小型水庫除險加固的設計與施工分析

張茂林

摘 要：水庫在經濟社會發展中發揮著重要作用，但是我國不少水庫由于使用年限較長、維護不到位等原因，存在較大的安全風險，需要進行除險加固處理，以更好發揮水庫功能。在本文中，筆者結合炳坑水庫除險加固工程，從工程概述、水庫除險加固設計與施工等方面對該命題進行了有益的探究。

關鍵詞：小型水庫 除險加固 設計 施工控制

水庫在防洪泄洪、農業灌溉與滿足區域內居民與牲畜用水等方面，均發揮著不可替代的作用，特別是在南方地區，中小型水庫的作用更為明顯。但是我國水庫多建于上世紀七八十年代，技術條件限制大，加上年久失修，水庫存在較大的安全隱患，需要進行加固處理。本文以炳坑水庫為例，對小型水庫除險加固進行了綜合分析。

1.工程概述

炳坑水庫位于龍崗區坪山街道碧嶺社區，水庫庫區集雨面積2.42km2，2000年從庫區東側引入0.6km2集雨面積，使得水庫庫區集雨面積上升至3.02km2。水庫以供水為主、兼顧防洪，始建于1964年，建造之初，是為了補充三洲田灌區用水，自1993年建成炳坑水廠后，功能轉為供水。

由于歷史條件的限制，大壩無法滿足現行規范要求，施工、運用過程中存在不少險情，多次加固處理的效果不理想，安全隱患仍存在。相關部門在組織專家綜合評價大壩安全的基礎上，并根據《水庫大壩安全鑒定辦法》的規定，于1997年5月對炳坑水庫進行了大壩安全鑒定，結論是炳坑水庫大壩為三類壩。炳坑水庫于2003年進行了除險加固，對水庫存在的問題做了處理。

水庫運行期間，一些小規模的除險加固工程從未間斷，將水庫原設計防洪標準的50年一遇提升為500年一遇，而現行的防洪標準提為100年一遇設計，防洪能力達不到水庫運行的要求，主要表現在，主壩壩頂高程不符合防洪要求，防浪墻高度無法滿足要求，副壩背水坡排水不暢，壩頂高程無法滿足防洪要求，且水庫安全監測設備不完備。

基于上述存在的種種安全隱患，所以相關部門決定對炳坑水庫工程進行除險加固改造，完全消除水庫的安全隱患，為水庫的安全正常運行保駕護航，充分發揮其工程的效益。

水庫除險加固工內容：主壩防滲處理；主壩壩頂加高、下游培厚壩坡整治、反濾體重建，以及壩頂路面、防浪墻重建、觀測設施重新布設；主壩輸水涵管啟閉機房重建等；1#副壩壩頂加高，下游培厚壩坡整治、反濾體重建，壩頂路面、防浪墻重建，觀測設施重新布設等；2#副壩壩頂加高，上游坡設混凝土護坡、壩頂路面及防浪墻重建。

2.水庫除險加固設計分析

2.1主壩除險加固設計

根據《炳坑水庫項目建議書》和《炳坑水庫除險加固工程地質勘察報告》中的相關規定與要求，水庫防洪標準提高至100年一遇，但是現行的壩頂高程無法滿足運行的要求。按照炳坑水庫地質勘察資料，主壩滲漏主要為壩體上部局部松散滲漏、壩基基巖滲漏兩部分。其中，壩體平均滲透系數為1.15×10-4cm/s，無法滿足防滲要求，而壩基巖土平均滲透系數7.35×10-5cm/s，研究界定為弱透水層。

