溢洪道修復加固技術在王家崖水庫除險加固中的應用

趙平遠（陜西省寶雞峽工程局陜西寶雞712001）

溢洪道修復加固技術在王家崖水庫除險加固中的應用

趙平遠
（陜西省寶雞峽工程局陜西寶雞712001）

本文結合寶雞峽王家崖水庫實際，分析了溢洪道運行過程中存在的問題、水毀原因、修復加固技術應用以及實際效果，可供同類工程借鑒。

王家崖水庫；溢洪道修復加固；技術應用

1　概況

王家崖水庫是寶雞峽灌區最大的蓄調水工程，在渭河流域防汛排洪減災中承擔重要錯峰消峰作用。水庫位于寶雞市陳倉區千河鎮王家崖村北的千河之上，樞紐由土壩、溢洪道、放水洞、引水洞、壩后抽水站、進水道及過壩干渠等建筑物組成。溢洪道位于壩體右岸，由引水渠、閘室段、陡坡、消能段、尾水渠部分組成。溢洪道斷面為梯形開敞式，全長1535m，溢流堰為寬頂堰，堰頂高程596m，堰頂寬70m，堰上設有6孔10.3m×8.3m開臥式平板鋼閘門，配置卷揚式啟閉機6臺，最大泄水量2370m3/s，溢洪道在水庫抗洪保安中具有重要調節保障作用。

2　存在問題

2.1溢洪道閘前淤積影響輸水和行洪

根據現場查勘，溢洪道閘前淤積十分嚴重，淤積厚度達3m多，嚴重影響水庫輸水和溢洪道正常泄洪，給王家崖水庫樞紐運行帶來安全隱患。

2.2溢洪道引渠多處塌陷

原溢洪道引渠采用漿砌石砌護，經過多年運行已大面積脫落、塌陷嚴重，嚴重塌陷兩處，其中最大一處塌陷面積達60m2，最大深度1.5m，嚴重影響工程安全。

2.3溢洪道設施破損嚴重

溢洪道堰面裂縫嚴重，局部混凝土破損、剝落，溢洪道導流墻鋼筋保護層開裂、脫落，鋼筋暴露、銹蝕，混凝土表層疏松、剝落、破損；陡坡段出現多處沖坑、裂縫等。

2.4溢洪道消能設施沖毀嚴重

尤其2010年汛期發生特大洪水致使溢洪道消力池及其以下結構全部毀壞，潛壩完全破壞；堰頂裂縫，消力池沖刷破壞嚴重。上述問題嚴重影響溢洪道的正常泄洪，從而威脅王家崖水庫樞紐、下游城鎮、交通設施的安全。

3　溢洪道進口引渠段的修復處理

溢洪道進口引渠的修復處理包括進口淤泥清理及引渠段邊坡的修復兩部分。

3.1淤泥清理

本次除險加固對溢洪道進口部位的淤泥進行了清理，恢復了引渠原斷面。清理范圍從溢流堰起向上游260m，兩側至引渠邊坡坡腳，其中從溢流堰向上200m范圍內為一大平臺，清理后平臺底高程595m，比溢流堰堰頂高程低1m，從距溢流堰上游200m至260m范圍內為1∶8的斜坡。

3.2引渠邊坡的砌護

在溢洪道引渠段原漿砌石護坡表面布設C20混凝土護坡，護坡采用臺階狀，每個臺階尺寸0.5m×0.25m（寬×高），對其漸變段扭面上澆筑C25鋼筋混凝土；為了使新澆筑混凝土與原漿砌石結合緊密，在原漿砌石表面布設單根長L=1.0m的φ25插筋，插筋間排距2.0m×2.0m，梅花型布置。

4　溢流堰面及陡坡段磨蝕破壞的修復

對于溢流面采用布設鋼絲網及高性能砂漿的辦法進行處理，即在整個溢流堰面布設單根長L=0.5m的φ25插筋，插筋間排距2.0m×2.0m，然后布設鋼絲網片，最后澆筑高性能砂漿。

