小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工技術(shù)探討

梁芳婷

【摘 要】文章介紹了一座小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固項(xiàng)目施工情況，并簡(jiǎn)要介紹其施工技術(shù)。同時(shí)，通過介紹該除險(xiǎn)加固工程的施工工藝，總結(jié)常見小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的施工方法，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】小型水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；施工技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TV697.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）03-0114-03

1 工程概況

那強(qiáng)水庫(kù)位于廣西壯族自治區(qū)南寧市東面邕江河支流八尺江河下游分流，壩址距南寧市區(qū)50 km。水庫(kù)壩址以上集雨面積為0.98 km2，原設(shè)計(jì)總庫(kù)容為81萬(wàn)m3（本次復(fù)核總庫(kù)容為92萬(wàn)m3），是一座集灌溉、養(yǎng)殖為一體的?。á颍┬退畮?kù)。設(shè)計(jì)灌溉范圍為那了、中山、羅馬村，設(shè)計(jì)灌溉面積為200 hm2（0.3萬(wàn)畝），實(shí)際灌溉面積約187 hm2（0.28萬(wàn)畝）（含抽水灌溉），保護(hù)下游1個(gè)村共800人的生命財(cái)產(chǎn)安全。椐《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252—2000）的等級(jí)劃分，那強(qiáng)水庫(kù)規(guī)模為?。á颍┬退畮?kù)，工程等別為Ⅴ等，主要建物級(jí)別為5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。那強(qiáng)水庫(kù)工程于1974年1月開工建設(shè)，1975年1月建成并發(fā)揮灌溉效益?，F(xiàn)狀那強(qiáng)水庫(kù)主要由大壩、穿壩放水涵管組成。大壩壩體發(fā)生滲漏的原因如下：？譹？訛?zāi)菑?qiáng)水庫(kù)于1974年12月開工，1975年4月建成投入使用，為群眾自建，在建筑過程中，無(wú)勘察、設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收資料，壩體上部素填土的密實(shí)度未達(dá)到要求。？譺？訛在壩體進(jìn)行填筑前，未進(jìn)行清基處理，使下臥的耕表土、黏土與粉砂巖的接觸帶亦為中等透水層，具中等透水性。在大壩建成蓄水后，水庫(kù)水分別自上部填筑土、下臥耕表土、黏土與粉砂巖的接觸帶向壩體滲漏。根據(jù)2007年那強(qiáng)水庫(kù)安全鑒定成果及核查意見，水庫(kù)目前存在以下問題：大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施，無(wú)法了解大壩的運(yùn)行情況。外坡腳無(wú)排水設(shè)施，壩外坡腳滲漏嚴(yán)重。壩身有白蟻出現(xiàn)。壩頂凹凸起伏不平。壩體未設(shè)置壩坡排水溝，坡面被雨水沖刷，凹凸不平。管理設(shè)施差，防汛道路路況差。無(wú)溢洪道，放水涵管為壩下埋管，漿砌石結(jié)構(gòu)，漿砌石砂漿老化、脫落，漏水嚴(yán)重。壩首管理房為建庫(kù)時(shí)所造，年久失修，已成危房。

