某小（二）水庫工程除險加固設計施工方案分析

王曉艷

（江西省贛撫平原水利工程管理局,江西 南昌 330096）

1 工程概況

江西省有小（二）型水庫百余座，大部分水庫已完成除險加固。某小（二）型水庫是一座以灌溉為主[1]，兼有防洪等綜合利用的水庫，現狀樞紐建筑物由大壩、溢洪道、輸水涵洞組成。大壩壩型為均質土壩，最大壩高11.5 m，壩頂長55 m，大壩上游壩坡無護坡設施，下游采用植草護坡。溢洪道緊靠右壩肩布置，總長32.9 m，為開敞式寬頂堰溢洪道，控制段長5.3 m，堰寬1.5 m，控制段兩側為漿砌石擋墻，底板為10 cm厚混凝土襯砌；泄槽段左邊墻漿砌石襯砌，右邊墻靠山，無襯砌。輸水涵洞位于壩體中部，總長46 m，進口底板高程為229.42 m，出口底板高程為229.00 m，平均底坡為1∶100，洞身斷面為0.5 m×0.6 m，漿砌條石襯砌。進口設一道φ200 mm斜拉轉盤閘。樞紐平面布置圖見圖1。

圖1 樞紐平面布置圖

水庫岸出露中生界侏羅系上統妥甸組下段（J3t1），其巖性為中厚層狀紫紅色泥巖夾粉細砂巖，庫區左右岸巖層出露，左岸坡巖層傾向上游偏山內，邊坡為斜向～反向結構巖質邊坡，穩定性好；河流右岸巖層傾向上游偏山外，地表大部分基巖裸露，為斜向結構邊坡，自然邊坡稍緩，邊坡基本穩定。水庫淹沒區內第四系殘坡積層覆蓋薄，大部基巖出露完整，庫岸穩定。

2 現狀水庫存在的問題及處理方案

2.1 現狀水庫存在的問題

經現場鑒定、取樣檢測及室內分析，樞紐建筑物大壩、溢洪道及輸水涵洞均存在一些問題，影響水庫的安全運行，本文水庫樞紐建筑物存在的問題如下[1]：

（1）大壩存在的問題。經復核，大壩庫區泥沙淤積嚴重，大壩庫容不滿足現狀要求；大壩上游壩坡無護坡設施；壩頂為村級交通道路，壩頂上、下游均設有漿砌石擋墻，但由于擋墻體型較薄，導致擋墻出現開裂，外鼓現象；大壩下游壩坡雜草、灌木叢生，壩面不規整，下游壩體無排水設施；大壩無觀測設施。

（2）溢洪道存在的問題。泄槽段左岸邊墻漿砌石襯砌，高0.8 m～1 m，厚30 cm；底板混凝土襯砌，厚10 cm；右邊墻靠山，無襯砌,邊坡巖層風化嚴重，大量邊坡崩塌物堆積物堵塞溢洪道泄槽，影響泄洪，容易導致洪水漫出泄槽進而沖刷壩體，影響大壩安全。

（3）輸水涵洞存在的問題。輸水涵洞洞身采用漿砌條石襯砌，襯砌凈斷面為0.5 m×0.6 m，涵洞洞身偏小，無法進行檢修養護，出口段洞身淤積有20 cm厚，淤積嚴重，影響水庫正常功能的發揮。經現場檢查僅涵洞頂板上部壩面存在潮濕現象，滲漏微弱。

2.2 施工處理方案

2.2.1 大壩處理方案

（1）壩頂處理

根據設計要求，大壩需加高1.2 m，采用粘土料分層回填碾壓，本次除險加固對現狀擋墻進行拆除、并且壩頂通過整形加高2.0 m，按新壩頂高程在壩頂上下游側設M7.5漿砌石擋墻。根據防洪計算結果，大壩壩頂設0.8m高防浪墻，壩頂上游側擋墻臨水面為直墻，防浪墻與擋墻連成一體，壩頂以上防浪墻厚0.4 m，壩頂以下擋墻總高1.8 m，以1∶0.4坡度放坡，放坡高度為1.3 m，放坡后底寬0.92 m，以下0.5 m高擋墻為直墻。壩頂下游側M7.5 漿砌石擋墻總高2.8 m，擋墻頂部高程與壩頂齊平，下游側擋墻為直墻，上游側壩頂以下0.5 m擋墻寬0.4 m，以下以1∶0.4 坡度放坡，放坡高度為1.8 m，放坡后底寬1.12 m，以下0.5 m高擋墻為直墻。壩頂采用泥結石鋪設路面，泥結石路面厚30 cm，下墊20 cm厚碎石墊層。

