淺談林州市沙蔣水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程

□楊帥兵 □原中亮（林州市水務(wù)局）

0 引言

在當(dāng)前我國(guó)的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，水利設(shè)施建設(shè)仍處于薄弱環(huán)節(jié)，頻繁發(fā)生的水災(zāi)和旱災(zāi)時(shí)刻提醒著加強(qiáng)水利建設(shè)的重要性。因?yàn)槌U(xiǎn)加固工程的質(zhì)量直接關(guān)系到水庫(kù)病害的發(fā)生，與人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全也息息相關(guān)，所以對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程尤為重要。沙蔣水庫(kù)于1975年10月動(dòng)工修建，1977年12月完成，位于河南省林州市，是小（2）型水庫(kù)，由于多年運(yùn)行存在一些病險(xiǎn)問題，需要對(duì)沙蔣水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

1 沙蔣水庫(kù)概況

1.1 工程條件

沙蔣水庫(kù)位于河南省林州市陵陽(yáng)鎮(zhèn)沙蔣村東約1km處，屬于海河流域衛(wèi)河水系，是洹河支流上的一座以防洪、工業(yè)供水和灌溉為主的小(2)型水庫(kù)，是紅旗渠灌區(qū)調(diào)蓄配套工程。洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。水庫(kù)總庫(kù)容18萬(wàn)m3，興利庫(kù)容13萬(wàn)m3，死庫(kù)容0.70萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積33.33hm2。

1.2 自然條件

水庫(kù)流域?qū)倥瘻貛Т箨懶詺夂颍瑲夂蜃兓芗撅L(fēng)影響，四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽季短，冬季寒冷干燥。多年平均氣溫13℃，最高氣溫40.80℃，最低氣溫-23.60℃。最大風(fēng)速20m/s，標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度0.40m，無(wú)霜期205d。多年平均降雨量650mm，年內(nèi)平均分配很不均勻，7-9月份降雨量占全年的70%左右。由于降雨集中，洪水暴漲暴落，極易造成洪災(zāi)，冬春季干旱少雨，又容易形成旱災(zāi)。

2 沙蔣水庫(kù)存在病險(xiǎn)的原因

沙蔣水庫(kù)由于多年運(yùn)行存在一些病險(xiǎn)問題：大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)低；筑壩材料不合格、填筑質(zhì)量差；上游壩坡無(wú)護(hù)坡；下游邊坡不穩(wěn)定，下游壩坡浸潤(rùn)線出溢點(diǎn)高，下游無(wú)排水設(shè)計(jì)等。存在這些病險(xiǎn)原因如下：

2.1 設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)低

沙蔣水庫(kù)建于20世紀(jì)70年代，屬于小（2）型水庫(kù)，由于歷史原因，當(dāng)時(shí)水利工程制定的防洪標(biāo)準(zhǔn)低。雖然20世紀(jì)80年代后期完善了與水利工程相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但之前建設(shè)的中小型水庫(kù)普遍存在防洪能力低的情況。

2.2 設(shè)計(jì)缺陷

由于20世紀(jì)的生產(chǎn)力有限，工程洪水計(jì)算通常采用查圖法或參照鄰近工程的資料，導(dǎo)致計(jì)算成果與實(shí)際有很大出入，因此，造成沙蔣水庫(kù)設(shè)計(jì)布局不合理，如上游壩坡無(wú)護(hù)坡，下游無(wú)排水設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)缺陷。

2.3 施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格

當(dāng)時(shí)我國(guó)仍處于施工技術(shù)完善，施工機(jī)械短缺的年代，對(duì)水庫(kù)筑壩材料沒有統(tǒng)一的要求，以及土體的處理無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，沙蔣水庫(kù)存在著筑壩材料不合格、填筑質(zhì)量差等問題，這些問題累積起來(lái)就會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)壩體出現(xiàn)滲漏至滑坡。