2 工程地質(zhì)與水文

那強(qiáng)水庫(kù)位于南寧市邕寧區(qū)那樓鎮(zhèn)西北面的屯了村附近，地理坐標(biāo)為東經(jīng)108°35'，北緯22°38'，距那樓鎮(zhèn)政府所在地7 km。所在流域?yàn)橹榻饔蜱呓种Я?。?xiàng)目區(qū)地貌屬侵蝕剝蝕的壟狀中低山丘陵區(qū)，地形起伏較大。水庫(kù)位于那樓鎮(zhèn)屯了村附近山區(qū)，水庫(kù)四面環(huán)山，山坡植被情況一般。自然坡度一般為40°左右，局部達(dá)60°以上。那強(qiáng)水庫(kù)在區(qū)域內(nèi)無(wú)大型區(qū)域構(gòu)造分布。那強(qiáng)水庫(kù)庫(kù)區(qū)及壩體區(qū)出露的地層為白堊系下統(tǒng)（K1），整個(gè)庫(kù)區(qū)地層總體上為一單斜構(gòu)造。庫(kù)區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造通過。巖土層的特征及分布情況如下：根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查，壩體巖土層主要由第四系人工堆積層（Qml）、第四系植物層（Qpd）、第四系殘坡積層（Qel+dl）和白堊系下統(tǒng)（K1）沉積巖組成，按其工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征劃分為4層。那強(qiáng)水庫(kù)工程屬于珠江流域西江水系郁江分支流，位于那樓鎮(zhèn)的東南面的屯了村附近的山麓，水庫(kù)三面環(huán)山，壩址以上控制集雨面積為0.98 km2。庫(kù)區(qū)內(nèi)山嶺綿延，山嶺高程為130～170 m，嶺坡斜率為1∶3～1∶2，屬邕寧區(qū)那樓鎮(zhèn)屯了村委管轄，林木、灌木叢生，植被良好，河長(zhǎng)1.35 km，河流坡降為18‰。工程于1974年12月動(dòng)工興建，1975年4月建成運(yùn)行。1993年廣西水電廳按20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，200年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，進(jìn)行水文復(fù)核。本次那強(qiáng)水庫(kù)水文復(fù)核所得洪峰流量與1993年廣西水電廳水庫(kù)水文復(fù)核組對(duì)水庫(kù)進(jìn)行的水文復(fù)核成果基本吻合，而洪水總量相差較大，是由于參數(shù)取值存在著差別，而1993年廣西水電廳水庫(kù)水文復(fù)核組對(duì)水庫(kù)進(jìn)行水文復(fù)核時(shí)，水庫(kù)無(wú)溢洪設(shè)施；本次水文復(fù)核按加固后設(shè)溢洪道，設(shè)定堰頂高程為125.00 m，經(jīng)對(duì)那強(qiáng)水庫(kù)進(jìn)行水文復(fù)核計(jì)算，即那強(qiáng)水庫(kù)20年一遇的設(shè)計(jì)洪水位為125.95 m，洪峰流量為27.33 m3/s，洪水總量為21.9萬(wàn)m3；200年一遇的校核洪水位為126.45 m，洪峰流量為61.86 m3/s，洪水總量為37.03萬(wàn)m3。本次設(shè)計(jì)最大泄流量為20.3 m3/s。大壩現(xiàn)狀壩頂高程滿足規(guī)范要求。大壩輸水管進(jìn)氣口高程為127.75 m，高于校核洪水位1.3 m，滿足擋水要求。水庫(kù)現(xiàn)由于沒有溢洪道設(shè)施，僅靠放水平管泄洪，不滿足泄洪要求。

3 水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

根據(jù)大壩存在的安全隱患，大壩加固內(nèi)容主要包括以下方面。

（1）修整內(nèi)坡面，根據(jù)大壩內(nèi)、外坡度和壩頂寬度情況，將壩頂由原寬3.20 m修補(bǔ)成5.80 m，內(nèi)坡1∶2.66在119.93 m高程處設(shè)一平臺(tái)，寬1.2 m。內(nèi)坡由壩頂澆筑10 cm厚的現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡至死水位以下1.5 m；下游壩坡從壩頂往下依次為1∶2.88和1∶3.5，在高程119.47 m處設(shè)一平臺(tái)，寬1.2 m。下游設(shè)置草皮護(hù)坡。

（2）下游壩坡坡腳新建干砌石排水貼坡體，貼坡體底部高程為107.17 m，長(zhǎng)30.2 m，頂高程為115.70 m，長(zhǎng)55.68 m，高7.53 m，全干砌石排水貼坡體厚0.4 m，貼坡體高度為計(jì)算滲流逸出點(diǎn)上0.5 m，貼坡體頂部平臺(tái)高程為115.70 m，平臺(tái)寬2.91 m，外坡比為1∶3.5。在排水體與壩體及壩基接觸面鋪粗砂、礫石反濾各200 mm厚。在壩頂兩側(cè)及大壩內(nèi)、外坡與山體結(jié)合處，設(shè)置M7.5漿砌石排水溝。

