賽美水庫除險加固工程綜述

周擴軍

（湖南省湘陰立業(yè)水利建筑安裝有限責任公司 湘陰縣 414600）

1 工程概況

賽美水庫位于湖南省湘陰縣東塘鎮(zhèn)龍?zhí)稕_洞庭湖小支流下游。水庫控制集雨面積14.27 km2，庫容1 029萬m3。水庫樞紐由主壩、宋家塘副壩、茶場副壩、六塘副壩、溢洪道、輸水涵等組成。主壩、副壩均為均質(zhì)土壩，其中主壩頂高程55.72 m，最大壩高18 m，壩頂軸線長508 m，寬6 m。低輸水涵位于主壩左端，為寬×高=1.2 m×1 m鋼筋混凝土箱涵。高輸水涵位于主壩右端，為內(nèi)徑Φ=0.7 m鋼筋混凝土圓涵。溢洪道位于主壩右壩肩，為寬頂堰型，堰頂高程54.6 m，設單孔寬×高=2.5 m×4 m的鋼筋混凝土平板閘門,最大下泄流量為39.2 m3/s。

水庫始建于1958年，初為小（Ⅰ）型水庫，1970年擴建為中型水庫，屬典型的“三邊”工程，由于防洪標準低，滲漏嚴重，防洪能力差，湘陰縣水利局對出現(xiàn)的問題進行了多次小規(guī)模處理，但由于經(jīng)費不足和其它條件制約未能徹底處理，工程存在較多的安全隱患，成為湘陰縣的病險庫之一。

2 水庫除險加固前存在的主要問題

2001年12月，經(jīng)對水庫大壩安全鑒定并經(jīng)水利部大壩管理中心復核，確認為三類壩，存在的主要問題為：

（1）主壩滲漏，主壩壩基滲漏較嚴重，壩端接觸面滲漏嚴重，下游排水反濾設施失效。

（2）宋家塘副壩壩頂高程不能滿足擋洪要求，壩身、壩基滲漏嚴重。

（3）茶場副壩壩身單薄，壩頂高程不能滿足擋洪要求。

（4）六塘副壩壩頂高程不能滿足擋洪要求，涵閘老化破壞。

（5）溢洪道水毀嚴重，不能安全泄洪。

（6）輸水涵滲漏嚴重，啟閉設備老化，已無法滿足正常運用要求。

（7）主、副壩上游壩坡均未護坡。

（8）無大壩觀測設施。

（9）防汛搶險道路不暢，管理房屋年久失修等。

3 除險加固主要措施及施工

3.1 除險加固主要措施

由武漢大學設計研究總院完成的 《湖南省湘陰縣賽美水庫除險加固工程初步設計報告》和湖南省水利水電勘測設計研究總院完成的 《湖南省湘陰縣賽美水庫除險加固工程技術(shù)設計報告》中，針對大壩安全鑒定提出的問題，經(jīng)優(yōu)選方案和優(yōu)化設計，采取了以下主要措施：

（1）主壩壩頂采用沖抓回填措施，在距壩頂中心線上游側(cè)1.5 m處定為沖抓回填套井中心線，其軸線與壩軸線平行，軸線總長573 m。采用帷幕灌漿處理主壩接觸滲漏，帷幕灌漿總軸線長為573 m，共計鉆孔192個。主壩帷幕灌漿按兩序進行，一序灌奇數(shù)孔，二序灌偶數(shù)孔。

主壩上游坡面在高程44.0 m以上至壩頂范圍內(nèi)采用六角形混凝土預制板護坡，混凝土預制板厚度為15 cm。

主壩下游坡面修建縱、橫排水溝，構(gòu)造坡面排水系統(tǒng)。橫向排水溝靠平臺內(nèi)側(cè)布置，縱向排水溝沿山體與壩面交界線布置?？v橫向排水溝橫斷面尺寸均為30 cm×40 cm（寬×高），內(nèi)表面采用C15混凝土襯砌，厚度為10 cm。

