莊河市永記水庫現(xiàn)狀及加固措施分析

梁洪吉

（大連河海水利水電勘測設計有限公司,遼寧 大連 116021）

1 引言

水庫工程作為重要的蓄水建筑物,其安全性對下游居民的安全影響較大。為了促進農業(yè)、工業(yè)的發(fā)展,我國早期修建了大量的水庫工程,受限于當時的經(jīng)濟、科技水平,水庫工程出現(xiàn)了一定的危險,針對這一類型水庫進行加固維修是十分必要的[1-3]。

2 工程概況

永記水庫位于遼東半島莊河市栗子房鎮(zhèn)地窨河上游。地窨河為季節(jié)性河流,獨流入海。永記水庫壩址以上河道長度8.758 km,控制流域面積35.42 km2,河道比降10.41‰。水庫控制流域內建有小型水庫老虎洞一座, 控制流域而積6.77 km2,總庫容130 萬m3。

永記水庫位于莊河市栗子房鎮(zhèn)地窨河上游, 總庫容3035 萬m3, 灌溉水田面積2.3 萬畝,養(yǎng)魚水面2730 畝,是一座具有防洪、灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。

圖1 永記水庫流域水系圖

3 工程現(xiàn)狀及存在的主要問題

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水洞等組成。

永記水庫大壩為土石壩,大壩防滲體為混凝土防滲墻,壩長476 m,壩頂高程21.80 m,防浪墻頂高程22.40 m,壩頂寬5 m,最大壩高12 m。

水庫溢洪道位于大壩右側,為開敞式寬頂堰,堰頂高程17.58 m,堰寬44 m,最大泄量347 m3/s。

輸水建筑物為有壓力埋涵,位于大壩左側,長67 m,斷面為1.2 m×1.2 m,最大允許泄量為5 m3/s,閘底高程為10.50 m。

水庫運行多年存在一些問題,主要為：

1）輸水洞：既有檢修閘門及工作閘門為鑄鐵閘門,已使用20 多年,現(xiàn)狀閘門漏水嚴重,閉合困難。

2）壩頂：混凝土路面破損較為嚴重,表面剝蝕,裂縫較多,壩頂缺少照明設施。

3）上壩路：大部分水泥路面破損較為嚴重,坑洼不平,給防汛帶來極大不便。

4）左壩段擋墻：現(xiàn)狀左壩端擋墻為漿砌石結構,現(xiàn)狀擋墻砂漿脫落,基礎破損,隨時存在倒塌風險。

5）水位觀測設施不完善,僅存在一處水尺,且現(xiàn)狀水尺不規(guī)范,刻度不清,讀數(shù)不準確。

目前輸水洞工作、檢修閘門漏水嚴重,閘門漏水的危害是對結構砼造成的凍害,閘門漏水使混凝土表層長期處于飽和與潮濕的狀態(tài),在冬季循環(huán)凍融的作用下,輸水洞結構砼容易出現(xiàn)表層剝落、鋼筋裸露等危害,其次閘門無法順利關閉及閘門漏水等情況在汛期水庫正常運行時存在較大的安全隱患。

現(xiàn)狀壩頂?shù)缆菲茡p嚴重。上壩路凹凸不平,泥濘不堪,若洪水來臨,直接影響防汛物資的運輸；左壩肩擋墻破損,存在倒塌風險,一旦倒塌,洪水將淹沒左壩端及墻后水位監(jiān)測設施等,危及大壩安全；目前水位監(jiān)測設備不完善,僅存在一處水尺,且水尺模糊不清,導致無法順利準確的記錄水位,汛期來臨時,無法快速準確的根據(jù)水庫水位進行防洪等工作,存在較大安全隱患。本次設計采用雷達水位計與水尺結合的觀測方式,雷達水位計可迅速準確的記錄水庫水位,且一旦雷達水位計出現(xiàn)故障,仍可根據(jù)水尺進行讀數(shù)。

根據(jù)水庫現(xiàn)狀存在的問題綜合分析,水庫存在安全隱患,為了保證下游居民生命財產(chǎn)的安全,保證水庫的正常防洪及灌溉養(yǎng)殖任務,對水庫進行維修加固是非常必要的。

4 永記水庫維修加固方案

本次永記水庫維修加固設計的主要內容為：

（1）輸水洞工程：更換輸水洞檢修閘門和工作閘門各一扇,閘門采用鑄鐵閘門,尺寸均為1.1 m×1.2 m。更換手自一體螺桿啟閉機兩臺。

（2）壩頂工程：新建壩頂瀝青路面共計503 m,路面寬度為4.70 m,壩頂寬度為4.85 m。本次設計利用既有路面作為基層,上層路面采用70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結構,B0+000～0+021 段兩側設置路沿石,其余段壩頂路單側設置花崗巖路沿石。壩頂增設路燈共計20 盞。

（3）上壩路工程：維修上壩路2 條,共計415 m,其中1#上壩路長度為171 m,路面寬度3 m～4.7 m；2#上壩路長度為244 m,路面寬度3 m～4.5 m。本次設計利用既有路面作為基層,對既有路面坑洼不平處采用瀝青混凝土進行整平,整平后路面鋪設70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結構,兩側新建花崗巖路沿石。

（4）擋墻工程：本次設計拆除重建大壩左側擋墻共計72.86 m,其中43.36 m 為擋墻及護坡的復式結構。擋墻為素混凝土結構,凈高2.5 m,基礎厚度為1 m；新建干砌石護坡43.36 m,厚度為300 mm,坡比為1∶1.5；新建漿砌石固腳41.36 m,尺寸為1 m×1 m。

