哈密市五堡水庫除險加固技術分析

趙丹丹

（新疆維吾爾自治區水利管理總站，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

五堡水庫位于哈密市伊州區五堡鎮境內，具有灌溉和防洪任務。五堡水庫總庫容724.69 萬m3，興利庫容377.40 萬m3，調洪庫容147.54 萬m3，死庫容1.74 萬m3，校核洪水位57.92 m，正常蓄水位57.32 m，汛期限制水位56.60 m，設計洪水位57.37m，死水位52.36 m。壩頂高程58.43 m，防浪墻頂高程59.33 m，水庫流域面積167.50 km2，大壩全長2.30 km，壩型為均質土壩。五堡水庫為小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等。

2 工程病險現狀

①大壩。壩體上游護坡混凝土板出現裂縫、移動、填縫材料被掏空；防浪墻護欄損壞嚴重；下游壩體出現裂縫、滲水現象，上游漿砌石框格及框格內鋪砌的干砌卵石淘涮破壞較嚴重，干砌卵石下的土工膜外露。左岸護坡段未做護坡處理，末端基礎被淘空，變形及滲流監測設備無法使用。②溢洪道，放水涵管。閘井混凝土井壁及混凝土胸墻到處漏水，已無法正常引水灌溉，放水涵洞4號橋墩發生傾斜，若閘井、工作橋墩、工作橋板垮塌將威脅到大壩安全。放水涵洞下游放水渠只修建了9 m，放水渠末端設有1 m深齒墻，與下游泄洪通道連接處未做防沖設施，底板與下游泄洪通道底高程差3.50 m，連接處地層巖性主要為紅黏土，抗沖能力差；泄洪渠左岸護坡混凝土板出現裂縫。溢洪道末端消能防沖設施被沖毀，下游泄洪通道不暢。

3 除險加固設計

3.1 大壩除險加固設計

3.1.1 主壩段和Ⅰ號副壩上游混凝土護坡板處理

對高程為54.40 m 以上的混凝土護坡板全部更換，現澆混凝土護坡板，厚度為0.25 m，板下設1.50 m 厚的砂礫石防凍墊層，墊層下再鋪一道復合土工膜進行防滲。混凝土護坡板采用兩氈三油進行分縫，每塊板設置8 根連接筋，連接筋間距為1 m。每塊混凝土板上布置4個排水孔，排水孔孔徑為1 mm，排水孔采用無砂混凝土進行填塞。新舊土工膜連接方式采用搭接，其搭接長度≥5 cm，上部鋪設至防浪墻底部。

3.1.2 Ⅱ、Ⅲ號副壩上游護坡處理設計

對Ⅱ、Ⅲ號副壩上游漿砌石框格破壞部分采用C20細石混凝土重新砌筑，框格內淘涮破壞干砌卵石部分重新鋪砌干砌卵石。

3.1.3 防浪墻處理

對主壩段和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號副壩段防浪墻進行拆除重建，改建防浪墻總長2 239 m。防浪墻鋼筋混凝土標號為C30F300W6，每6 m設一道伸縮縫，縫寬2 cm，迎水面采用5 cm厚的聚氨酯密封膠封縫，下部采用高壓閉孔板填塞，中間設一道橡膠止水帶。防浪墻底部設置1 cm厚的混凝土墊層，頂部設置鋼制防護欄。

3.1.4 主壩段壩后加固處理

對主壩段0+000～0+815段采用壩后培厚（反壓平臺）方案進行加固處理，壩后培厚土料采用此工程開挖料；對0+600～0+800 段先將壩后出現的裂縫開挖深2 m，底寬1 m，頂寬2 m楔形槽，分層回填碾壓，在壩后高程為55 m處增加4 m寬馬道，壩后培土分層回填碾壓，碾壓指標為壓實度≥0.97。

3.1.5 壩體排水處理

①主壩段橫向排水設計。先將主壩段原橫向排水溝挖出，再按原排水溝斷面及填筑形式向下游延伸，至此次壩后培土的后坡腳與縱向排水溝連通，最后進行壩后培土。②壩后縱向排水設計。先將原縱向排水渠挖出，底寬為0.80 m，邊坡為1:1，再回填60 cm厚砂礫石料反濾層，剩余部分回填砂礫石。

3.1.6 左岸防護處理

采用鋼筋石籠對2 m左岸護坡防護，護砌高度4 m，每層錯臺間距1 m，形成臺階式護岸，最底部及墻后鋪設無紡布。鋼筋石籠骨架筋網格筋采用Φ16 鋼筋，鍍鋅防腐，鋼筋框架及鋼筋網交點全部連續、滿焊接；石籠填充料采用混凝土棄塊，寬≥15 cm。基礎開挖后夯實，壓實度≥0.97。

3.1.7 防滲處理

Ⅲ號副壩采用“槽孔混凝土防滲墻方案”防滲處理，造孔深度小于4 m時采用挖掘機開挖0.60 m寬的基槽；造孔深度大于4 m 時采用鋼絲繩沖擊鉆機造孔，每個槽孔先鉆主孔、后劈打副孔成槽。粘土泥漿固壁，待槽孔嵌入基巖（黏土層）以下2 m，孔型檢驗、清孔驗收合格后，開始防滲墻澆筑。采用直升導管法水下澆筑，厚度0.60 m，深度嵌入基巖（黏土層）以下2 m。混凝土設計標號為C20F200W8。