（3）封堵壩下輸水涵管，新建放水涵洞，在大壩右端山體距壩50 m處開挖一座長(zhǎng)57.31 m、直徑為2.8 m的放水和溢洪兩用隧洞，徹底消除輸水涵管穿壩漏水的安全隱患。

（4）對(duì)壩體及周圍山體進(jìn)行白蟻防治。對(duì)壩體進(jìn)行修整，內(nèi)坡現(xiàn)澆混凝土六角塊護(hù)坡，新建外坡壩腳干砌石排水貼坡體，壩修整內(nèi)坡面，鋪設(shè)厚100 mm砼六角塊護(hù)坡，從壩頂護(hù)至死水位以下1.5 m，并在護(hù)坡腳處砌一道M7.5漿砌石防滑齒墻；外坡坡面為草皮護(hù)坡。壩體兩側(cè)與山體交接處設(shè)置M7.5漿砌石排水溝。根據(jù)廣西水利廳技術(shù)中心《關(guān)于小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固有關(guān)方案的選擇要求》，大壩防滲加固如滲透系數(shù)比規(guī)范稍大，不宜進(jìn)行防滲處理，只有運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)有明顯的滲漏和滲透系數(shù)比規(guī)范大近一個(gè)級(jí)別時(shí)，才考慮采取防滲措施。那強(qiáng)水庫(kù)現(xiàn)狀水位較低，看不出有較明顯的滲漏，在以前的管理中，發(fā)現(xiàn)有壩外坡滲濕，但沒有大壩出現(xiàn)管涌的記錄，加上本次加固資金有限，在進(jìn)行壩外坡腳貼坡導(dǎo)滲設(shè)計(jì)后，暫不考慮大壩防滲灌漿。

3.2 新建溢洪道及溢洪、放水兩用隧洞

本次除險(xiǎn)加固重點(diǎn)解決廢除穿壩涵管隱患和設(shè)置溢洪道。設(shè)計(jì)方案在大壩右側(cè)距壩50 m的山體開挖一座溢洪及放水兩用隧洞，滿足灌溉放水至死水位和滿足200年一遇洪水校核。隧洞過水?dāng)嗝鎯?nèi)徑為2.8 m，長(zhǎng)57.3 m，比降為1∶200。最大泄水流量為20.3 m3/s。溢洪系統(tǒng)總長(zhǎng)172.32 m。其中，進(jìn)水渠段長(zhǎng)10.42 m，井式溢洪道進(jìn)口段長(zhǎng)6.40 m，隧洞長(zhǎng)57.3 m；隧洞出口平渠段長(zhǎng)30.2 m，陡坡段長(zhǎng)25.88 m，消力池段長(zhǎng)24 m，海漫段長(zhǎng)15.60 m。灌溉放水計(jì)劃從現(xiàn)有2007年新建的放水梯級(jí)出口建長(zhǎng)度為48.75 m的壓力輸水管將灌溉水輸?shù)剿矶?，灌溉水?jīng)隧洞流出，通過自動(dòng)控制閘和手工控制節(jié)制閘控制，流向灌溉主干渠。最大放水流量為0.5 m3/s。本次加固因資金有限，隧洞長(zhǎng)57.3 m，只能襯砌進(jìn)口6 m，襯砌斷面為圓形，內(nèi)直徑為2.80 m，厚400 mm，采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隧洞尚有51.3 m未能襯砌，還有隧洞出口后的95.68 m溢洪道只能襯砌12.4 m，其余未能襯砌。隧洞所穿過山體巖質(zhì)為風(fēng)化砂巖，進(jìn)口有出露巖石，表面巖石硬度約為3，抗壓強(qiáng)度約180 kg/cm2。初步分析，隨隧洞進(jìn)尺的增加，巖石硬度會(huì)有增加，同時(shí)砂巖的凝聚力比同等硬度的其他巖石稍大。隧洞未能襯砌時(shí)斷面較大，最大流速為2.3 m/s，而軟質(zhì)巖石的允許流速為3～3.5 m/s。隧洞的開挖按不良地質(zhì)隧洞有關(guān)規(guī)程施工。因此，有隧洞開挖和暫不襯砌的條件。隧洞出口后的未能襯砌的溢洪道段的沖刷，影響的是荒田，并沒有影響其他工程的安全，可待以后資金條件許可再進(jìn)行襯砌。那強(qiáng)新建放水設(shè)施施工項(xiàng)目包括土石方明挖、隧洞開挖、放水涵管矩形箱涵砼澆筑、土方回填等。土方開挖采用1 m3挖掘機(jī)挖裝料，推土機(jī)配合集渣，自卸汽車運(yùn)至上游棄渣場(chǎng)或堆料場(chǎng)。石方開挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，推土機(jī)集渣，配合人工清渣，1 m3挖掘機(jī)裝渣，自卸汽車運(yùn)至上游棄渣場(chǎng)或堆料場(chǎng)。

