西岙水庫除險加固方案設(shè)計(jì)

黃開生

(寧波市鄞州區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江 寧波 315192)

0 引言

建國以來興建的大量水庫不僅增強(qiáng)了江河綜合防洪能力，而且提高了水資源調(diào)控水平，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電等方面發(fā)揮了巨大效益[1]。但是受限于建設(shè)年代的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，相當(dāng)一部分水庫存在著不同程度的病險問題。因此，梳理病險水庫加固方案，總結(jié)各方經(jīng)驗(yàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是優(yōu)化提升水利基礎(chǔ)設(shè)施防洪調(diào)蓄、保產(chǎn)增收的重要途徑。

1 工程概況

西岙水庫位于寧波市海曙區(qū)，水庫上游流域面積2.640 km2，主流長度2.840 km，是一座以防洪、灌溉為主要功能的小(1)型水庫。水庫大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期50 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期500 a一遇。正常蓄水位31.56 m，相應(yīng)庫容為121.57萬m3；設(shè)計(jì)洪水位32.56 m，相應(yīng)庫容為140.12萬m3，相應(yīng)下泄流量47.77 m3/s；校核洪水位32.84 m，相應(yīng)庫容為145.67萬m3，相應(yīng)下泄流量69.47 m3/s。水庫目前主要存在以下問題：①壩頂瀝青路面靠上游位置存在不連續(xù)的縱向裂縫，且分布整個壩頂；②大壩左壩端防浪墻局部輕微開裂；③溢流堰及泄槽底部表觀良好，未發(fā)現(xiàn)開裂變形等現(xiàn)象，泄槽段右側(cè)導(dǎo)墻局部輕微開裂；④下游左岸壩側(cè)排水溝發(fā)現(xiàn)局部漏水，水質(zhì)清；⑤下游右岸壩腳平時無滲水，下雨后有滲水，下游左壩腳平臺與壩坡處出現(xiàn)局部滲水；⑥啟閉機(jī)螺桿輕微腐蝕生銹，2#啟閉機(jī)無法運(yùn)行至指定規(guī)程。

2 壩體安全復(fù)核

2.1 溢洪道泄槽水面線復(fù)核成果

采用分段求和法求水面曲線，計(jì)算公式見式(1)：

(1)

(2)

根據(jù)上述計(jì)算方法，溢洪道泄槽擋墻高度和寬度滿足校核工況下洪水的下泄要求。

2.2 壩頂高程復(fù)核

土壩壩頂高程應(yīng)分別按以下情況計(jì)算，取其大值：

(1)正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高。

(2)校核洪水位加非常運(yùn)行條件的壩頂超高。

(3)正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加高(取0.5 m～1.0 m)。

壩頂超高的計(jì)算公式見式(3)：

Y=R+A

(3)

式中：Y為壩頂超高，m；R為波浪沿著壩坡的最大爬高，m；A為安全加高，m，正常運(yùn)用條件取A=0.5 m，非常運(yùn)用條件取A=0.3 m。

壩頂高程計(jì)算成果見表1。

表1 西岙水庫大壩高程計(jì)算成果

計(jì)算結(jié)果表明：

(1)西岙水庫設(shè)計(jì)洪水位為32.56 m，要求防滲體頂高程高于32.56 m，大壩防滲體最低點(diǎn)高程為32.84 m，大壩防滲體頂高程滿足規(guī)范要求。

(2)西岙水庫設(shè)計(jì)洪水位(32.56 m)加上波浪爬高(0.54 m)、安全加高(0.50 m)，為33.60 m；西岙水庫校核洪水位(32.84 m)加上波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.30 m)，為33.48 m；正常蓄水位(31.56 m)加上非常運(yùn)用條件波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.3 m)，再加上地震安全加高(0.5 m)，為32.70 m。綜上，要求防浪墻頂高程高于33.60 m，大壩防浪墻最低點(diǎn)高程為33.92 m，防浪墻頂高程滿足規(guī)范要求。

(3)根據(jù)規(guī)范對有防浪墻的大壩壩頂超高的要求，正常運(yùn)用條件下壩頂應(yīng)高出靜水位0.5 m，在非常運(yùn)用條件下壩頂應(yīng)不低于靜水位32.84 m，要求壩頂高程高于33.06 m，大壩壩頂最低點(diǎn)高程為33.09 m，壩頂高程滿足規(guī)范要求。

3 除險加固方案

基于壩體安全復(fù)核結(jié)果和大壩存在的現(xiàn)狀問題，維修加固不改變大壩主體防洪高程及壩體結(jié)構(gòu)安全要求，只針對水庫現(xiàn)存的滲漏問題、壩頂不連續(xù)縱縫、局部防浪墻開裂等問題進(jìn)行維修加固處理，主要分為大壩防滲及壩體修復(fù)兩部分。

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

西岙工程等別為Ⅵ等，主要建筑物級別為4級。水庫維修加固工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期，500 a一遇校核洪水重現(xiàn)期。

3.2 大壩防滲加固

大壩防滲主要分三部分，分別為壩肩防滲、溢洪道防滲、右壩端上壩道路路側(cè)段防滲，灌漿孔布設(shè)見圖1。

圖1 左壩肩及溢洪道灌漿孔布置

3.2.1 壩肩段防滲

壩體土防滲采用黏土灌漿，壩基、壩肩及溢洪道接觸帶及基巖防滲采用帷幕灌漿處理。肩防滲灌漿孔孔間距1 m。

3.2.2 溢洪道防滲

灌漿孔在大壩樁號BK0+000.7位置向上游壩坡延伸，然后沿溢洪道橫向布置，并向左側(cè)上壩道路及山體延伸，形成封閉防滲體。溢洪道防滲灌漿孔為單排孔，孔距1.0 m～2.0 m。溢洪道縱向灌漿孔沿溢洪道中心線向溢洪道下游延伸，灌漿孔為單排孔，孔距2.0 m。