3.1.8 大壩監測設施

①滲流監測設施。此次0+160、0+350、0+600、0+800 斷面無法使用測壓管附近重新布設8個測壓管；在0+100、0+700處新增觀測滲流斷面，每個斷面埋設測壓管3根，上游壩頂1個，下游壩體半高處和壩腳處各1 個。新增及改造測壓管共計14個。②壩體外部變形監測設施。原址處重新布設變形觀測墩8個，大壩兩岸、水庫上下游新增永久變形觀測基點4個。

3.2 溢洪道改造設計

3.2.1 進口段處理

底板厚0.80 m，翼墻厚0.50 m，底板首端設置2 m 深齒墻，均為現澆鋼筋混凝土結構；底板下0.10 m混凝土墊層，墊層下水泥土換填，最大深度1.70 m，壓實度≥0.97。進口段與控制段連接處分縫寬2 cm，內設橡膠止水帶。

3.2.2 控制段處理

泄洪閘閘室位于溢洪道左岸，閘門一孔布置，閘孔凈寬5 m。閘室、排架柱、啟閉機梁、工作平臺、人行橋板均為鋼筋混凝土結構，閘室底板下0.10 m混凝土墊層，墊層下水泥土換填。閘室平板鋼閘門采用手電兩用螺桿式啟閉機，閘室與溢流堰、進口段、泄槽段連接處分縫，縫寬2 cm，內設橡膠止水帶。

溢流堰緊靠閘室布置在溢洪道右岸，采用駝峰堰，順水流方向長6.50 m，堰頂寬1 m，堰底板厚0.80 m，左側接閘室邊墩，右側為重力式混凝土擋土墻。溢流堰底板下0.10 m混凝土墊層，墊層下水泥土換填，右側擋墻下用水泥土換填，水泥土回填標準為壓實度≥0.97。溢流堰與閘室、進口段、泄槽段、右側擋墻連接處分縫，內設橡膠止水帶。

3.2.3 泄槽段處理

泄槽段底坡i=1/223.40，泄槽段為鋼筋混凝土整體式結構，底板、邊墻厚度0.30 m，泄槽段末端設置1.50 m深齒墻，鋼筋混凝土板下0.10 m混凝土墊層和0.35 m砂礫石墊層。

3.2.4 消能防沖段處理

消力池底寬8 m，斜坡段采用臺階式消能，臺階寬1.20 m，高0.40 m，鋼筋混凝土整體式結構，厚5 cm，池深2.50 m，池長15 m；消力池末端接長1 m扭面段，邊墻為漿砌石擋土墻，底板現澆混凝土結構，厚5 cm，底寬由首端8 m 漸變至末端4 m，縱坡1/29.16，底板首末端設置2.50 m齒墻。

3.2.5 出水渠段處理

出水渠采用梯形斷面，梯形渠底寬4 m，設計渠深1.50 m，內外坡均為1:1.50，渠邊坡、底板為3 cm厚雷諾護墊襯砌，下鋪設3 g/m2無紡布。水平壓頂采用雷諾護墊，規格為寬0.30 m×高0.30 m，堤身設計依據地基條件、筑堤材料及運行管理要求進行，筑堤材料在滿足穩定安全的條件下，盡可能就地取材。出水渠順水流方向左、右岸渠頂寬為1 m。出水渠每5 m 設一道現澆混凝土橫隔墻，墻寬0.30 m，墻深0.50 m。

3.2.6 溢洪道交通橋改建

交通橋為公路二級，橋面為5 mm瀝青混凝土鋪裝，兩側引道坡度1：1，橋板采用鋼筋混凝土板，公路橋涵板厚42 mm，橋墩為重力式混凝土擋土墻，橋涵形式為跨渠式，不改變溢洪道泄槽段過流條件。橋涵設計凈跨8 m，橋面凈跨5 m。

3.2.7 新建泄洪通道

泄洪通道斷面形式為梯形結構，渠堤頂寬度為3 m，通道內、外邊坡系數為1：1.50，通道底寬度為4 m，底板、護坡采用12 cm厚混凝土板護砌，通道渠深為1.50 m，規格3 m×3 m，錯縫布置，堤頂封頂板寬度3 cm，厚度cm，縫寬2 cm，采用高壓閉孔板填塞，現澆混凝土板下設35 cm厚砂礫石墊層。通道每1 m設一道現澆混凝土橫隔墻，墻寬0.30 m，墻深0.50 m，泄洪通道末端設置2 m深齒墻，鋪設1 m長，2 m厚的格賓石籠，兩側設置裹頭。

4 結論

①校核洪水洪峰流量調整到QP=1%=471.40 m3/s。②對主壩段、Ⅰ副壩、左岸護坡段上游混凝土護坡進行拆除，重新澆筑混凝土護坡板，對主壩段、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ副壩防浪墻進行拆除，重新澆筑防浪墻及其他附屬設施。主壩段壩后培厚加固處理，完善排水設施。對左庫岸進行防護處理。對Ⅱ、Ⅲ號副壩上游漿砌石框格破壞部分重新砌筑，框格內干砌卵石淘涮破壞部分重新鋪砌，對Ⅲ號副壩壩后滲水段進行防滲處理，對原放水洞橋墩及橋板進行拆除。③完善大壩變形監測、滲流監測設施。④改善灌溉面積1 713 hm2，實現農業增產358萬元。