石壁水庫除險加固工程中風(fēng)險控制的應(yīng)用

張 峰

（福建省泉州市石壁水庫管理處，362000，泉州）

石壁水庫是福建省泉州市晉江安海鎮(zhèn)唯一的供水水源，在除險加固輸水系統(tǒng)建設(shè)期間需為安平水廠不間斷供水，處理好施工安全、供水保障、經(jīng)濟效益的關(guān)系尤為重要。通過風(fēng)險控制，科學(xué)比選三個建設(shè)方案，石壁水庫輸水系統(tǒng)建設(shè)最終采用“新建獨立輸水系統(tǒng)”方案，實現(xiàn)了不間斷供水等多項目標(biāo)。

一、除險加固工程概況

1.水庫工程概況

石壁水庫位于南安大盈溪上游，1958年建成蓄水，是一座以灌溉為主并具有防洪、供水等綜合效益的重要中型水庫。壩頂長310.7 m，最大壩高48.56 m，壩頂寬 5.0 m，壩頂高程66.47 m，防浪墻頂高程67.72 m。經(jīng)數(shù)十年運行，水庫存在著大壩壩基、兩岸壩肩滲漏及進水塔進水結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重、局部混凝土老化等問題。2010年，石壁水庫大壩經(jīng)安全鑒定被評為三類壩，列入中央中型水庫除險加固計劃，概算總投資5 341萬元，其中輸水系統(tǒng)的建設(shè)是本次除險加固工程的重點和難點。

現(xiàn)有輸水系統(tǒng)布置在大壩左岸山體，由進水口、輸水隧洞、引水鋼管等建筑物組成。進水口為圓形塔式結(jié)構(gòu)，進水塔基礎(chǔ)開挖高程27.61 m，塔身總高度38.5 m，其中35.11 m高程以下結(jié)構(gòu)由山體開挖、鋼筋混凝土襯砌筑成，35.11 m高程以上為錨固于地埋式豎井上的井筒結(jié)構(gòu)，圓筒內(nèi)徑2.0 m，井壁結(jié)構(gòu)厚0.25 m；進水塔分三層進水布置，三層進水口的底板高程依次為28.11 m、35.11 m和45.61 m。

2.輸水系統(tǒng)建設(shè)方案選定

通過穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)復(fù)核，現(xiàn)有進水塔的整體穩(wěn)定和原設(shè)計結(jié)構(gòu)承載強度滿足要求，但進水塔運行時間超過設(shè)計使用年限，混凝土碳化、剝蝕嚴(yán)重，特別是水位變動區(qū)和水下部位，混凝土表面膠凝物剝蝕、結(jié)構(gòu)粗骨料裸露，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)已不能滿足工程繼續(xù)安全運行的要求，需要重建。

根據(jù)現(xiàn)場地形條件，本次設(shè)計擬考慮三種方案進行比較：方案一為在原地拆除重建方案；方案二為易址新建取水口，并在取水口下游新建輸水連通洞接入現(xiàn)有輸水隧洞，通過現(xiàn)有隧洞向下游輸水；方案三的進水塔加固方案與方案二相似，也是易址新建取水口，并在取水口后新建輸水隧洞，但新建隧洞不與現(xiàn)有輸水隧洞連通，而是繼續(xù)前行直接在下游出洞，而后在隧洞出口鋪設(shè)壓力鋼管向下游供水。

根據(jù)地形，新建岸塔式取水口布置在水庫現(xiàn)有進水塔東側(cè)約100 m岸坡上，分三層取水布置，三層進水底板高程分別為 28.1 m、40.0 m和50.0 m。新建進水塔開挖底部高程25.6 m，進水塔頂高程77.1 m，進水塔高51.5 m，平面尺寸5 m×19.2 m，采用原山體做圍堰，堰頂高程42 m。根據(jù)設(shè)計，新建進場道路100 m，石方開挖4 200 m3，混凝土澆筑擋墻 1 535 m3，整個進水口石方開挖11 000 m3，水下石方圍堰爆破開挖4200m3，工程量較大。

在進行方案比較時，通過對施工圍堰布置難度的比較認(rèn)為，方案一圍堰工程量大、投資高，且圍堰防滲施工質(zhì)量難以保證，拆除難度也很大，因此不作為推薦方案。在重點進行方案二、三比較時，從施工難度、工期、費用三方面進行綜合比較時，推薦方案三。輸水系統(tǒng)建設(shè)方案優(yōu)缺點及造價對比，詳見表1。

在報告評審過程中，太湖流域管理局專家認(rèn)為：如在兩種方案的技術(shù)布置和施工安排均可行情況下，應(yīng)盡量統(tǒng)籌利用已加固的輸水隧洞，降低工程投資；對于施工過程可能會出現(xiàn)的風(fēng)險，只要充分評估、足夠重視，相應(yīng)措施保障、預(yù)案到位，可以確保工程的安全施工和順利實施。因此，批復(fù)方案二作為除險加固工程加固方案。

二、風(fēng)險控制分析

在施工圖審查前，建設(shè)單位對施工圖進行了深入研究，并在2012年12月召開的輸水系統(tǒng)施工圖評審中，從施工難度、施工安全、技術(shù)經(jīng)濟效益、施工期間供水保障等方面進行了詳細(xì)匯報，提出采用“新建獨立輸水系統(tǒng)”的方案較為有利。主要原因有：

