小型水库除险加固设计及方案比选

2017-03-25黄政堂

科技与创新 2017年4期

关键词：小型水库除险加固施工质量

黄政堂

文章编号：2095-6835（2017）04-0102-02

摘要：简要探討了小型水库除险加固设计和方案比选情况，结合具体工程实例，详细阐述了水库工程现状及其中存在的主要问题，系统分析了水库除险加固及其相关方案等，以期为有关方面工作的顺利进行提供参考和借鉴。

关键词：小型水库；除险加固；施工质量；导渗技术

中图分类号：TV697.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.102

小型水库是我国水利工程建设中的重要部分，但是，由于长时间使用，小型水库设计、施工、质量等诸多问题都显现出来，所以，对小型水库进行除险加固施工具有极为关键的意义。因此，我们需要在遵循科学、合理方案的前提下进行有效的施工。基于此，本文简要探讨了小型水库除险加固设计和方案比选情况，相信对有关方面工作的顺利进行有一定的帮助。

1 工程概况

某水库枢纽工程由拦河坝、输水洞和溢洪道组成。拦河坝类型为黏土心墙加斜墙坝，坝高22 m，坝顶高程69.5 m，坝顶宽4 m，坝底宽117.325 m，上游坝坡设一级马道，在60 m高程以上坡比为1∶2.75，以下为1∶3.0.下游坝坡至上而下为1∶2，1∶2.5，下游高程61.5 m处设1.5 m宽的马道，大坝全长为220 m。水库总库容7.904×106 m3，兴利库容为5.74×106 m3，调洪库容为1.964×106 m3，共用库容为4.38×106 m3。

2 水库工程现状及主要问题

2.1 拦河坝

经现场检查坝体发现，大坝上游坝肩塌陷明显，迎水坡有100 m2下沉，且下沉比较明显，坝顶有31 m长的不同程度的沉陷，最大沉陷量为27 cm，最小沉陷量为5 cm。

2.2 溢洪道

经过现场检查，溢洪道陡坡段底板和边墙破坏严重，局部有裂缝，且下部排水管全部被堵死，无法排水。左侧导流墙（浆砌石墙）坍塌，并有明显的绕坝渗流情况。溢洪道下游挑坎破损严重，并有渗水现象，海漫破损严重。

2.3 输水洞

输水洞原为无衬砌的无压隧洞，1985年兴建电站时，在输水洞内加衬6 mm钢板，改为有压隧洞，但是，输水洞进口没有改造，仍为原建梯级卧管，年久失修，不好运用，现已不再运用。输水洞现靠电站出口闸控制，所以，输水洞进口呈无控制状态。

2.4 管理房

管理房年久失修，破坏严重，上坝阶梯和护栏部分被损坏，结构失稳，危及人身安全。

2.5 上坝公路

水库现在的上坝公路为砂石路，由于长时间没有养护维修，现在路面破损严重。在汛期，防汛物资不能及时迅速送达坝顶。

2.6 坝顶路和配套设施

坝顶宽度为4 m，不能满足防汛时车辆顺畅通行的要求，而且坝顶没有照明设备。

3 除险加固方案选择分析

对于坝体部分，由于坝肩塌陷和坝坡沉陷，导致坝体整体变形，所以，要对坝体上下游进行护砌，修复坝肩塌陷处。另外，坝顶要加宽，新建防浪墙，增设路灯，以满足防汛需求，从而提高水库总体外观效果。

坝体渗漏处理主要采用“上堵下排”的方法。“上堵”的防渗技术主要有垂直铺塑法、高压喷射灌浆法、混凝土防渗墙法和多头小直径深层搅拌桩法；“下排”的导渗技术主要有坝后排水减压井、反滤排水沟或下游坝透水盖重等。综合考虑水库的实际情况，采用“上堵”的防渗技术较为适宜。根据水库的具体情况，本工程选用垂直铺塑法和混凝土防渗墙法比较合理。

垂直铺塑法相对塑性防渗混凝土墙方法造价小，但是，在坝顶施工时，垂直铺塑法要求与原来的黏土心墙很好的连接，而水库修筑多年，原筑坝时的资料缺失，无法确定原黏土心墙的轴线位置，存在连接困难等问题。