具體方法是：①采用電動角磨機，將基層混凝土破損部位，切割成直角邊，深度至少保證2cm。②將切割的破損部位打磨干凈，徹底清除表層的浮灰、松散的混凝土、破損部位、苔蘚、污泥等。③銹蝕鋼筋處理：將暴露鋼筋表面的銹跡打磨干凈，涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。④采用鑿毛機，輕微鑿毛基層混凝土。⑤按照每平方米5個點的密度，在溢流面原基層混凝土上植入鋼筋，平面部分鋼筋暴露于基層混凝土達到1cm上下；在溢流面曲線部位，鋼筋暴露于基層混凝土達到2cm上下，沿坡度找高程；對所有暴露的鋼筋頭涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。⑥將鐵絲網綁扎于暴露的鋼筋頭上，鐵絲網應該距離地面有一定距離。⑦用清水徹底沖洗基層混凝土，確保基層混凝土清潔、濕潤（手壓無明水）。⑧將攪拌好的高性能砂漿均勻攤鋪于清潔、堅固、濕潤的基層混凝土上，用抹刀用力抹平、壓少；抹平時，一定要用力將高性能砂漿壓入鋼絲網網格內，使其緊緊擠壓基層混凝土，堅決、嚴格避免空鼓現象。⑨高性能砂漿施工結束后，按排專人檢查是否存在空鼓現象，一旦發現有，應立刻切開空鼓部位，重新填入新的高性能砂漿。⑩高性能砂漿抹面厚度，從溢流面頂端的2cm開始，到溢流面尾部的5cm為止，根據坡度的變化，厚度不斷變化。

對于溢洪道導流墻亦采用高性能砂漿進行處理。①采用電動角磨機配帶金剛石磨片，將導流墻基層混凝土全部打磨干凈，徹底清除表層的浮灰等，打磨到清潔、堅固的基層混凝土。②銹蝕鋼筋處理：采用電動角磨機配帶鋼絲刷刷頭，將暴露筋表面的銹跡打磨干凈，涂刷UGD-3110水泥基鋼筋阻銹劑2遍。③用清水徹底沖洗、濕潤基層混凝土。④抗沖磨保護：采用高性能砂漿修補破損部位，恢復結構輪廓，同時在結構混凝土表面涂抹2cm厚的抗沖刷保護層。⑤在高性能保護砂漿上，涂刷UGD-3510憎水型混凝土保護劑2遍。

對于溢洪道陡坡段出現的多處沖坑、裂縫等采用在陡坡段底板和側墻表面布設厚度為0.3m的C25F100鋼筋混凝土；為了使新、舊混凝土結合緊密還布設單根長L=1.0m的φ25插筋，梅花型布置；在新混凝土表面布設φ6的鋼絲網（150mm× 150mm），新混凝土分縫分塊與舊混凝土相同，變形縫寬度20mm，內填651型橡膠止水帶及厚度為20mm的低發泡聚乙烯塑料泡沫板，過流面再用彈性密封膏封口。

5　溢洪道消能設施的修復

5.1消能設施水毀原因分析

2010年7月23日，千河流域發生大洪水，溢洪道下泄流量Q=735m3/s，致使溢洪道消能設施嚴重損毀。經組織水利專家現場勘查、綜合分析，具體原因如下：

（1）由于受地形條件的限制，溢洪道陡坡段上游布置一個較大的彎道，轉彎半徑R=100m，轉角=240°，而且從溢洪道實際現狀看，彎道段左右存在高差，右岸明顯高于左岸，導致水流呈現三維流態，流態復雜而且將主流導向溢洪道消力池的左側。

（2）原消力池在布置上呈擴散狀，擴散角=13°9′3.42″，這種布置形式以前很常見，隨著幾十年工程實踐，人們逐漸認識到其存在不足之處，即消能效果不夠理想，目前這種擴散式布置逐漸被矩形形式所代替。