主壩加固設計為：大壩壩頂加高、壩體培厚、壩坡放緩設計；大壩壩體防滲、壩基截滲設計；壩頂、上下游壩坡，大壩排水棱體改建及白蟻防治等。

2.2輸水建筑物的設計

炳坑水庫輸水涵管位于主壩下，與炳坑水廠相連，管徑為DN600，為鋼管外包300mm鋼筋混凝土。進口底高程52.9m，涵管全長74m。輸水管進水口設兩級鑄鐵圓形轉動門蓋閘門，直徑為φ800mm。用手電兩用螺桿式轉盤起閉，啟閉機容量為5t。進水口、轉動門蓋、起閉機及機房為2007年12月新建工程。

2.3主壩壩體防滲設計

炳坑水庫溢洪道位于主壩左側山坳，為開敞式寬頂堰，堰寬10m，堰頂高程為64.30m。型式：進口明流段變寬度，明流段長18m，后為多級變坡的陡坡段。寬度：明流段16～8m，陡坡段之后為8m，跌差6m。進口高程：62.3m。

2.4大壩壩基和壩肩防滲改造設計

根據相關規范，大壩滲漏主要為壩體上部局部松散滲漏及壩基基巖滲漏，因此必須對大壩壩基及壩肩進行防滲加固處理。對于已建大壩壩基的防滲處理，比較成熟的方法有帷幕灌漿和高壓噴射注漿法，就本工程的實際情況，基礎覆蓋層為強風化粉砂巖，滲透系數為7.35×10-5cm/s，可灌性和灌漿質量可以通過灌漿試驗確定，因此本設計推薦高壓噴射注漿法。基礎高壓噴射注漿孔，單排布置，孔距0.35m，孔徑0.6m，與壩體灌漿上游排共軸線，灌漿范圍從大壩向兩岸延長15m。

3.水庫除險加固施工分析

3.1土石方開挖施工

（1）土方開挖施工。下游壩腳土方開采用1m3挖掘機挖土裝車，59kw推土機配合作業，部分利用回填，剩余用8t自卸汽車運輸至棄碴場，平均運距1.5km。

大壩壩坡回填粘土，采自粘土取料場，采用1m3挖掘機挖土裝車，74kw推土機配合作業，8t自卸汽車運輸至蘇家溝大壩壩頂，分層填筑，履帶推土機，輔于蛙夯機夯實，運距2km。

（2）石方開挖施工。石方開挖是指主壩與副壩背水坡，可用分層、手風鉆鉆孔爆破開挖作業方式，用1m3裝載機裝碴，74kw推土機配合集碴，8t自卸汽車運輸。其中，塊料就近堆放，以備使用，其余運至1km外的棄碴場。

3.2混凝土、漿砌石與堆石體拆除施工

混凝土、漿砌石拆除工程位于主壩壩頂和背水坡，1#副壩背水破，擬采用鉆孔爆破結合人工方式施工，1m3裝載機裝碴，74kw推土機配合集碴，8t自卸汽車運輸，其中砌石塊料就近堆放在兩岸，以備工程利用，其余運至棄碴場，運距1km。原堆石體拆除部分，擬采用機械結合人工方式施工，就近堆放，以新堆石體工程利用。

3.3土石方回填施工

大壩壩坡土石方回填施工擬用8t自卸汽車運輸土料，59kw推土機平倉，蛙夯機夯實。其它單體工程量較小的以機械結合人工方式施工。

3.4混凝土澆筑施工

混凝土澆筑，采用常規方法施工，大壩上游護坡施工采用1t機動翻斗車運送混凝土，人工轉運至施工點，平均運距1000m；壩頂路面的混凝土施工，采用1t機動翻斗車運送混凝土至施工點，平板振搗器振搗，為了減少混凝土運距，采用轉移混凝土攪拌機，混凝土平均運距500m。

4.結語

筆者在本文中，對炳坑水庫除險加固工程的設計依據、主體壩除險加固設計等內容作了詳細的介紹，并從混凝土澆筑、土石方回填、土石方開挖等方面對除險加固施工進行了分析，收到了良好的除險加固效果，值得同類小型水庫除險加固工程參考與借鑒。

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