上馬臺水庫維修加固工程設計

焦文龍

摘要：以上馬臺水庫維修加固工程設計為例，通過對圍堤、泵站壓力池等現(xiàn)狀存在的問題，提出了相應的維修加固措施，保障水庫的安全運行。

關鍵詞：圍堤；透水蓋重；蓄水泵站壓力池

1 工程概況

上馬臺水庫位于天津市武清區(qū)的運東地區(qū)上馬臺鎮(zhèn)境內，距武清城區(qū)25km。水庫占地8872畝，總庫容2730萬m3，控制灌溉面積13萬畝。是一座以蓄代排，灌溉為主、兼顧排澇及水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型平原水庫。

水庫圍堤為均質土堤，堤頂高程9.5m，正常蓄水位7.6m，死水位1.0m。西堤坡為2009年造陸后新填筑堤坡，長2709m，坡比為1：8.0。北堤段迎水坡設二級馬道，4.6m高程馬道寬3m，2.6m高程馬道寬30m。4.6m高程馬道以上邊坡坡比采用1：3.0，以下邊坡坡比為1：6.0。4.6m高程馬道至堤頂采用漿砌石進行護砌，漿砌石厚40cm，下設10cm厚碎石墊層。東南堤段迎水坡設二級馬道，4.6m高程馬道寬6m，2.6m高程馬道寬30m，4.6m高程以上邊坡坡比為1：3.0，以下邊坡坡比均為1：6.0。5.6m高程以上至堤頂采用漿砌石護砌，漿砌石護坡厚40cm，下設10cm厚碎石墊層。圍堤背水坡坡比均為1：3.0土坡。

2 維修加固的必要性

水庫下游保護區(qū)域面積20.01km2，涉及上馬臺鎮(zhèn)、梅廠鎮(zhèn)22個村，保護區(qū)人口1.91萬人。水庫周圍區(qū)域經(jīng)濟較為發(fā)達，上馬臺鎮(zhèn)開發(fā)區(qū)的眾多企業(yè)位于該區(qū)域內，水庫的安全也直接影響到京津高速公路、津薊鐵路等多條重要交通干線的安全。水庫經(jīng)歷多年運行，水庫存在許多安全隱患。

水庫現(xiàn)狀存在以下主要問題：

2.1水庫圍堤4+000～5+400堤段，堤后坡腳至截滲溝處平臺土壤潮濕，但沒有明流滲出。

2.2圍堤迎水坡漿砌石護坡由于多年凍融及波浪淘刷破壞，多處漿砌石勾縫損壞嚴重，漿砌石坡面雜草叢生，影響圍堤的安全運行。

2.3 圍堤只在2+000、4+100及6+000三個斷面布置了測壓管對堤身浸潤線進行觀測分析，觀測斷面較少。

2.4蓄水泵站壓力池混凝土表面凍融破壞嚴重，表層混凝土剝落。

根據(jù)水庫現(xiàn)狀存在的主要問題。消除水庫工程安全的隱患，充分發(fā)揮其在灌溉、養(yǎng)殖等方面的綜合效益，需盡快實施水庫維修加固工程。

3 維修加固工程設計

3.1滲漏隱患治理

3.1.1滲漏現(xiàn)象分析

根據(jù)水庫管理處工作人員介紹及現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)水庫4+000～5+400堤段堤后坡腳至截滲溝平臺土壤潮濕，但沒有明流滲出，堤后截滲溝水位低于坡腳。近幾年壩體測壓管水位觀測結果也沒有異常現(xiàn)象，堤身浸潤線沒有明顯抬高現(xiàn)象。

滲流及邊坡穩(wěn)定計算采用河海大學水工結構有限元分析系統(tǒng)（AutoBANK V7.0）軟件進行計算。經(jīng)計算，庫區(qū)水位相同，測壓管相應位置滲流計算浸潤線高程與實際觀測水位高程接近。堤身浸潤線于堤后坡腳平臺以下、截滲溝邊坡出逸。背水側堤坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.1.2滲漏隱患治理方案