壩趾設置縱橫導滲溝，構(gòu)造壩趾排水系統(tǒng)。縱向排水溝設置在主壩下游二級平臺（高程43.8 m）的外側(cè)，溝底寬度1 m，垂直深到基巖面。導滲溝內(nèi)分別于38.5 m、39.0 m和39.5 m 3個高程埋設縱向排水暗管采用PVC材料，內(nèi)徑110 mm，管外包裹3層土工織物，以尼龍繩綁扎。橫向排水溝以樁號0+264斷面為基準向左、右每隔10 m設置一條導滲溝，共計30條，其中溝底寬1 m，垂直深到基巖面。導滲溝內(nèi)分別于38.5 m、39.0 m和39.5 m三個高程埋設橫向排水暗管與縱向排水暗管相接，橫向排水縱坡I=1/200，采用上述同樣的方法對排水管進行處理。最后在導滲溝外以砂礫石回填，上部采用干砌石護面。

（2）主壩低輸水涵加固將對涵洞進行回填灌漿，將灌漿孔布置在頂拱120°范圍以內(nèi)，呈梅花型布置，排距2 m。奇數(shù)排鉆孔2個，偶數(shù)排鉆孔1個。并對伸縮縫和涵洞表面重新修補，更換檢修閘門、工作閘門，修補門槽、機座及啟閉機房、工作橋。

（3）主壩高輸水涵重新進行鋼筋混凝土襯砌，改造涵閘進水口、增設工作橋，改建閘門及啟閉設備。

（4）在宋家塘副壩壩頂增設防浪墻，防浪墻高程為55.4 m，墻底高程 53.4 m，墻體高度2.0 m，壩頂以上1.2 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度130 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。防滲護坡采用土工膜防滲，以六角形混凝土預制板護坡，混凝土板厚度10 cm。對兩岸壩肩采取接觸灌漿處理，按單排孔布置，間距3.0 m，孔深2.0 m。

（5）在茶場副壩壩頂增設防浪墻，防浪墻高程為54.72 m，墻底高程52.8 m，墻體高度1.92 m，壩頂以上1.12 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度80 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。對茶場副壩上、下游壩坡采用六角形混凝土預制板護坡，混凝土板厚度10 cm。

（6）在六塘副壩壩頂增設防浪墻，防浪墻高程為55.7 m，墻底高程53.8 m，墻體高度1.9 m，壩頂以上1.1 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度240 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。對六塘副壩上、下游壩坡采用六角形混凝土預制板護坡，混凝土板厚度10 cm。

（7）溢洪道加固將進口八字墻加固，增設啟閉設備。恢復重建500 m泄洪渠，渠底寬為3 m，內(nèi)坡坡比1∶2，渠底縱坡I=1/2 000，渠高3.0 m，堤頂寬度2.0 m，泄洪渠內(nèi)側(cè)采用C15混凝土襯砌，厚20 cm。沿水流方向每5 m設一條伸縮縫，縫寬2 cm，采用橡膠止水帶止水，瀝青杉板嵌縫。

（8）對原管理站房進行維護，新建管理所辦公用房300 m2，硬化防汛公路，完善觀測設施等。

3.2 除險加固工程主要施工方法

賽美水庫除險加固工程在施工單位的選擇上依法進行了公開招標，華容水利水電建筑工程有限公司中標。該工程主要包括土方開挖、混凝土澆筑、漿砌石砌筑、混凝土預制塊護坡、帷幕灌漿、沖抓開挖回填、金屬結(jié)構(gòu)設備及安裝等。

3.2.1 混凝土澆筑

混凝土拌制采用1座HBZ50型混凝土攪拌站進行拌和，拌和站設置PL1600型配料機，該配料機有砂、小石、中石、大石四個料斗，粗、細骨料均由配料機準確稱量，人工倒袋裝水泥，保證了混凝土的拌和質(zhì)量?；炷吝\輸采用皮帶輸送機進行入倉澆筑。澆筑混凝土時采用拌和站利用積料斗直接放到皮帶機上，皮帶機運輸混凝土至澆筑倉面的上方，用刮刀、串筒使混凝土入倉。

