赤坳水庫主壩除險加固工程方案比選

尹宏偉

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

赤坳水庫主壩除險加固工程方案比選

尹宏偉

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

赤坳水庫是一座集供水、防洪于一體的綜合利用水利工程。建于1978年，水庫建成運行已近30年，未進行過除險加固，經(jīng)過長時間的運行，目前已出現(xiàn)主壩壩體滲漏、主壩壩體抗滑安全系數(shù)偏低等問題。通過對主壩不同加固方案進行比選并進行加固工程施工布置，保證了庫區(qū)和周邊群眾的生命財產(chǎn)安全。

主壩加固；方案比選；赤坳水庫

1 工程概況

赤坳水庫位于深圳市龍崗區(qū)坪山河上游支流，始建于1978年，1983年開始蓄水運行，1985年竣工驗收。工程主要任務(wù)是以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電等功能；隨著城市建設(shè)高速發(fā)展，1995年以后，水庫已轉(zhuǎn)變?yōu)榧┧⒎篮?、調(diào)蓄為一體的城市供水水庫。水庫主要建筑物包括主壩（含溢流壩）、主壩輸水涵管、副壩、壩后水電站等，后期修建了倒虹吸輸水管、大鵬引水支線應(yīng)急工程泵站、大鵬半島支線（供水）工程輸水（管）隧洞等。

主壩位于水庫西面，主壩為重力式漿砌石壩，由溢流壩段和非溢流壩段組成，壩體偏上游側(cè)設(shè)有混凝土防滲墻，平均厚度1.0m。主壩壩頂高程85.1m，防浪墻頂高程86.1m，壩頂長195m，最大壩高39.1m，壩頂寬度2.7～4.3m。主壩上游壩坡1∶0.1，下游壩坡分2級，在70m高程處設(shè)有一級寬1.65m的平臺；自上而下坡比為1∶0.69，1∶0.68。溢流壩段位于主壩中部，為非真空溢流堰面，總寬30m，凈寬25m。設(shè)橋墩4個，由工作橋連接大壩，不設(shè)閘門。

2 主壩水文地質(zhì)情況

主壩壩址位于河谷最窄處，寬約70m，原地面高程53.0m，呈較開闊的不對稱“U”型河谷。壩址區(qū)地下水主要有松散土層孔隙水和塊狀巖類裂隙水兩種類型。發(fā)育的上部覆蓋層主要為第四系人工堆積層、第四系淤積層（巖性為淤泥）、沖洪積層（巖性為含砂卵石）及第四系殘積層（巖性為礫質(zhì)黏性土），下伏基巖為中生代侏羅紀(jì)晚侏羅世中粒斑狀黑云母花崗巖。

主壩建成蓄水后，壩后坡及壩下廊道存在滲漏現(xiàn)象，右壩肩后坡潮濕，高水位時存在一定繞壩滲漏。根據(jù)收集的主壩量水堰監(jiān)測記錄結(jié)果，水庫最高水位為正常蓄水位82m，此時滲漏量最大，為578.5m3/d。統(tǒng)計得滲漏量曲線基本隨庫水位曲線的升降而升降。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，庫水位高于80.2m時，水庫滲漏量急劇加大。水庫大壩一旦出現(xiàn)事故，將會對下游構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此急需對水庫進行除險加固工作。

3 主壩加固方案比選

3.1 新增防滲面板，拓寬原有廊道方案（方案一）

該方案主要拓寬原壩體內(nèi)小廊道，完善壩基防滲、排水，壩體揚壓力等觀測系統(tǒng)。

水庫原有廊道尺寸較小，僅有0.6m×0.65m（寬×高）。廊道小，檢修維護極為不便。本方案擬在原有廊道基礎(chǔ)上擴大至2.5m×3.0m（寬×高）；同時，新設(shè)帷幕灌漿和壩基排水孔以減小壩體揚壓力，新設(shè)壩基揚壓力、壩體應(yīng)力等監(jiān)測設(shè)施。

本方案施工措施主要是人工拓寬原有廊道，通過鋼拱架、錨桿等臨時支護措施，結(jié)合500mm厚C30鋼筋混凝土永久支護，擴寬原有廊道。同時在壩上游新設(shè)500mm厚混凝土防滲面板。

由于壩體漿砌石結(jié)構(gòu)運行時間較久，故方案實施前需對壩體進行鉆孔取樣試驗，查明壩體漿砌石結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀強度后，方可根據(jù)實際采取切實可行的施工方案。同時需做水工試驗?zāi)Ｐ?、有限元分析等研究?/p>

3.2 壩上游坡加設(shè)防滲面板、廊道方案（方案二）

該方案通過壩前新建防滲墻體，減小壩體揚壓力，增加壩體抗滑穩(wěn)定性，同時解決壩體滲漏、監(jiān)測設(shè)施不完善等問題。

新建壩上游混凝土防滲墻，墻頂厚1.0m，墻底厚8.5m，凈高39.0m。新建混凝土墻采用固結(jié)灌漿處理。在57m高程處墻頂寬7.2m。新建混凝土墻基礎(chǔ)位于微風(fēng)化花崗巖層，墻體內(nèi)設(shè)壩基灌漿、排水和檢查廊道，廊道底高程51m，尺寸2.5m×3m（寬×高），廊道帷幕灌漿孔距2m。

