嚴(yán)重,缺乏必要的監(jiān)測設(shè)施,閘門無法順利關(guān)閉及閘門漏水等情況在汛期水庫正常運(yùn)行時(shí)存在較大的安全隱患。

（2）結(jié)合永記水庫實(shí)際情況,從輸水洞工程、壩頂工程、上壩路工程、擋墻工程等4 個(gè)方面對大壩維修加固方案進(jìn)行分析。

（3）在工程施工階段需要采取針對的施工措施,保障除險(xiǎn)加固施工質(zhì)量。