水库除险加固工程应急修复方案比选及措施

水库除险加固工程应急修复方案比选及措施

黄安华

【关键词】水库；除险加固工程；应急修复；方案比选；措施

1.工程概况

鸡公凸三级水库，于1995年10月动工，至1999年底完工，位于桂林市资源县梅溪镇咸水洞村委，距离梅溪镇、全州县城以及桂林市区的距离分别是22km、47km和143km，总体容量、有效容量和死容量分别为173.4万平方米、161.4万平方米以及2.6万平方米，其具备发电功能及防洪作用，为下游人口的生产生活提供良好保障。

2018年10月2日，鸡公凸三级水库重力坝接触堆石心墙坝的地方突然出现渗漏问题，且渗漏的范围和量不断变大，沿浆砌石体方向呈挑射状延伸。由于主坝、副坝分别使用浆砌石和质心墙堆石作为筑坝材料，造成副坝右坝段与主坝相接处形成较大不均匀沉陷，加之土工膜已老化（已使用近20年），造成副坝土工膜在主坝与副坝接触面部位撕裂，从而引起副坝的渗漏，副坝挡墙下游侧也被大量渗水淘空基础进而引起墙体开裂，同时导致副坝连接主坝段塌陷。

2.水库除险加固工程应急修复方案设计

2.1加固副坝坝体及坝基防渗的处理措施

根据本次副坝出现渗漏险情的实际情况以及原因，本次修复设计采用将下层C20混凝土人工挖孔井桩+上层C20混凝土刺墙作为防渗体替换掉原有变形的副坝上层坝体的方案。为避免土工膜和防渗截水墙之间连接不好的问题发生，保证水库的长久安全运行，本次修复设计会将混凝土的井桩或者刺墙截水墙这两部分安排在副坝坝顶中心线位置，从主坝防渗墙位置至副坝左坝肩位置作为防渗范围。

2.2加固副坝坝顶和坝坡的处理措施

对于副坝坝顶以及坝坡分别出现的开裂和塌陷问题，本方案设计拆除掉位于1620m高程以上区域的坝体，在井桩施工完工之后，将坝坡上、下游表面恢复成干砌石护坡，并做好原有的下坝踏步。等到坝体砌筑工作到达坝顶位置的时候，使用C25混凝土进行坝顶路面的铺设，混凝土的厚度和底层级配碎石垫层的厚度均为0.2m，恢复原有的4处下游坡观测墩。

2.3修补副坝浆砌石挡墙淘空开裂问题的措施

对副坝挡墙所出现的开裂问题，本方案建议使用C20混凝土作为填筑施工的材料，对基础淘空的地方进行修补，并通过灌浆方式修补好挡墙开裂的缝隙，灌浆的长度设置为30m。为有效保证墙体能够顺利排水，应该在进行孔洞填补操作的时候预留出φ50PVC排水管，并在排水管的进口处设置反滤包。

3.水库除险加固工程应急修复方案优化

水库除险加固工程是一项具有综合性特征的工程项目，设计方案不仅需要体现在各个部位采取修复形式上的优越性，而且还应该在技术和经济方面体现先进行，为此，设计工作中将水库除险加固工程应急修复方案进行了综合比对。

3.1第一方案

首先将副坝上层位置出现变形破坏问题的坝体挖出掉，再采用下层C20混凝土人工挖孔井桩+上层C20混凝土刺墙作为防渗体。具体做法是：先将坝段0+112.7m～0+167.8m段出现石体松动问题的副坝塌坝给拆除掉，将坝高降低到1620m位置处，每10m的位置设置一个宽度为2m的马道。接下来，在挖完之后，将C20混凝土人工挖孔井桩和刺墙截水墙设置到副坝坝顶中心线位置处。而对于已经破坏原有功能的土工膜防渗漏体系来说，为保证其能与截水墙有效连接，具有水库长久安全稳定运行使用的能力，方案设计将水墙范围的长度设置为106.3m，范围是从伸入主坝防渗面板处开始，一直到副坝左坝肩位置结束。对于井桩截水墙，则应该设置一、二序孔井桩分别有46个和45个。在井桩截水墙完工之后，位于0+112.7m～0+137.7m坝段区域比较陡峭位置的坝基基岩面井壁之间有可能会出现小缝隙问题，这就需要施工人员进行后期的帷幕灌浆，灌浆时应该保证轴线与井桩轴线一致，在一、二序孔交接位置均匀分布17个灌浆孔均。对位于1620m高程以下主副坝接头部分可以使用C20混凝土刺墙连接主坝防渗墙，并在埋下两道止水铜片。此方案工程建设与移民安置投资共需要花费1228万元。