沙蔣水庫(kù)由于受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)力量以及技術(shù)條件的約束，水庫(kù)壩體為均質(zhì)土壩，與如今的混凝土大壩相比，砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗腐蝕性都不如混凝土大壩。在經(jīng)幾十年的腐蝕后容易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)Х€(wěn)坍塌。

3 沙蔣水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程

3.1 除險(xiǎn)加固工程包括的內(nèi)容

水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程主要包括：①樁號(hào)(0+000～0+200)壩頂以下2m厚壩體翻修；樁號(hào)(0+000～0+300)上游壩坡護(hù)砌，新建踏步；樁號(hào)(0+000～0+300)下游壩坡培厚、整修、植草，新建踏步、排水溝及壩腳排水棱體；樁號(hào)(0+000～0+370)壩項(xiàng)路面硬化，新建壩頂防浪墻。②整修溢洪道進(jìn)口導(dǎo)墻，（進(jìn)口～樁號(hào)0+020）底板混凝土護(hù)砌，控制段、泄槽段漿砌石局部修補(bǔ)，末端設(shè)消能設(shè)施。③輸水洞加長(zhǎng)，末端原砌石拱圈拆除重建；更換閘門及啟閉設(shè)施。④增設(shè)大壩觀測(cè)設(shè)施。⑤新建管理房50m2。

除險(xiǎn)加固工程需完成工程量：混凝土0.11萬(wàn)m3；土石方開挖0.41萬(wàn)m3；土石方填筑1.48萬(wàn)m3。工程施工主要材料有：土料、水泥、砂、碎石、鋼材、塊石等。土料可在周邊開采，砂料、碎石等均可由當(dāng)?shù)夭少?gòu)。

3.2 大壩工程施工

3.2.1 壩頂翻修、下游壩坡培厚

沙蔣水庫(kù)壩頂及下游壩坡需填筑部位填筑前應(yīng)清除施工范圍內(nèi)草皮，采用人工清理、推運(yùn)。先將壩坡清理成臺(tái)階狀后進(jìn)行壩體填筑，填筑時(shí)分層碾壓夯實(shí)，每層填土厚0.20～0.30m，采用74kW推土機(jī)攤鋪平整，羊角碾碾壓，邊角部位采用2.80kW蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。填筑完成后按設(shè)計(jì)邊坡進(jìn)行削坡。

壩頂回填碾壓后，上游側(cè)現(xiàn)澆混凝土防浪墻，下游側(cè)埋設(shè)路緣石。壩頂泥結(jié)碎石路面采灌注法施工，拌制泥漿，碎石攤鋪，采用雙輪壓路機(jī)進(jìn)行初次碾壓，灌漿并使用8t壓路機(jī)進(jìn)行帶漿碾壓，待表面已干內(nèi)部泥漿尚屬半濕狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行最終碾壓。

3.2.2 上游壩坡護(hù)砌

將沙蔣水庫(kù)上游壩坡削坡平整后，鋪筑砂礫墊層，澆筑混凝土護(hù)坡面板。混凝土面板的澆筑：混凝土拌合機(jī)安置在壩頂上，所用原材料的水泥、沙、碎石都沿壩軸線堆放，由0.40m3攪拌機(jī)拌制，機(jī)動(dòng)翻斗車水平運(yùn)輸用溜槽至壩坡模板方格處，按從下至上順序澆筑。

3.2.3 下游壩坡修整

沙蔣水庫(kù)下游壩坡按設(shè)計(jì)培厚平整后，先按照設(shè)計(jì)進(jìn)行排水溝、踏步的施工，然后撒播草籽。排水溝、踏步采用C20混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

沙蔣水庫(kù)下游壩腳排水棱體應(yīng)與壩坡培厚同時(shí)施工，先鋪筑反濾墊層，再砌筑干砌塊石。干砌石施工應(yīng)符合以下要求：石塊要用手錘加工，打擊口面。不得使用裂石和風(fēng)化石。長(zhǎng)度在30cm以下的石塊，連續(xù)使用不得超過4塊，且兩端須加丁字石。一般長(zhǎng)條形丁向砌筑，不得順長(zhǎng)使用。墊層鋪設(shè)與干砌石砌筑配合進(jìn)行，隨鋪隨砌。