（3）由于上游修建的馮家山、王家崖水庫，將可以用來補充河道沖刷的固體徑流截斷，導致河道只有沖刷沒有相應的固體徑流補充，從而不能形成沖於平衡；另外由于王家崖溢洪道泄洪時泄掉的一般都是清水，對河床沖刷作用更大；隨著當地經濟社會快速發展，對建筑材料需求量越來越大，致使河道下游人工采砂量越來越大，直接導致河道下切速度加快，從而導致王家崖水庫下游河床已下切5m～6m深。

（4）從沖毀的消力池左岸護坦現狀看，原消力池護坦齒墻深度明顯不夠，而且該護坦部位整個基礎為砂卵石，其抗沖能力很差。

在2010年7月泄洪過程中，先是由于左岸護坦齒墻被沖毀，由于護坦基礎砂卵石抗沖能力很低，也很快被沖走，導致左岸護坦被沖毀，引起連鎖反應導致左側墻毀壞，而且損壞護坦部位不停地向四周發展，從而導致了整個護坦破壞。

經洪水過后組織技術專家現場查看，原溢洪道消力池底板基礎出現不均勻沉降，最大沉降量40cm，底板局部砼破損嚴重，共發現15處破損點，最大破損面積2m2，深度達0.48m，修補難度很大，因此決定將溢洪道消力池連同損毀護坦等拆除重建。

5.2消能設施的布設

樁號0+308.640m以前維持不變，將原消力池拆除，根據水力計算結果重新確定消力池的深度和長度，采用一級消能方式，達到一次消耗掉多余能量。

陡坡段，坡比1：3，長24m，寬70m，底板厚0.8m，采用C25F100鋼筋混凝土結構，底板分為10m×10m的澆筑塊，塊與塊之間預留寬度20mm變形縫，縫內填加651型橡膠止水帶及低發泡聚乙烯塑料泡沫板。為了減小揚壓力陡坡段底板下布設10m×10m的縱橫向排水盲溝，盲溝內埋設土工布包裹碎石體，盲溝斷面為倒梯形，底寬0.4m，頂寬1.0m，高0.6m。

陡坡段邊墻采用懸臂式鋼筋混凝土擋墻，墻高由8.5m漸變至11.6m，墻頂高程由△587.5m漸變至△582.6m，擋墻混凝土標號為C25F100，底板和邊墻布置間排距3.0m×3.0m的排水孔，邊墻每9.5m預留一寬度20mm的變形縫，縫內填加651型橡膠止水帶及低發泡聚乙烯塑料泡沫板。邊墻每一澆筑段布設2道肋板，肋板厚度40cm，以增加其整體剛度。

陡坡段底板和邊墻均布置間排距3.0m×3.0m的排水孔。

消力池長度67m，寬度70m，池深4.0m，底板底板頂面高程572.0m，底板厚度0.8m，采用C25鋼筋混凝土結構，混凝土標號C25F100。消力池、消力池護坦施工方法與陡坡段相同。

海曼段布置厚度為1.0m的鋼筋石籠，兩側護岸采用M7.5漿砌石砌護，護岸底部深入河床以下2.6m，高于河道沖刷深度2.0m，以提高防水流沖刷效能。

6　結語

溢洪道工程是防御調節洪水確保水庫大壩安全的重要建筑物。王家崖水庫溢洪道修復加固工程，積極采用新科技，采取消力池一級消能等辦法盡可能減小水流沖力，然后通過陡坡段、海曼段改造抗沖加固措施把水安全輸送到下游河床，以確保水庫安全防汛泄洪。經過近5年時間實際運行，工程未出現明顯問題，證明工程設計方案科學合理，實施良好，為同類工程除險加固提供了重要借鑒。陜西水利

［1］寶雞峽王家崖水庫除險加固工程初步設計報告［R］，陜西省水利水電勘測設計院. 2011.5.

［2］《溢洪道設計規范》［S］（SL253-2000）.

［3］《碾壓土石壩設計規范》［S］（SL274-2001）.

（責任編輯：唐紅云）

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