塑性防渗混凝土墙施工时，可以深入相对不透水层（中风化岩面层）中1 m，不用连接坝体原有的黏土心墙一起作为防渗体。防渗墙自己本身就可以作为大坝的防渗体，而且防渗效果好。

综上所述，结合水库除险加固工程的实际情况，采用塑性防渗混凝土墙技术比较适宜，并在大坝的左岸和右岸的溢洪道底板处作帷幕灌浆处理。

4 除险加固工程设计

4.1 坝体加固

4.1.1 上游坝坡

上游坝坡为干砌石护坡和抛石护坡，坝顶防浪墙至死水位57.0 m以下1.5 m，即高程55.50 m以上为干砌石护坡，具体护坡形式由上往下为400 mm厚的干砌块石护坡、150 mm碎石垫层和100 mm细沙垫层。高程55.50 m至坝脚为抛石护坡，把原坝坡上的干砌石拆除后，可将其作为抛石护坡的护坡材料。

4.1.2 下游坝坡

下游坝坡为碎石护坡，碎石护坡范围为从坝顶至坝脚，具体护坡形式由上往下为400 mm碎石和200 mm粗沙垫层。

在坝脚处做一贴坡式排水体，排水体范围从右岸消力池边墙到左岸的上坝坡道处，长度为185.4 m，排水体自下而上的砂砾料粒径分别为（d=0.25～1 mm）厚150 mm、（d=1～5 mm）厚150 mm和（d=5～20 mm）厚250 mm。

在下游坝坡桩号0+020.00和桩号0+190.00处做2座上坝坡道。在下游坝坡高程61.50处做1个1.5 m宽的马道。

4.1.3 坝顶

原坝顶宽度为4 m，根据《碾压式土石坝设计规范》，低坝坝顶宽度为5～10 m，而且原坝顶宽度不能满足防汛时的交通要求。此次设计将坝顶宽度加宽到6 m，将原有的砂砾料路面翻修为200 mm厚的混凝土路面。新建1 m高的防浪墙，防浪墙底部伸入塑性防渗混凝土墙中，使大坝形成完整的防渗体。在防浪墙顶，每隔20 m设置一盏路灯，以备防汛应急时使用。

4.1.4 防渗墙设计

大壩坝基坝体均为水库的渗漏通道，某水库的坝基、坝体、防渗体均为塑性防渗混凝土墙，防渗墙底部深入相对不透水层的中风化岩层中1 m。防渗墙设计技术参数如表1所示。

4.2 帷幕灌浆设计

在大坝左岸山体和右岸的溢洪道底板上作帷幕灌浆处理。帷幕灌浆孔为2排，孔距为1.5 m，三序施工。

4.3 溢洪道加固设计

4.3.1 陡坡段加固设计

由于陡坡段底板和边墙破坏比较严重，所以此次设计时，将原底板和边墙拆除重建。经校核，原消力池断面满足泄洪要求，新建消力池断面是与原断面相同的“U”形槽结构，边墙厚300 mm，边墙高3 m，底板厚500 mm，底板宽22 m，消力池全长135.80 m。

4.3.2 下游海漫段

下游海漫段被破坏得比较严重，因此，将这段设计为新建干砌石结构梯形渠道，渠道底宽38 m，两岸边坡为1∶3，干砌石厚度为40 mm。海漫底板为600 mm厚的铁丝石笼，海漫段全长50 m。同时，还新建启闭机室、溢洪道工作桥，更换溢洪道护拦和闸门启闭机。

4.4 输水洞设计

输水洞是由6 mm钢板衬砌，直径为900 mm，洞长92.8 m，进口高程52.0 m，出口高程50.14 m。输水洞放水是由相继直立的26个直径为60 cm的小闸门组成，它可开启不同高度的放水口，以满足出流的需要。

由现场检查和运行情况分析，输水洞进口不满足安全控制要求，所以，应在输水洞进口处新建一个启闭塔。启闭塔采取分层取水的形式，塔高18.2 m，并配有一扇启闭塔进口钢闸门。