表1 石壁水庫輸水系統(tǒng)加固方案比較匯總

1.施工進度快

根據(jù)福建省發(fā)改委關(guān)于“研究一個枯水期內(nèi)全部完成新建進水口和連通洞的可行性方案”意見，設(shè)計單位與建設(shè)單位多次深入現(xiàn)場踏勘，分析認(rèn)為要在一個枯水期內(nèi)全部完成新建進水口和連通洞開挖襯砌及舊進水塔的封堵施工，理想狀態(tài)下可以完成。經(jīng)計算，為保證枯水期安平水廠供水需要，10月15日水庫最低水位需要控制在40m高程，11月31日完成42.0m高程到25.6 m底高程豎井石方開挖，12月5日澆筑進水塔基礎(chǔ)，2014年1月10日開始進行進水塔澆筑，2月28日完成100 m隧洞爆破襯砌，3月31日完成舊隧洞封堵，同時進水塔澆筑到45 m高程，4月30日雨季來臨前完成28.1 m及40.0 m高程閘門安裝及42 m高程以下圍堰的爆破拆除，這樣基本可保證在一個枯水期內(nèi)完成新建進水口和連通洞施工。如可縮短連通洞施工工程量或增加施工工作面，將更有保證。但從現(xiàn)場地形條件看，因地形太陡不具利用現(xiàn)有山體作圍堰條件；若另辟施工工作面需增設(shè)一條支洞，因高差太大，也無法實施。而新建輸水系統(tǒng)方案，新建進水口與隧洞施工工作面相對獨立，隧洞可從下游工作面向上游施工，施工組織簡單，施工速度快，一個枯水期即可施工完成。

2.安全有保證

經(jīng)理想的施工組織安排，有可能一個枯水期內(nèi)完成新建進水口和連通洞施工。但隧洞爆破開挖、灌漿、襯砌施工難度較大、空間小，施工速度慢，且隧洞與進水塔同步施工交叉多，施工中不可預(yù)見的導(dǎo)致工程延誤的因素很多，實際施工中難度很大。很有可能，在枯水期內(nèi)完成進水塔初步擋水條件及圍堰拆除，但無法全部完成隧洞襯砌、舊洞封堵等工作，這樣該部分工程所需材料就需通過新建進水塔的進人孔進行運輸，施工效率低，費用增加；施工難度和施工風(fēng)險都較大，萬一隧洞內(nèi)出現(xiàn)安全事故，施工人員難以快速撤離。同時由于連接洞開挖爆破距離舊進水塔最近處不足30 m，爆破也將威脅到舊進水塔的安全。而新建輸水系統(tǒng)的方案中，人員撤離方便、快捷，施工爆破對舊進水塔的威脅也較小。

3.用水有保證

如遇到較為特殊情況，無法在一個枯水期內(nèi)完成圍堰拆除爆破工作，則需要在第二個枯水期降水爆破拆除。由于石壁水庫加固期間還必須承擔(dān)安平水廠供水任務(wù)，這將嚴(yán)重影響到水庫的供水，甚至出現(xiàn)水庫無水可供的局面，難以采取有效的彌補措施，屆時將產(chǎn)生無法估量的經(jīng)濟損失。

4.投資不增加

根據(jù)方案比較，新建隧洞方案工程投資較現(xiàn)有方案增加約88萬元。對于由抽水泵抽水的臨時供水方案，為確保供水安全，除了購買2臺抽水泵用于日常24小時運行外，還需購買1臺備用，需要增加費用30萬元。如因施工出現(xiàn)意外情況，需增加抽水供水時間，每個月增加費用達25萬元。如綜合考慮施工不確定因素可能造成抽水時間增加的抽水費用，以及減少了除安平水廠外的其他兩個水廠供水給業(yè)主造成的收入減少等，新建輸水系統(tǒng)的方案與原有施工方案費用總體差異不大，甚至?xí)?，且施工簡單，工期、供水等均有保障?/p>

通過上述分析得知，石壁水庫除險加固工程輸水系統(tǒng)項目原批復(fù)方案二的施工中，存在較多的不確定性風(fēng)險，主要有工期、安全、供水、投資等四方面。施工進度通過加強施工現(xiàn)場監(jiān)控、管理，加大人、材、物的投入，可以一定程度上進行控制；而客觀因素如降雨、大風(fēng)等則無法控制，風(fēng)險總體較大。為此，建設(shè)單位建議將方案二改為方案三，得到省、市兩級水行政主管部門的支持，并批復(fù)設(shè)計變更。

三、輸水系統(tǒng)施工

石壁水庫除險加固工程輸水系統(tǒng)標(biāo)段于 2013年 8月 15日開標(biāo)，8月20日施工單位進場，工程進展順利。2014年6月13日，7號臺風(fēng)海貝思在南海生成，6月14日影響到石壁水庫，過程降雨量達到175 mm，水位上升到41.8 m，此時進水塔已澆筑到47.6 m高程，水庫安全度汛，保證了一個枯水期完成進水塔底部具備擋水條件的施工任務(wù)。

四、結(jié) 語

石壁水庫是晉江安海鎮(zhèn)唯一的供水水源，為保障安平水廠不間斷供水，建設(shè)單位對水庫除險加固輸水系統(tǒng)在施工前開展深入、細(xì)致的風(fēng)險源調(diào)查，通過綜合分析比較提出較為有保障的方案，得到了上級水行政主管部門的認(rèn)可和支持，最終完成了變更，確保了石壁水庫除險加固工程施工的順利推進，最大程度地減少了工程施工對供水的影響，實現(xiàn)了施工安全、供水保障的多贏。

[1]林楊敏.泉州市南安石壁水庫除險加固工程初步設(shè)計[R].2012.

[2]張大偉.李雷水庫大壩除險加固體制機制問題與對策思考[J].中國水利，2013（10）.