小型水庫除險加固工程施工技術探討

梁芳婷

【摘 要】文章介紹了一座小型水庫的除險加固項目施工情況，并簡要介紹其施工技術。同時，通過介紹該除險加固工程的施工工藝，總結常見小型水庫除險加固的施工方法，供同行參考。

【關鍵詞】小型水庫；除險加固；施工技術

【中圖分類號】TV697.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0114-03

1 工程概況

那強水庫位于廣西壯族自治區南寧市東面邕江河支流八尺江河下游分流，壩址距南寧市區50 km。水庫壩址以上集雨面積為0.98 km2，原設計總庫容為81萬m3（本次復核總庫容為92萬m3），是一座集灌溉、養殖為一體的小（Ⅱ）型水庫。設計灌溉范圍為那了、中山、羅馬村，設計灌溉面積為200 hm2（0.3萬畝），實際灌溉面積約187 hm2（0.28萬畝）（含抽水灌溉），保護下游1個村共800人的生命財產安全。椐《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000）的等級劃分，那強水庫規模為小（Ⅱ）型水庫，工程等別為Ⅴ等，主要建物級別為5級，設計洪水標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。那強水庫工程于1974年1月開工建設，1975年1月建成并發揮灌溉效益。現狀那強水庫主要由大壩、穿壩放水涵管組成。大壩壩體發生滲漏的原因如下：？譹？訛那強水庫于1974年12月開工，1975年4月建成投入使用，為群眾自建，在建筑過程中，無勘察、設計、施工及驗收資料，壩體上部素填土的密實度未達到要求。？譺？訛在壩體進行填筑前，未進行清基處理，使下臥的耕表土、黏土與粉砂巖的接觸帶亦為中等透水層，具中等透水性。在大壩建成蓄水后，水庫水分別自上部填筑土、下臥耕表土、黏土與粉砂巖的接觸帶向壩體滲漏。根據2007年那強水庫安全鑒定成果及核查意見，水庫目前存在以下問題：大壩無觀測設施，無法了解大壩的運行情況。外坡腳無排水設施，壩外坡腳滲漏嚴重。壩身有白蟻出現。壩頂凹凸起伏不平。壩體未設置壩坡排水溝，坡面被雨水沖刷，凹凸不平。管理設施差，防汛道路路況差。無溢洪道，放水涵管為壩下埋管，漿砌石結構，漿砌石砂漿老化、脫落，漏水嚴重。壩首管理房為建庫時所造，年久失修，已成危房。

2 工程地質與水文

那強水庫位于南寧市邕寧區那樓鎮西北面的屯了村附近，地理坐標為東經108°35'，北緯22°38'，距那樓鎮政府所在地7 km。所在流域為珠江流域邕江分支流。項目區地貌屬侵蝕剝蝕的壟狀中低山丘陵區，地形起伏較大。水庫位于那樓鎮屯了村附近山區，水庫四面環山，山坡植被情況一般。自然坡度一般為40°左右，局部達60°以上。那強水庫在區域內無大型區域構造分布。那強水庫庫區及壩體區出露的地層為白堊系下統（K1），整個庫區地層總體上為一單斜構造。庫區內未發現有斷裂構造通過。巖土層的特征及分布情況如下：根據工程地質調查，壩體巖土層主要由第四系人工堆積層（Qml）、第四系植物層（Qpd）、第四系殘坡積層（Qel+dl）和白堊系下統（K1）沉積巖組成，按其工程地質、水文地質特征劃分為4層。那強水庫工程屬于珠江流域西江水系郁江分支流，位于那樓鎮的東南面的屯了村附近的山麓，水庫三面環山，壩址以上控制集雨面積為0.98 km2。庫區內山嶺綿延，山嶺高程為130～170 m，嶺坡斜率為1∶3～1∶2，屬邕寧區那樓鎮屯了村委管轄，林木、灌木叢生，植被良好，河長1.35 km，河流坡降為18‰。工程于1974年12月動工興建，1975年4月建成運行。1993年廣西水電廳按20年一遇洪水標準設計，200年一遇洪水標準校核，進行水文復核。本次那強水庫水文復核所得洪峰流量與1993年廣西水電廳水庫水文復核組對水庫進行的水文復核成果基本吻合，而洪水總量相差較大，是由于參數取值存在著差別，而1993年廣西水電廳水庫水文復核組對水庫進行水文復核時，水庫無溢洪設施；本次水文復核按加固后設溢洪道，設定堰頂高程為125.00 m，經對那強水庫進行水文復核計算，即那強水庫20年一遇的設計洪水位為125.95 m，洪峰流量為27.33 m3/s，洪水總量為21.9萬m3；200年一遇的校核洪水位為126.45 m，洪峰流量為61.86 m3/s，洪水總量為37.03萬m3。本次設計最大泄流量為20.3 m3/s。大壩現狀壩頂高程滿足規范要求。大壩輸水管進氣口高程為127.75 m，高于校核洪水位1.3 m，滿足擋水要求。水庫現由于沒有溢洪道設施，僅靠放水平管泄洪，不滿足泄洪要求。