（2）上游壩坡處理

對高程234.5 m以上上游壩坡設C20 砼護坡，按0.5 m×0.3 m、0.3 m×0.3 m兩種尺寸間隔鋪設，其中0.5 m×0.3 m為厚度12cm預制塊，0.3 m×0.3 m為現澆砼結構，底腳厚12cm，頂端厚8 cm。護坡下鋪10 cm厚砂礫石墊層。

（3）下游壩坡處理

下游壩坡239 m～232.5 m高程壩坡進行整形處理，232.5 m高程以下增設貼坡棱體，棱體頂部戧臺寬2m，內坡坡比為1∶1.2，外坡坡比1∶1.5，棱體高2.6 m，棱體上游側及底部設層厚40 cm的反濾層，高程232.5 m高程以上壩坡采用植草護坡。

（4）壩面排水設施

下游坡與岸坡接觸處設0.4 m×0.4 m的排水溝；戧臺內側設0.3 m×0.3 m的縱向排水溝；棱體腳設壩腳排水溝。

（5）大壩觀測設施

按《土石壩觀測技術規范》要求，在水庫正常運行期應進行系統的觀測，該水庫大壩應布設表面位移觀測點6 個，工作基點6 個，2 m水尺6 根，三角量水堰一個。并在大壩中部設寬1.2 m的C20 砼踏步以便于大壩觀測、運行管理。

2.2.2 輸水涵洞及閘門處理方案

本次除險加固對輸水涵洞進行封堵處理，由于涵洞斷面較小，進、出口采用C20 砼堵頭，中間洞身段從進、出口伸入φ50 mm灌漿花管灌水泥砂漿封堵。設計灌漿壓力0.2 MPa～0.3 MPa，要求多次復灌，直至洞身砂漿填充飽滿為止。

本次除險加固在順流右岸開挖并新建輸水涵洞，新建輸水涵洞總長75.2 m，由引渠段、攔砂井段、閘室段、洞身段、出口段組成。引渠段進口高程230.00 m，隧洞斷面為1.5 m×1.8 m城門洞型，進口設攔砂井，閘室進口前設攔污柵，閘室段安裝1.2 m×1.2 m鑄鐵閘門一道,并相應配備LG-20 t啟閉機一臺。

2.2.3 溢洪道處理方案

針對現狀溢洪道泄洪能力不足，本次除險加固對原溢洪道進行拆除重建處理，仍布置于大壩右岸，采用寬頂堰，堰頂高程239.90 m，控制段寬1.5 m，總長36.8 m。由引渠段、控制段、泄槽段段組成。溢洪道最大下泄流量3.24 m3/s。

3 施工中關鍵工序技術方法探討

3.1 開挖及回填技術問題分析

（1）設計邊坡開挖前，必須做好開挖線外危石清理，削坡、加固和排水措施等工作。巖基開挖，應采用鉆孔爆破法施工。邊坡輪廓面開挖，建議采用預裂爆破法，并應按設計圖紙分臺階開挖。基巖開挖主要采用分層的梯段爆破法，緊鄰水平建基面，應預留巖體保護層。土石方明挖應自上而下進行，施工用水排放，不得沖刷坡面，所采取的施工措施應保證不破壞山坡的穩定[4]。

（2）溢洪道邊坡開挖前，應做好開挖線外危石、植被清理，在最終開挖邊坡以外的上部開挖山坡截水溝，并按要求做好坡頂排水溝，邊坡坡腳、施工道路均應挖設排水溝，特別應做好基坑和邊坡的排水。