3.2.3 右壩端上壩道路段防滲

在大壩右側(cè)上壩道路距路側(cè)擋墻壓頂外邊線1 m處沿路方向布置單排灌漿孔，孔距為2 m。灌漿分序施工，采用自上而下的分段灌漿法，帷幕灌漿材料采用42.5普通硅酸鹽水泥。砂礫石灌漿干料耗量暫定0.5 t/m。黏土灌漿單位孔深干土灌入量暫定為0.5 t/m。

3.3 壩體修復(fù)

主要包括壩頂路面及防浪墻局部修復(fù)、壩坡局部修復(fù)、啟閉設(shè)備更換及其他零星修復(fù)工程。

3.3.1 壩頂路面及防浪墻局部修復(fù)

壩頂全壩段挖除瀝青路面、下部土層，要求挖至高程31.63 m，待灌漿施工完成后，然后重新采用黃泥夯填，最后澆筑壩頂路面，壩軸線長185 m，壩軸線高程為33.13 m。路面結(jié)構(gòu)自上而下為50 mm厚細(xì)粒式(AC-13C)瀝青砼、70 mm厚中粒式(AC-20C)瀝青砼、6 mm下封層、350 mm厚水泥穩(wěn)定層。同時將壩頂灌漿孔布置段防浪墻墻身拆除并修復(fù)，修復(fù)后防浪墻總厚度為600 mm，采用C20砼澆筑，迎水面梅園石貼面，背水面采用25 mm厚1∶2水泥砂層及30 mm厚芝麻灰花崗石鑲面處理。壩頂路面修復(fù)過程中涉及的原沉降觀測點(diǎn)要求原樣修復(fù)。壩頂路燈拆除后，要求預(yù)埋路燈電纜線套管，套管采用φ100UPVC管，并澆筑路燈基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深700 mm，采用C20砼澆筑，同時預(yù)留上部路燈安裝接入口，路燈更換具體由建設(shè)單位另行安排實(shí)施。壩頂路左右兩壩頭與現(xiàn)狀上壩道路交接處要求布置路障，路障采用芝麻灰花崗巖石球，每個石球直徑800 mm，石球底部基座埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，石球總計(jì)10個。壩頂及上游壩坡修復(fù)設(shè)計(jì)斷面見圖2。

圖2 壩頂及上游壩坡修復(fù)圖

3.3.2 壩坡局部修復(fù)

(1)上游壩坡修復(fù)

主要是對靠溢洪道側(cè)局部段壩坡凹陷處進(jìn)行修復(fù)，拆除原護(hù)坡材料砼預(yù)制塊，壩坡采用碎石墊層進(jìn)行平整處理，表層鋪設(shè)C25砼預(yù)制塊護(hù)坡(450 mm×450 mm×150 mm)，該段護(hù)坡修復(fù)面積為46 m2。

(2)下游壩坡修復(fù)

主要是對下游一級坡進(jìn)行修復(fù)處理，一級坡要求更換現(xiàn)有草皮，一級壩坡面積修復(fù)為1782 m2。

3.3.3 啟閉設(shè)備更換

對原1#、2#啟閉設(shè)備進(jìn)行更換，1#啟閉設(shè)備采用SYZ型600鑲銅圓閘門，2#啟閉設(shè)備采用SYZ型300鑲銅圓閘門，啟閉設(shè)備更換含配套啟閉拉桿、啟閉機(jī)、抱軸、扣環(huán)、攔污柵等。啟閉設(shè)備更換前要求放空水庫。

3.3.4 其他零星工程

(1)踏步鋪裝修復(fù)：對下游壩坡踏步拆除修復(fù)，修復(fù)鋪裝采用30 mm厚防滑青石板及30 mm厚1∶2砂漿抹面，修復(fù)段面積500 m2。

(2)溢洪道導(dǎo)流墻壓頂修復(fù)：主要是對溢洪道右側(cè)導(dǎo)流墻壓頂受損處進(jìn)行修復(fù)，壓頂寬620 mm，厚150 mm，采用C25砼澆筑。修復(fù)段長度25 m，同時對溢洪道側(cè)護(hù)坡開始進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)面積25 m2。

4 結(jié)語

水庫除險加固方案應(yīng)結(jié)合工程本質(zhì)深入分析存在的現(xiàn)狀問題，分類研判主體工程和次要建筑物病害，按照結(jié)構(gòu)安全、滲流穩(wěn)定及金屬結(jié)構(gòu)部件逐一查擺。在主體工程安全的前提下盡量不改變其防洪高程、特征水位和工程規(guī)模參數(shù)，以利于既節(jié)約投資，又能顯著修復(fù)病險問題。

西岙水庫現(xiàn)存問題通過有效的工程防滲處理及修復(fù)措施，保障了水庫安全穩(wěn)定，改善了下游村莊灌溉用水需求。方案采用大壩防滲加固處理、壩頂及防浪墻修復(fù)、壩坡局部修復(fù)、啟閉設(shè)備更換及其他零星修復(fù)措施，全面提升了水庫安全穩(wěn)定及保障灌溉需求，提升了水庫整體面貌。