3.2第二方案

首先将发生变形副坝的损坏坝段到基础位置都挖除掉，然后全部使用C20混凝土刺墙作为防渗体。具体做法是：先将副坝坍塌位置都拆除掉，临时边坡比为1:0.75，每10m的位置设置一道2m宽的马道，并且为保证施工人员的施工安全，应该在边坡位置设置挂钢筋网喷混凝土的支护，混凝土的类型是C20，且厚度在150mm。开挖工作结束后，将刺墙的基础设置为基岩往下深入0.5m进行C20混凝土刺墙的施工，采用分层浇筑的方式，每一层刺墙施工完成后都需要在保证不影响保护刺墙的条件下碾压填筑两侧坝体。为保证防渗体系的正常运转，应该在开挖坝体的时候将土工膜与刺墙通过焊接方式连接在一起并埋入刺墙内。主、副坝之间的接头部位使用C20混凝土刺墙实现与主坝防渗墙的有效相接，并埋设两道止水铜片。此方案工程建设与移民安置投资共需要花费2067万元。

4.水库除险加固工程应急修复方案比选

（1）方案一

优点：导流要求低，不需修建围堰便可进行施工，临时工程量小，枯水期内施工强度较小，施工简单。经过查阅水库运行以来雨情水情资料，施工防汛压力很少。其次相对土石方工程量小，临时征地面积小，对环境影响小，工程投资小。

缺点：井桩与主坝防渗墙接头工作面小，施工技术难度大；由于井桩深度达到将近30米，施工存在一定的安全风险，需要制定可靠科学的施工方案，同时要在照明、通风、抽水、现场防护等方面提供可靠的保障措施。

（2）方案二

优点：可以更为清楚的了解副坝坝体及主、副坝接头处的隐患情况，主副坝接头处理工作面大，施工方便可靠；坝体施工较简单，按常规方法施工即可。

缺点：拆除量大，开挖难度高，临时征地面积大，对环境影响大，工程投资大；混凝土刺墙和新填筑土坝体的沉降不一致，重新填筑后，新填筑体沉降量与老填筑体无法协调，易开裂漏水；由于是全面开挖到基础层，对施工导流要求非常高，在遇到强降雨时，目前大坝的泄洪能力还无法满足需要，可能会导致施工场地重复被淹，增加费用的同时还影响施工进度；副坝与主坝连接处的锥形区下部空间狭小，坝体很难进行碾压。

经过对上述两个修复方案的综合比选，方案一虽然施工技术难度大，安全风险较高，但根据借鉴其他类似项目的施工经验，可以通过制定可靠及科学的施工方案，同时严格落实现场安全措施来避免，同时该方案不需要进行围堰修建就可以进行施工，防汛风险相对较小，其次工在保障达到防渗施工要求下工程需要投资的成本也比较低。方案二虽然可以对隐患情况了解的更为清楚且施工操作简单，并且拆除坝段很高，坝体拆除的工作量比较大，不仅增大工作难度，工程的投资成本过高，还容易因新填筑材料与原有填筑材料的不协调导致漏水问题，同时还会占用大量地面面积，对环境造成严重危害，最为担忧的是防汛风险过大，无法保障施工进度，因此，本次推荐鸡公凸三级水库应急修复工程使用方案一。

5.结束语

综上所述，通过对水库除险加固工程应急修复方案的优选比较，按照相关施工建设标准进行施工，该水库大坝的最终修复结果符合相关施工要求，能够满足其原有的水库除险加固工程的预期目标。

【参考文献】

[1]东柏涧水库除险加固设计及方案比选[D].河北工程大学,2015.

[2]乌兰图雅.浅析阿贵图水库除险加固工程方案比选及效益分析[J].内蒙古水利,2015(1):32-33.

[3]刘少丽,杜好,连惠瑶.卧虎山水库除险加固工程放水洞加固设计方案比选[C]//中国水利学会学术年会.2008.

作者简介：黄安华（1975-），男，本科学历，工程师职称，主要从事水工建筑物施工、运行、维护管理等方面研究。