3.3 溢洪道工程

沙蔣水庫(kù)溢洪道工程主要包括溢洪道清理、混凝土護(hù)底、漿砌石擋墻等工程。

3.3.1 溢洪道清理

人工清理溢洪道內(nèi)雜草及風(fēng)化巖石，清理進(jìn)口降至設(shè)計(jì)高程，棄渣由人工裝車運(yùn)至棄渣場(chǎng)，運(yùn)距300m。

3.3.2 混凝土工程

溢洪道混凝土護(hù)底所需混凝土采用移動(dòng)式0.40m3攪拌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，人工支設(shè)模板，混凝土由人工輔助入倉(cāng)，振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)。

3.3.3 槳砌石擋墻工程

要嚴(yán)格控制塊石大小及砂漿標(biāo)號(hào)，石料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬，無(wú)風(fēng)化。施工要做到砂漿飽滿，錯(cuò)縫砌筑，勾縫整齊密實(shí)，大石砌面，小石填縫。

3.4 輸水洞工程

輸水洞工程主要包括混凝土工程、漿砌石擋墻工程等。

3.4.1 混凝土工程

沙蔣水庫(kù)的輸水洞混凝土工程，主要為工作洞拱圈改造。

輸水洞工作洞出口砌石拱圈拆除后，采用混凝土重新澆注并加長(zhǎng)。在輸水洞出口附近設(shè)置1臺(tái)0.40m3混凝土攪拌機(jī)，采用混凝土罐吊裝混凝土入倉(cāng)，人工振搗。

混凝土工程應(yīng)按技術(shù)規(guī)范施工。施工時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：①要把好骨料質(zhì)量關(guān)，其中包括強(qiáng)度、抗凍、化學(xué)成分、顆粒形狀、級(jí)配和雜質(zhì)含量等；②模板要符合要求，應(yīng)安裝和拆除方便，拼裝嚴(yán)密準(zhǔn)確不漏漿，表面平整，不產(chǎn)生過大變形，有足夠強(qiáng)度等；③鋼筋抗壓抗拉強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)要求，安裝時(shí)易采用整裝，這樣可防止過大變形和破壞，有利于提高安裝質(zhì)量，提高工效，降低成本；④混凝土澆筑的各個(gè)施工過程：澆筑前的準(zhǔn)備作業(yè)，澆筑時(shí)入倉(cāng)輔料、平倉(cāng)振搗和澆筑后的養(yǎng)護(hù)等必須按照有關(guān)施工規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。

3.4.2 出口漿砌石八字墻工程

要嚴(yán)格控制塊石大小及砂漿標(biāo)號(hào)，石料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬，無(wú)風(fēng)化。施工要做到砂漿飽滿，錯(cuò)縫砌筑，勾縫整齊密實(shí)，大石砌面，小石填縫。

3.4.3 金屬結(jié)構(gòu)

輸水洞鋼管末端更換DN400閥門，必須由持有生產(chǎn)許可證的廠家制造和安裝。閥門安裝調(diào)試完畢，應(yīng)作試運(yùn)行3次。金屑結(jié)構(gòu)設(shè)備制造及安裝應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范、規(guī)定。

4 結(jié)語(yǔ)

沙蔣水庫(kù)作為林州市重要的水利工程設(shè)施，在防洪、排澇、農(nóng)業(yè)灌溉等方面發(fā)揮著重要作用。由于多年的運(yùn)行，沙蔣水庫(kù)存在病險(xiǎn)情況，因此要刻不容緩對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固，保持水庫(kù)安全順利運(yùn)行。

[1]謝榮巨.水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的施工探究[J].城市建設(shè)理論研究，2013（17）.

[2]姜倩.王爺陵水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（25）.

[3]范朝暉.淺談水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程效果[J].城市建設(shè)理論研究，2014（23）.