4.1 輸水洞工程

本次設計更換輸水洞檢修閘門和工作閘門各一扇,閘門采用鑄鐵閘門,閘門寬度1.1 m,高度1.2 m,更換啟閉機兩臺。其中檢修閘門采用SPGZ 型雙向止水鑄鐵閘門,工作閘門采用PGZ 型拱形平面鑄鐵閘門。啟閉機為QL-150 手電兩用螺桿啟閉機。拆除重建啟閉機橫梁兩處,為鋼筋混凝土結構,橫梁尺寸為0.4 m×0.5 m×1.8 m；新建輕型鑄鐵井蓋一座,尺寸為0.92 m×0.62m。

閘門施工時需對原閘門進行拆卸,并拆除閘門附近原二期混凝土,閘門安裝后再重新砌筑二期混凝土。

新建橫梁結構砼采用C30,二期砼采用C35,抗凍等級不低于F200,抗?jié)B等級不低于W6。

閘門需在廠家的指導下進行安裝,施工時需經(jīng)過專業(yè)技術人員先將輸水洞進行臨時封堵后方能施工。

輸水洞封堵的具體施工工藝和方法如下：

1）設備調試水下雙頻通信和錄像及照明系統(tǒng)調試完成方可潛水作業(yè)。

2）潛水員先清理輸水口底部沙石雜物。

3）水下測量清理完的輸水口高度尺寸。

4）現(xiàn)場制作封堵鋼板,鋼板周圈安裝止水膠條及進水平壓閥門。

5）閘門房外安裝起重架并用浮力袋遷移由潛水員指揮調平搬運至攔污柵滑道凹槽里并下放。

6）封堵鋼板到位后潛水員檢查周圈密封情況,鋼板底部擺放1 m 高沙包。

7）待命潛水員著裝待命,能夠及時處理水下潛水員應急。

8）工程驗收確認,提供水下錄像及照片。

9）施工完成后拆除封堵鋼板及沙袋。

輸水洞豎井處工作面較窄,該處施工時主要采用人工施工。

圖2 輸水洞維修布置圖

4.2 壩頂工程

本工程新建壩頂瀝青路面,長度共計為503 m,路面寬度為4.7 m,壩頂寬度為4.85 m,路面總面積為2364.10 m2。

設計利用既有路面作為基層,上層路面采用70mm 厚中粒式瀝青混凝土結構,B0+000～B0+021 段兩側設置路沿石,其余段壩頂路單側設置花崗巖路沿石。設計壩頂高程為22.50 m。

圖3 壩頂路面設計標準斷面圖

設計在壩頂迎水側安裝路燈,壩頂每隔25 m 長度設置一盞路燈,共設置20 盞,路燈安裝在既有鋼筋混凝土防浪墻上,路燈安裝高度為3.0 m,采用普通電線路燈（3 m 燈桿,采用Q235 材質,LED 光源30 W,智能控制器10 A）。

4.3 上壩路工程

工程重建上壩路2 條,共計415 m,其中1#上壩路長度為171 m,路面寬度3 m～4.5 m；2#上壩路長度為244 m,路面寬度3 m～4.7 m。

設計利用既有路面作為基層,對既有路面坑洼不平處采用瀝青混凝土進行整平,整平后路面鋪設70 mm 厚中粒式瀝青混凝土結構,兩側新建花崗巖路沿石。具體斷面圖見圖4。

圖4 上壩路設計標準斷面圖

圖5 素混凝土擋墻標準斷面圖

4.4 擋墻工程

本次設計拆除重建左壩端擋墻共計72.86 m,其中43.36 m為擋墻及護坡的復式結構。擋墻為素混凝土結構,凈高2.5 m,基礎埋深為1 m；新建干砌石護坡43.36 m,厚度為300 mm,坡比為1∶1.5；新建漿砌石固腳41.36 m,尺寸為1 m×1 m。

新建擋墻為素混凝土結構,墻凈高2.5 m。設計墻頂寬度0.5 m,背水坡坡比1∶0.5,墻趾寬度為0.5 m,墻踵寬度為0.30 m,基礎埋深1.0 m；墻背后回填原狀土并夯實。在高出墻基礎高程0.3 m 處及1.3 m 處設置排水管,排水管采用φ110PVC-U 管,進口采用400 g/m2無紡布包裹。

新建干砌石護坡厚度為300 mm,坡比為1∶1.5,護坡段高度為0.8 m～1.8 m。新建漿砌石固腳尺寸為1 m×1 m。注意護坡高度變化處平順銜接。

混凝土采用C30F200 素混凝土結構。混凝土結構每5 m設置一道伸縮縫,縫寬2 cm,聚乙烯閉孔泡沫板填充。漿砌石固腳強度不小于Mu40 ,砌筑采用M10 砂漿,毛石塊徑不小于20 cm,凍融損失率應小于1%。擋墻地基承載力要求不小于100 kPa。

干砌石護坡及漿砌石固腳可利用拆除處理后的漿砌石擋墻塊石作為原材料。

5 結論

（1）根據(jù)調查永記水庫目前輸水洞工作、檢修閘門漏水嚴重,現(xiàn)狀壩頂?shù)缆菲茡p嚴重,缺乏必要的監(jiān)測設施,閘門無法順利關閉及閘門漏水等情況在汛期水庫正常運行時存在較大的安全隱患。

（2）結合永記水庫實際情況,從輸水洞工程、壩頂工程、上壩路工程、擋墻工程等4 個方面對大壩維修加固方案進行分析。

（3）在工程施工階段需要采取針對的施工措施,保障除險加固施工質量。