澆筑過程中通過控制水溫、避開高溫時段澆筑等方法控制入倉混凝土溫度。采用預埋鋼管利用探針式溫度計和水銀溫度計測混凝土內(nèi)部溫度，從而加強表面養(yǎng)護，保證混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫。使用混凝土含氣量測定儀測定混凝土的含氣量，以保證混凝土的抗凍標號。每班4次測定混凝土出機、入倉坍落度，確?；炷恋乃冶群秃鸵仔苑弦蟆；炷琳駬v采用2臺振搗棒人工振搗，人工平倉。成型并達到設計強度后進行拆模養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于28 d。

3.2.2 混凝土預制塊護坡

（1）混凝土板預制。

首先選定預制場地，對預制場地平整夯實,鋪設砂隔離層?；炷涟宀捎娩撃Ｊ┕?，按設計圖紙要求加工成六邊形板。預制板采用C15混凝土，按要求作配比實驗，混凝土取樣檢測合格后，才進行加工預制。采用1臺0.4 m3混凝土攪拌機，每次拌和時間為3 min。采用雙膠輪車運輸混凝土，保證供料及時，不漏漿。采用2.2 kW平板式振搗器振搗密實，不允許混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面。混凝土采用草袋鋪蓋，用潛水泵抽水并灑水養(yǎng)護，以防混凝土燒壞或凍傷?；炷琉B(yǎng)護至一定強度后才能拆模，并確保不缺損、不掉角。

（2）混凝土預制板鋪砌。

用汽車將已達到養(yǎng)護期的混凝土預制塊運至壩頂，并用人工轉(zhuǎn)運至施工坡面。對坡面縱橫拉線放樣，壩坡轉(zhuǎn)變處樣線加密，適當調(diào)整樣線兩端間距。采用M7.5水泥砂漿砌筑，表面采用砂漿勾平縫。砌縫內(nèi)砂漿應填充飽滿，水平縫寬應不大于1.5 cm，豎縫寬不得大于2 cm。在護坡砌筑時應從下依次向上鋪砌，不得坡中起砌，并按施工圖紙規(guī)定進行分段分縫。預制塊表面保持平整美觀，表面平整度采用2 m尺檢驗，不應超過±10 mm。表面濺染的砂漿應抹除干凈。鋪砌完工后，表面應整潔、砂漿平縫清晰，無砂漿、瀝青等污染。預制混凝土塊在砌筑之后（12～18）h內(nèi)開始養(yǎng)護，經(jīng)常保持外露面的濕潤，持續(xù)養(yǎng)護14 d。

3.2.3 塊石砌筑

對開挖后形成的砌體土基，必須清理表面的松散土，采用人工或機械夯實。漿砌石采用鋪漿法砌筑，砌筑塊石基礎(chǔ)的第一皮石塊座漿，且將大面向下。塊石基礎(chǔ)擴大部分，若做成階梯形，上級階梯的石塊應至少壓砌下級階梯的1/2，相鄰階梯的塊石應相應錯縫搭接。

塊石砌體應分批臥砌，并應上下錯縫、內(nèi)外搭砌，砌體每日砌筑高度保證在1.2 m以內(nèi)。塊石砌體的灰縫厚度不大于25 mm，砂漿應飽滿，石塊間較大的空隙應先填塞砂漿，后用碎塊或片石嵌實，不得采用先擺碎石后填砂漿或干填碎石塊的施工方法，石塊間不應相互接觸。塊石砌體第一皮及轉(zhuǎn)角處、交接處應選用較大的平塊石砌筑。砌體外露面，在砌筑后（12～18）h內(nèi)開始養(yǎng)護，經(jīng)常保持外露面的濕潤，持續(xù)養(yǎng)護14 d，在養(yǎng)護期間經(jīng)常灑水，無碰撞和震動。

