水庫群物理隔離安全防護施工技術研究

杜佩玲

（東莞市水務局,廣東 東莞 523000）

0 引言

本項目社會穩定風險分析是基于對社會穩定風險主要內涵的界定,通過系統、深入地實證調查研究,獲取大量一手資料。通過此種方式,可以識別影響東莞市水庫群物理隔離工程社會穩定風險的因素,了解當地居民的心理狀況、主要訴求,及當地社會穩定程度。結合利益相關者分析,對工程社會穩定風險性工作政策法規、規劃、實施和管理工作進行分析和風險排序,并對其他可能帶來的潛在風險進行分析和預測,探尋其原因,分析其主要特征和發生的概率,進而提出風險控制和規避的主要措施[1]。為全面落實此項工作,提出針對水庫群的物理隔離安全防護施工技術。此項技術可以在保證水庫群正常運營的條件下,不影響工程的施工,以此種方式,全面保障施工的安全性[2]。此次研究將以東莞市水庫群為例,東莞市現狀供水水源主要依靠東江,為保障東莞市社會經濟發展,應對供水水源進行科學布局,及時解決供水安全瓶頸問題,為落實此項工作,東莞市在組織了多次會議后出臺并發布了《東莞市城鎮供水專項規劃》等文件進行水庫群建設組織規劃工作[3]。與此同時,廣東省也在后續工作中提出了針對珠三角地區的西江引水工程。工程實施后,東莞市將形成東江水廠和珠三角工程二大水源共同供水的水資源配置總體格局。為保證相關工作的順利實施,下述將以東莞市水庫群為例,開展物理隔離安全防護施工技術的研究。

1 水庫群概況

水庫群由五點梅、馬尾和蘆花坑三個主要水庫構成,提出的三個水庫均屬小（一）型水庫,總庫容1310 萬m3,3座水庫通過五點梅水庫相連,相互之間通過土堤相隔,其中蘆花坑水庫位于西部位置、五點梅水庫位于中間位置,另一水庫位于東部位置[4]。3座水庫之間位置關系見圖1。

圖1 3座水庫之間位置關系圖

工程位于東莞市長安鎮和虎門鎮,根據東莞市水資源配置格局的總體規劃,將五點梅水庫群預設地區水資源分配的主要取水點,明確此水庫群是東莞市重要的供水水源地。本項目現狀地形較平坦,有少量雜草覆蓋,水土流失屬微度,侵蝕強度在容許土壤流失量500 t/（km2·a）范圍內。以五點梅水庫為例,對水庫主要特征進行描述,見表1。

表1 五點梅水庫主要特征值

水庫目前主要以防洪、養殖為主,捍衛下游10 多萬人口及S358 線。2009 年水庫進行安全鑒定,評定為二類壩。2017 年對主壩、壩二、壩三進行大壩灌漿及溢洪閘改造除險加固。

根據東莞市三防指揮部下達的汛限水位要求控制水位,五點梅水庫汛限水位4月～6月為10.24m,7月～8月為10.74 m,9月～10月為10.99 m,設計最高洪水位為11.28 m,相應下泄流量13.27 m3/s（其中溢洪道下泄流量8.85 m3/s）。校核最高洪水位為11.47 m,汛期允許最高水位為10.99 m。當下游水浸嚴重時進行錯峰排洪,但最高水位不能超過設計水位。

2 水庫群物理隔離安全防護施工技術

2.1 水庫群物理隔離網結構設計

本工程為促進五點梅水庫群水源保護區劃落地,防止建成區對水庫的面源污染[5]。通過將水庫集水范圍劃分為7個清水區和8個隔離區,整體采用物理隔離措施,將隔離區50年一遇標準設計暴雨形成的地表徑流截流至水源地下游排放,通過此種方式,實現建成區與水源地的“物理隔離”。隔離措施見表2。

表2 東莞市五點梅水庫群預設隔離措施

在掌握水庫群的物理格式措施后,選用鋼絲作為隔離網結構的主要構成,設計見圖2。

圖2 水庫群物理隔離網結構示意圖

上述圖2中：（1）與（2）表示為不同型號的方管噴塑；（3）表示為鋼絲噴塑。

設計中,根據水庫群物理隔離施工需要,設定防護網的高度為1.7 m,整體結構立柱采用方型冷拔鋼管設計,對鋼管兩頭進行加堵設計,預設鋼管的埋深為30 cm。在設計中,立柱結構與網片結構均需進行防腐浸塑,避免結構在施工中受到外界環境影響出現腐蝕現象。