3.3 水庫(kù)管理房加固與進(jìn)庫(kù)公路維修

將原管理房拆除重建，建筑面積為53 m2。從鄉(xiāng)鎮(zhèn)油柏公路至那強(qiáng)水庫(kù)大壩的防汛公路長(zhǎng)約3 km，其中有1.5 km已由當(dāng)?shù)卮迤滦罗r(nóng)村建設(shè)項(xiàng)目鋪了砼路面，路面寬3.5 m，砼路面厚0.18 m。目前，尚有1.5 km為泥土路面，路基寬3～4.0 m，路面狹窄，局部坑洼不平，雨季路面泥濘，不能滿足防汛搶險(xiǎn)車輛通行要求，應(yīng)對(duì)防汛道路進(jìn)行改造。進(jìn)庫(kù)公路每隔500 m左右設(shè)一錯(cuò)車臺(tái)，錯(cuò)車道路基寬6.5 m，有效長(zhǎng)度為20 m。

3.4 大壩觀測(cè)設(shè)施埋設(shè)與大壩白蟻防治

那強(qiáng)水庫(kù)屬小型規(guī)模工程，工程等別為Ⅴ等。因投資資金有限，本次加固只考慮水庫(kù)水位觀測(cè)設(shè)施。那強(qiáng)水庫(kù)大壩及周圍山體白蟻危害嚴(yán)重，需要進(jìn)行防治。對(duì)白蟻防治主要采取以下措施：在壩坡及大壩周邊60 m范圍的區(qū)域內(nèi)布置誘殺坑，誘殺坑內(nèi)放置帶藥的毒銹鉺條殺滅白蟻。銹殺坑尺寸為30 cm×30 cm×25 cm，間距為10 m，以梅花形布置。蟻害處理工程量：大壩壩面白蟻殺滅面積為1 000 m2，周邊白蟻殺滅面積為500 m2。

3.5 金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電加固設(shè)計(jì)

本工程電源原由位于水庫(kù)大壩右端的電灌站變壓器供給。電灌站變壓器容量為50 kVA，可滿足水庫(kù)日常用電和滿足本次加固施工用電。本次加固項(xiàng)目可不考慮電源建設(shè)。

4 結(jié)語(yǔ)

那強(qiáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目工程靜態(tài)總投資為88.67萬(wàn)元，年新增效益為44.91萬(wàn)元。從工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部回收率為36%，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.53。投資回收年為靜態(tài)2.07年、動(dòng)態(tài)2.4年。項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部回收率大于8%，效益費(fèi)用比大于1，因此建設(shè)項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是可行的。本次那強(qiáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容為對(duì)大壩、溢洪道、放水設(shè)施等進(jìn)行加固和改建。項(xiàng)目建成后增加了大壩的穩(wěn)定性，提高了水庫(kù)的泄流安全性，延長(zhǎng)了水庫(kù)的使用壽命，增加了水庫(kù)可利用水量。經(jīng)過精心施工，那強(qiáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程按期完成，質(zhì)量合格，投入使用后，取得了很好的效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王才歡，肖興斌.底流消能設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀述評(píng)[J].四川水力發(fā)電，2000，1（1）：79-85.

[2]肖富仁，蘇瑋.消能工的發(fā)展及其在工程中的應(yīng)用[J].水電站設(shè)計(jì)，1991，7（1）：63-69.

[3]呂平.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工技術(shù)分析[J].黑龍江水利科技，2014（12）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]