3 水庫除險加固設計

3.1 大壩加固設計

根據大壩存在的安全隱患，大壩加固內容主要包括以下方面。

（1）修整內坡面，根據大壩內、外坡度和壩頂寬度情況，將壩頂由原寬3.20 m修補成5.80 m，內坡1∶2.66在119.93 m高程處設一平臺，寬1.2 m。內坡由壩頂澆筑10 cm厚的現澆混凝土護坡至死水位以下1.5 m；下游壩坡從壩頂往下依次為1∶2.88和1∶3.5，在高程119.47 m處設一平臺，寬1.2 m。下游設置草皮護坡。

（2）下游壩坡坡腳新建干砌石排水貼坡體，貼坡體底部高程為107.17 m，長30.2 m，頂高程為115.70 m，長55.68 m，高7.53 m，全干砌石排水貼坡體厚0.4 m，貼坡體高度為計算滲流逸出點上0.5 m，貼坡體頂部平臺高程為115.70 m，平臺寬2.91 m，外坡比為1∶3.5。在排水體與壩體及壩基接觸面鋪粗砂、礫石反濾各200 mm厚。在壩頂兩側及大壩內、外坡與山體結合處，設置M7.5漿砌石排水溝。

（3）封堵壩下輸水涵管，新建放水涵洞，在大壩右端山體距壩50 m處開挖一座長57.31 m、直徑為2.8 m的放水和溢洪兩用隧洞，徹底消除輸水涵管穿壩漏水的安全隱患。

（4）對壩體及周圍山體進行白蟻防治。對壩體進行修整，內坡現澆混凝土六角塊護坡，新建外坡壩腳干砌石排水貼坡體，壩修整內坡面，鋪設厚100 mm砼六角塊護坡，從壩頂護至死水位以下1.5 m，并在護坡腳處砌一道M7.5漿砌石防滑齒墻；外坡坡面為草皮護坡。壩體兩側與山體交接處設置M7.5漿砌石排水溝。根據廣西水利廳技術中心《關于小型水庫除險加固有關方案的選擇要求》，大壩防滲加固如滲透系數比規范稍大，不宜進行防滲處理，只有運行過程中發現有明顯的滲漏和滲透系數比規范大近一個級別時，才考慮采取防滲措施。那強水庫現狀水位較低，看不出有較明顯的滲漏，在以前的管理中，發現有壩外坡滲濕，但沒有大壩出現管涌的記錄，加上本次加固資金有限，在進行壩外坡腳貼坡導滲設計后，暫不考慮大壩防滲灌漿。