根據(jù)此堤段所存在的問題，可采用堤后坡腳平臺填筑透水蓋重的方案進行維修加固，消除安全隱患。此方案需要在堤后坡腳至截滲溝之間鋪設50cm厚三層反濾，反濾料相對密度不低于0.7；為防止發(fā)生凍脹破壞，滿足凍深要求，在反濾料上方填筑80cm厚粘性土，粘性土壓實度不低于0.85。反濾料與粘性土之間鋪設一層400g/㎡土工布。滲流出口處采用40cm厚干砌石，下設20cm厚碎石墊層防護，將滲透水流排入截滲溝。施工時先對下游堤腳平臺垃圾、雜草、樹木、樹根等全部清除，清基厚度一般為30cm。透水蓋重填筑完工后，將工程清表移植的樹木進行重新栽種；并對平臺植草綠化。

3.2漿砌石護坡維修

上馬臺水庫北堤段迎水坡4.6m高程至堤頂為40cm厚漿砌石護坡，東南堤段迎水坡5.6m高程以上至堤頂為40cm厚漿砌石護坡，坡比均為1：3.0。除險加固工程實施時，間距3m布置了PVC排水管。由于多年受風浪淘刷和凍融的影響，多處漿砌石勾縫損壞，雜草叢生。本次維修加固工程設計對勾縫損壞部位剔縫后采用M10水泥砂漿進行重新勾縫。

3.3增設觀測設施

上馬臺水庫圍堤布置3個滲流觀測斷面明顯偏少。本次維修加固工程設計在除水庫西岸造陸區(qū)外的堤段增設8個滲流觀測斷面，每個斷面設3個觀測點，測壓管采用φ50鍍鋅鋼管。8個觀測斷面樁號分別為1+500、2+500、3+000、3+500、4+500、5+000、5+500和6+500。

3.4泵站壓力池維修加固

水庫蓄水泵站壓力池混凝土表面凍融破壞嚴重，表層混凝土剝落。需對壓力池混凝土表面進行加固處理。根據(jù)本次維修加固工程水質檢測結果，水中硫酸鹽含量對混凝土結構具有弱腐蝕性；水中（Cl-+SO4-2）含量對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕性，維修加固設計應考慮防腐措施。

3.4.1破損腐蝕碳化部位的鑿除和修補

壓力池所有混凝土結構面凍融剝蝕、老化破損、碳化、蜂窩麻面、腐蝕的部位需要進行鑿除和修補。

（1）材料選用： ① HYF-界面劑；② TB-Ⅲ砼寶

（2）維修加固設計

①先將破損混凝土徹底鑿除，露出堅實新基面；打磨并沖洗基面，干凈無塵，無明水。

②涂刷2道HYF界面劑，分層抹壓TB-Ⅲ砼寶。

3.4.2外漏混凝土表面整體防滲防碳化翻新處理

壓力池保留的所有老混凝土結構表面進行防碳化翻新處理。

（1）材料選用： ① TB-Ⅱ砼寶底料； ② TB-Ⅱ砼寶面料

（2）翻新處理設計

①先將原混凝土基面進行徹底清除，露出堅實新基面； 打磨并沖洗基面，干凈無塵，無明水，無疏松混凝土。

②涂刮2遍TB-Ⅱ砼寶底料，涂刷2遍TB-Ⅱ砼寶面料，使混凝土表面平整光滑，翻舊如新，增強混凝土的抗腐蝕性及耐久性。

4結語

上馬臺水庫通過對圍堤、蓄水泵站壓力池等綜合治理，解決了圍堤滲漏隱患、迎水坡抗沖刷、觀測斷面偏少及蓄水泵站壓力池混凝土碳化等問題。水庫加固完成后，根據(jù)水庫運行情況，做好水庫各建筑物的日常檢觀測和養(yǎng)護維修，隨時掌握工程狀態(tài)，并作好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報，以便確定維修方案并實施，保障工程的正常運行。以保障水庫的運行安全，確保水庫的灌溉和養(yǎng)殖等效益的發(fā)揮。

參考文獻：

[1]《碾壓式土石壩設計規(guī)范 SL274-2001》，2002.

[2] 張啟岳主編，土石壩加固技術[M]. 中國水利水電出版社.1999.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）