3.3 上游壩面防滲，下游培厚壓重方案（方案三）

該方案通過增加壩體自重，提高壩體抗滑穩(wěn)定。

壩前坡面采用聚合物水泥基防水涂料防滲，壩后坡采用粉煤灰混凝土加重，右壩肩埋置深度約16m，埋置較深，全部開挖土方較大，且開挖影響范圍大，對壩體影響較大。因右壩肩埋置較深，無需挖至原設(shè)計清基線，本次壩后加固基礎(chǔ)僅埋至現(xiàn)狀邊坡下3m深。

本方案施工較為簡單，壩上游防滲施工時可以僅對外露坡面施工，通過上游坡面防滲、下游導(dǎo)滲的措施，減小壩體滲透水壓力。

綜合比較，方案一施工措施要求較為嚴(yán)格，擴寬廊道需人工操作，施工難度、強度較大，且施工中操作不當(dāng)，會對老壩體造成損害，甚至導(dǎo)致壩體垮塌的嚴(yán)重后果，不推薦采用此方案。

方案二投資較大，且壩前加固影響水庫正常供水，需新建圍堰，土方量較大，工期過長，故不推薦采用此方案。

方案三投資相對較小，施工難度不大，通過上游防滲、下游導(dǎo)滲的措施，可有效解決壩體滲漏對壩體造成的危害。總體來看，實施難度較小，推薦采用此方案。

4 施工布置

根據(jù)以上分析，上游壩面防滲，下游培厚壓重方案，增加壩體自重，提高了大壩的抗滑穩(wěn)定性，通過上游防滲、下游導(dǎo)滲措施，解決壩體滲漏對壩體造成的損害。同時通過壩體打孔埋設(shè)揚壓力觀測設(shè)施，完善壩體監(jiān)測系統(tǒng)。

沿現(xiàn)有壩頂向后加寬凈寬2m，壩頂處開始放坡，壩后坡坡度1∶0.7。對壩體滲水采用“前防、后導(dǎo)”處理，即上游壩體表面防滲處理，壩后新建導(dǎo)滲措施。同時通過壩體打孔埋設(shè)揚壓力觀測設(shè)施，完善壩體監(jiān)測系統(tǒng)。溢流堰后新建2級消力池，改善下游排洪通道泄洪安全。

為解決主壩高水位滲漏量大的問題，擬在壩上游采取防滲措施。壩前坡面采用聚合物水泥基防水涂料防滲，壩后坡采用粉煤灰混凝土，采用Ⅱ級粉煤灰。壩后加固混凝土強度等級為C25，由于混凝土施工方量較大，施工時采用跳倉法分塊施工，每塊寬度3m，澆筑高度1.5m，同時埋設(shè)直徑32mm高密度聚乙烯冷卻水管，以控制混凝土溫度。

右壩肩因埋置深度約16m，埋置較深，壩體穩(wěn)定。本次設(shè)計對右壩肩后加混凝土基礎(chǔ)埋入現(xiàn)狀邊坡下3m，以增大壩體抗滑力，同時減小土方開挖、混凝土澆筑量。新舊壩體結(jié)合面施工前先清洗干凈，并采用埋設(shè)插筋連接，插筋采用梅花形布置，間距2.5m，長5m。新舊壩體結(jié)合面設(shè)直徑150mm無砂混凝土管，形成排水管網(wǎng)，將壩體滲水導(dǎo)流至新建廊道，并通過排水管排至溢洪道內(nèi)。

在現(xiàn)狀壩體通過鉆孔埋設(shè)揚壓力監(jiān)測設(shè)施，采用振弦式揚壓力，壩體縱向設(shè)3排孔，分別為壩頂、及壩后馬道處；橫向設(shè)4排觀測孔。所有觀測設(shè)施通過水工屏蔽專用電纜傳輸至讀數(shù)裝置。

新建溢流堰為非真空溢流堰，結(jié)構(gòu)布置同原溢流堰，在原堰面上加厚2.82m。采用鼻坎挑流消能，鼻坎末端為垂直墻，高9.6m，水平段長2.8m，挑射角14°，設(shè)計單寬流量5.26m3/s。下游接2級消力池，總長80m，采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

針對左壩段壩肩出現(xiàn)滲水的問題，對左壩肩、右壩肩進行灌漿防滲處理。灌漿范圍為壩身段各12m，壩肩側(cè)15m。左壩肩灌漿底線至微風(fēng)化花崗巖層，右壩肩灌漿底線為中風(fēng)化花崗巖層。

5 結(jié)語

赤坳水庫除險加固工程的實施，保證了庫區(qū)水質(zhì)安全，對坪山新區(qū)、大鵬新區(qū)的供水起到了重要保障作用，改善了區(qū)域水環(huán)境和人們的生活環(huán)境，可為類似情況的水庫主壩除險加固處理提供參考。

TV698.2+3 ［

］C ［

］1004-7042（2016）07-0041-02

尹宏偉（1981-），女，2003年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-05-09；

2016-06-14