（3）對可能影響施工及危害永久建筑物安全的滲漏水、地下水，應就近開挖集水坑和排水溝槽，并設置足夠的排水設備，將水引至不回流到原處的適當地點。不應將施工水池直接設置在開挖邊坡上部，以防由于滲漏水引起邊坡的滑動或坍塌。

（4）主體工程建筑物的基礎開挖均應在旱地進行施工，為防止修整后的開挖邊坡遭受雨水沖刷，邊坡的護面和加固工作應在雨季前完成。

（5）對不良地質地段或不穩定邊坡的開挖，必須充分重視，做到開挖程序合理，措施得當。如出現裂縫和滑動跡象時，應立即暫停施工和采取應急搶救措施[5]，必要時，應按監理的指示設置觀測點，及時觀測邊坡變化情況，并做好記錄。

（6）開挖按設計斷面成型，施工單位進行自檢后，經工程驗查驗收，方能進行其下相鄰部位的開挖或下一工序施工。開挖過程中應經常校核開挖平面位置、開挖斷面尺寸、水平標高、控制樁號、水準點和邊坡坡度等是否符合施工圖紙的要求。

（7）不允許在開挖范圍的上側棄土石方，不得妨礙其它工程施工，在沖溝內或沿河岸岸邊棄土石方時，應防止山洪造成泥石流或引起河道堵塞。

（8）回填土石方應分層夯實，壓實干密度不小于1.8 t/m3。

3.2 施工中重點與難點分析

本文涵洞頂部大壩回填、碾壓是工程施工的重點，也是難點，回填土及碾壓指標不滿足要求，會造成壩體滲漏。現將大壩、輸水涵洞施工中應注意的問題做重點分析[6]：

輸水涵洞基礎應開挖至基巖，或較堅硬巖土上，若基礎較差可回填漿砌石置換，涵洞壩軸線以前設兩道截水環，截水環厚度0.5 m，洞壁外延身長度0.6 m，為防止壩體與涵洞結合部位滲漏，涵洞鋼筋砼襯砌周圍1.5 m內采用粘土回填，并用打夯機夯實，設計施工指標應滿足：壓實度0.96，干容重γd=1.62 g/cm3，含水量（20±2）%，滲透系數<1.0×10-4cm/s，其中壓實度和滲透系數為控制指標，最終施工參數根據現場壓實試驗確定。

大壩與輸水涵洞結合部位填筑時，壩體一側與填筑體橫向接縫的結合坡度不陡于1∶1.5，巖體一側與填筑橫向接縫的結合坡度不陡于1∶0.5，鋪土前應灑水潤濕結合面，用水泥漿涂刷涵洞拱頂外側一道，邊涂刷水泥漿、邊鋪土、邊夯實，不應在水泥初凝后鋪土，凝結后應鏟除重新涂刷，再鋪土夯實，橫斷面圖見2。

圖2 大壩與輸水涵洞結合部位施工橫斷面圖

4 結語

通過對現狀水庫存在的問題進行分析，得到樞紐建筑物設計施工處理方案，現結合目前水庫情況，根據自己的設計施工經驗，做以下幾點說明：

（1）在小型水庫除險加固設計中，一定要結合樞紐建筑物各自的功能特性，并考慮各建筑物之間的相互關系和相互影響，進行設計施工，結合每個工程各自的特點進行除險加固設計，杜絕千篇一律做重復工作，造成資源浪費。

（2）以前水庫工程設計只是從飲水、灌溉、防洪等滿足人們基本需求的思路進行設計研究，現階段在新建或除險加固設計時要在充分考慮以上功能需求的同時，注重節能環保和生態建設，水庫為水源地的還要做水源涵養林、水源地保護等方面的建設，同時做好水庫在線監測系統、山洪防御系統等方面的建設。

（3）現階段很多水庫除險加固中存在的問題并非一些自然災害所致，都是由水庫管理人員后期的管理運行不當造成的，水庫工程在除險加固建設完成后，管理人員一定要加強管理、維護，從而增加水庫的使用壽命。