3.2.4 主壩沖抓回填

沖抓回填套井中心線位于距壩頂中心線上游側(cè)1.5 m，其軸線與壩軸線平行，軸線總長573 m。鉆孔采用8JZ-95型自動掛御沖抓式打井機，鉆孔按一排布置，孔距0.6 m，共鉆956孔。鉆孔伸入壩體與基巖接觸面以下0.5 m，與主壩帷幕灌漿相接達1.5 m，形成垂直防滲體。鉆孔要求鉛直，鉆孔偏斜率應不大于1/50。在鉆孔時為防止井孔偏斜，造孔時鉆頭中心要對準樁點，三角架應保持平穩(wěn)不得移位，掛鉤器要保持平衡，造孔回填采用二序法進行，先主井、后套井?；靥钔亮喜捎谜惩?，要求粘土粘粒含量為35%～50%，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，含水量控制在最優(yōu)含水量附近，其誤差不得超過±2%～3%，填筑后的土料干容重不小于1.55 g/cm3。填土分層進行，回填一層，夯實一層，不得邊填邊夯，每層填土厚度控制在（0.3～0.5）m。填土夯擊采用馬蹄形混凝土夯錘，夯擊時一般控制夯距為3 m。當夯實10 m以下的井段時，可適當加大夯錘的沖擊力，擴大對周圍土體的擠壓影響；當接近井頂部位時，則應減少夯錘的落距，以防壩面開裂或孔周土體隆起。在落夯時，保持（1～2）s的穩(wěn)定時間，以免夯錘晃動，碰撞孔壁，降低夯擊功能。

3.2.5 帷幕灌漿

主壩壩基帷幕灌漿沿壩軸線上游側(cè)1.5 m處設單排灌漿孔，孔距為3 m，總軸線長為573 m。鉆孔使用XY-2型及XY-2PC型兩種類型地質(zhì)鉆機，采用Φ75 mm金剛石鉆頭，清水鉆進技術(shù)，并對先導孔及指定的孔進行巖芯描述，并計算巖芯采取率，采用CX-45型測斜儀進行孔斜控制，使孔底偏差控制在技術(shù)要求允許范圍內(nèi)。等待造孔完畢后采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回清凈水時為止。孔內(nèi)沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa。灌漿材料采用新鮮的硅酸鹽水泥，其強度等級為42.5或以上，漿液的稠度根據(jù)基巖的吸水率確定，一般當q≥10 Lu時起始水灰比采用5∶1；當q≤10 Lu時起始水灰比采用8∶1；以后采用 3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1。 漿液稠度變濃的原則是：當注入400 L以上吸漿量仍很大時即改濃一級；同時吸漿量大于30 L/min時，根據(jù)具體情況越級變濃。灌漿采用自上而下孔內(nèi)循環(huán)式灌漿方法。灌漿壓力接觸壓力為0.45 MPa,下一段壓力為0.65 MPa。

3.2.6 金屬結(jié)構(gòu)及電氣設備安裝

利用水工建筑使用的樁號控制線和高程點，用經(jīng)緯儀、水準儀和經(jīng)校驗過的鋼卷尺分別測放出每孔的的孔口中心線、閘門底檻中心線和高程控制點，校核正確后做永久控制點。按施工圖實地測放出平面閘門埋件的位置大樣，逐步測放出底坎、主軌、反軌、護角以及側(cè)軌等部件的實樣，并在埋件防腐后進行安裝。

4 結(jié)語

賽美水庫除險加固工程在參建各方的共同努力下，各分部工程已圓滿完成，實現(xiàn)了按期完建的目標。賽美水庫除險加固工程的完成，不但提高了水庫的防洪標準，使設計洪水標準達到了100年一遇，校核洪水位達到了1 000年一遇，徹底摘掉了“病險水庫”的帽子，還使水庫的面貌煥然一新，防洪、灌溉、農(nóng)村安全飲水等綜合效益得到了充分發(fā)揮。