3.2 新建溢洪道及溢洪、放水兩用隧洞

本次除險加固重點解決廢除穿壩涵管隱患和設置溢洪道。設計方案在大壩右側距壩50 m的山體開挖一座溢洪及放水兩用隧洞，滿足灌溉放水至死水位和滿足200年一遇洪水校核。隧洞過水斷面內徑為2.8 m，長57.3 m，比降為1∶200。最大泄水流量為20.3 m3/s。溢洪系統總長172.32 m。其中，進水渠段長10.42 m，井式溢洪道進口段長6.40 m，隧洞長57.3 m；隧洞出口平渠段長30.2 m，陡坡段長25.88 m，消力池段長24 m，海漫段長15.60 m。灌溉放水計劃從現有2007年新建的放水梯級出口建長度為48.75 m的壓力輸水管將灌溉水輸到隧洞，灌溉水經隧洞流出，通過自動控制閘和手工控制節制閘控制，流向灌溉主干渠。最大放水流量為0.5 m3/s。本次加固因資金有限，隧洞長57.3 m，只能襯砌進口6 m，襯砌斷面為圓形，內直徑為2.80 m，厚400 mm，采用C20鋼筋混凝土結構。隧洞尚有51.3 m未能襯砌，還有隧洞出口后的95.68 m溢洪道只能襯砌12.4 m，其余未能襯砌。隧洞所穿過山體巖質為風化砂巖，進口有出露巖石，表面巖石硬度約為3，抗壓強度約180 kg/cm2。初步分析，隨隧洞進尺的增加，巖石硬度會有增加，同時砂巖的凝聚力比同等硬度的其他巖石稍大。隧洞未能襯砌時斷面較大，最大流速為2.3 m/s，而軟質巖石的允許流速為3～3.5 m/s。隧洞的開挖按不良地質隧洞有關規程施工。因此，有隧洞開挖和暫不襯砌的條件。隧洞出口后的未能襯砌的溢洪道段的沖刷，影響的是荒田，并沒有影響其他工程的安全，可待以后資金條件許可再進行襯砌。那強新建放水設施施工項目包括土石方明挖、隧洞開挖、放水涵管矩形箱涵砼澆筑、土方回填等。土方開挖采用1 m3挖掘機挖裝料，推土機配合集渣，自卸汽車運至上游棄渣場或堆料場。石方開挖采用手風鉆鉆爆，推土機集渣，配合人工清渣，1 m3挖掘機裝渣，自卸汽車運至上游棄渣場或堆料場。

3.3 水庫管理房加固與進庫公路維修

將原管理房拆除重建，建筑面積為53 m2。從鄉鎮油柏公路至那強水庫大壩的防汛公路長約3 km，其中有1.5 km已由當地村坡新農村建設項目鋪了砼路面，路面寬3.5 m，砼路面厚0.18 m。目前，尚有1.5 km為泥土路面，路基寬3～4.0 m，路面狹窄，局部坑洼不平，雨季路面泥濘，不能滿足防汛搶險車輛通行要求，應對防汛道路進行改造。進庫公路每隔500 m左右設一錯車臺，錯車道路基寬6.5 m，有效長度為20 m。

3.4 大壩觀測設施埋設與大壩白蟻防治

那強水庫屬小型規模工程，工程等別為Ⅴ等。因投資資金有限，本次加固只考慮水庫水位觀測設施。那強水庫大壩及周圍山體白蟻危害嚴重，需要進行防治。對白蟻防治主要采取以下措施：在壩坡及大壩周邊60 m范圍的區域內布置誘殺坑，誘殺坑內放置帶藥的毒銹鉺條殺滅白蟻。銹殺坑尺寸為30 cm×30 cm×25 cm，間距為10 m，以梅花形布置。蟻害處理工程量：大壩壩面白蟻殺滅面積為1 000 m2，周邊白蟻殺滅面積為500 m2。

3.5 金屬結構與機電加固設計

本工程電源原由位于水庫大壩右端的電灌站變壓器供給。電灌站變壓器容量為50 kVA，可滿足水庫日常用電和滿足本次加固施工用電。本次加固項目可不考慮電源建設。

4 結語

那強水庫除險加固項目工程靜態總投資為88.67萬元，年新增效益為44.91萬元。從工程的經濟指標來看，經濟內部回收率為36%，經濟效益費用比為1.53。投資回收年為靜態2.07年、動態2.4年。項目的經濟內部回收率大于8%，效益費用比大于1，因此建設項目在經濟上是可行的。本次那強水庫除險加固工程項目建設內容為對大壩、溢洪道、放水設施等進行加固和改建。項目建成后增加了大壩的穩定性，提高了水庫的泄流安全性，延長了水庫的使用壽命，增加了水庫可利用水量。經過精心施工，那強水庫除險加固工程按期完成，質量合格，投入使用后，取得了很好的效益。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]