2.2 基于受力分析的安全防護立柱基礎砼就位

在施工中,考慮到物理隔離安全防護設計在實際應用中可能會受到外界環境等因素的影響出現穩定性與強度不足的問題,因此,需要在澆筑施工前,考慮外界環境等因素,進行整體結構的受力分析,通過此種方式,避免安全防護立柱出現傾覆或松動現象[6]。根據水庫等構筑物結構荷載規范（GB 50009-2018）,計算結構荷載標準值,計算公式如下。

式中：σ表示為安全防護立柱基礎砼截面應力；M表示為基礎砼截面面積；Wx表示為截面抗彎模量。

完成上述計算后,進行安全防護立柱基礎砼澆筑施工。施工時,需要先在基坑墊層鋪設一個厚度約為20 cm混凝土,再將安全防護立柱結構放置在坑內,確保基礎砼結構就位。立柱結構就位見圖3。

圖3 安全防護立柱就位示意圖

完成對安全防護立柱的就位后,使用臨時支撐結構對基礎砼進行固定與混凝土澆筑。

2.3 防護網安裝施工

當安全防護立柱基礎砼澆筑混凝土強度達到70%以上時,進行防護網的安裝施工[7]。在此過程中,隔離與防護網片需要在加工廠完成加工后運輸到施工現場,確保網片整體無明顯的凹凸問題后,將框架結構與立柱結構進行緊密連接,過程見圖4。

圖4 防護網安裝施工

在安裝施工時應注意對防護網周圍結構的壓實處理,同時,確保大小門的安裝位置與測量定線需要精準。在此基礎上,結合門柱的安裝方向,進行安全防護網的一并安裝。通過此種方式,實現對水庫群物理隔離安全防護結構的施工。

3 安全防護施工效果

為檢驗本文設計的施工技術在實際應用中可以發揮預期的效果,下述將對水庫群物理隔離安全防護施工效果進行檢驗。

完成施工后,在水庫群選擇若干個隨機測點,主要測點有兩個,分別為五點梅水庫區域監測點和馬尾水庫區域監測點,由于蘆花坑水庫未發現合適的監測點,因此,未在此區域進行安全防護施工效果同步監測。

五點梅水庫監測點位于馬術場魚塘南側,蓮湖路北側,蓮湖路下建有一涵洞,主要收集蓮湖路以及蓮湖路南側東莞東興商標織繡有限公司的地表徑流造成的防護結構沖擊。

馬尾水庫監測點位于馬尾水庫北側,懷雅路南側,為一地面雨水匯流口,主要收集懷雅路以及雅瑤村的地表徑流造成的防護結構沖擊。

計算在施工中水庫徑流對物理隔離安全防護結構造成的沖擊作用力,計算公式如下。

式中：Ft表示為水庫徑流對物理隔離安全防護結構造成的平均沖擊力；t表示為作用力持續時間；γ表示為徑流沖擊速度；m表示為結構自重；v表示為變化量。將測點計算結果與式（2）計算得到的結構荷載標準值進行對比,當Ft＞時 ,證明本文設計的防護施工結構在實際應用中仍存在傾覆或松動的風險 ,當 Ft＜時,證明本文設計的防護施工技術在實際應用中,具有較好的防護作用。統計測點計算結果見表3。

表3 安全防護施工效果分析

從上述實驗結果可以看出,所有測點均滿足Ft＜的條件,說明本文設計的防護施工技術在實際應用中,具有較好的防護作用,按照本文設計的施工技術進行水庫群物理隔離安全防護施工,可以提高結構的穩定性與綜合強度,保證施工過程的安全性,最大程度上避免隔離網結構在施工中受到外界環境等相關因素的影響,出現傾覆問題。

4 結語

五點梅水庫群的水源保護區劃雖然尚未批復,但是為了保護水庫水質及降低今后的修復難度,近年來東莞市有關職能部門對擬劃入水源保護區區域內的建設項目實行了嚴格審批。在實際執行中,參照《中華人民共和國水污染防治法》對水源保護區的規定。這就造成了水庫周邊現狀的建成區一些建設項目無法實施,包括一些與民生密切相關的生活服務配套設施。比如醫院、學校、超市等。即一方面政府目前沒有條件遷移這些區域現有居民。另一方面又使其社會和經濟發展受限。甚至生活服務配套設施都得不到充分保障。這些問題極易激發不滿情緒。造成影響社會穩定的隱患。因此,本文從水庫群物理隔離網結構設計、基于受力分析的安全防護立柱基礎砼就位、防護網安裝三個方面,對“物理隔離”工程安全防護施工技術展開設計,為將現狀建成區調整出水源保護區創造了條件,未來建成區不再按照水源保護區進行管理,群體生活條件將實現全面優化。因此,實施本項目是維護區域社會和諧穩定的迫切需要。