趙凝凝

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

陽(yáng)坡水庫(kù)位于臨縣湫水河上游，距陽(yáng)坡村約1 km，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。陽(yáng)坡水庫(kù)所在區(qū)域?yàn)榇箨懶詺夂?，氣候干燥，流域?nèi)降雨量較少，洪澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，壩址設(shè)計(jì)灌溉面積0.153萬(wàn)hm2，灌溉保證率50%，壩址控制流域面積251 km2，流域長(zhǎng)度24.8 km，除險(xiǎn)加固后總庫(kù)容為1 794 m3。陽(yáng)坡水庫(kù)于1958年4月開(kāi)始動(dòng)工興建，1959年水庫(kù)竣工蓄水后，發(fā)現(xiàn)壩下游有部分滲漏，1960年投入使用，運(yùn)行期間工程一直存在諸多問(wèn)題，帶病運(yùn)行，雖然經(jīng)過(guò)多次加固和兩次改擴(kuò)建，樞紐建筑物仍存在不同程度的安全隱患。按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求，在分析了水庫(kù)原設(shè)計(jì)、工程現(xiàn)狀資料的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固尤為必要。

陽(yáng)坡水庫(kù)主要由大壩、溢洪道、輸水洞等建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高為30.2 m，壩頂長(zhǎng)705 m，寬5.0 m。溢洪道布置于大壩右岸，為開(kāi)敞式溢洪道。輸水洞位于右岸坡壩下，由取水臥管及漿砌石涵洞組成。

2 輸水洞現(xiàn)狀

輸水洞位于右岸坡壩下，進(jìn)口距大壩垂直距離大約為120 m，長(zhǎng)172 m，由取水臥管及漿砌石涵洞組成。涵洞斷面形式采用矩形，長(zhǎng)130 m，縱坡1%，進(jìn)口底高程1 002.3 m，出口底高程1 001.0 m，設(shè)計(jì)流量5 m3/s，其斷面為1.8 m×1.8 m。進(jìn)水口形式采用斜坡式臥管，管長(zhǎng)42 m，進(jìn)口處設(shè)15層斜拉式閘，共30孔，由于庫(kù)區(qū)淤積問(wèn)題長(zhǎng)期存在，現(xiàn)已有5層作了永久性封閉，臥管底部有一混凝土消力池與漿砌石無(wú)壓拱形涵洞相連接，消力池深1.6 m，長(zhǎng)7.5 m。

3 輸水洞工程地質(zhì)條件

工程區(qū)位于鄂爾多斯斷塊與呂梁—太行斷塊交界附近，次級(jí)構(gòu)造單元為鄂爾多斯斷塊興縣—石樓南北向褶帶東部。工程區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.45 s，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。

輸水涵洞是壩下漿砌石涵洞，取水臥管及部分涵洞建設(shè)在基巖之上，其余涵洞的基礎(chǔ)坐于第四系河床覆蓋層上。據(jù)水庫(kù)觀測(cè)，多年以來(lái)涵洞所穿過(guò)的壩體附近不斷發(fā)生壩面沉陷現(xiàn)象，說(shuō)明壩體沉陷與涵洞有關(guān)?？辈熘邪l(fā)現(xiàn)，洞頂和兩壁（主要是右壁）共計(jì)有44處滲水，涵洞伸縮縫處滲水較嚴(yán)重，局部出現(xiàn)射流現(xiàn)象，洞身也有滲水。滲水處多殘留灰綠色和淺黃色泥土（表面為黃色，下面為灰綠色），堆積厚度0.5～3.0 cm。在洞壁取樣進(jìn)行顆粒分析后發(fā)現(xiàn)，其粒度以粉粒為主，含部分砂粒和粘粒，顆粒組成與壩體土相近，但砂粒含量較壩體土多。涵洞右壁出現(xiàn)大面積灰白色鈣質(zhì)堆積物，即所謂“淌白漿”現(xiàn)象，說(shuō)明在庫(kù)水位較高時(shí)，涵洞內(nèi)漿砌石曾發(fā)生過(guò)較大滲漏，在滲漏過(guò)程中滲透水流將水泥砂漿中的鈣質(zhì)成分溶蝕攜帶，是一種特殊的物理化學(xué)滲透變形破壞，其結(jié)果是造成漿砌石強(qiáng)度的降低。

4 輸水洞存在問(wèn)題

一是輸水洞取水臥管的進(jìn)口閘門(mén)、啟閉機(jī)年久失修，存在安全隱患。臥管的進(jìn)水口控制閘門(mén)是鋼筋混凝土閘門(mén)，沿斜坡滑動(dòng)啟閉。自重較大且年久銹蝕，滑動(dòng)阻力大，高水頭關(guān)閉非常困難，從而使涵管內(nèi)水流由無(wú)壓變?yōu)橛袎?，威脅到輸水涵洞的安全，且閘門(mén)止水破壞，漏水嚴(yán)重。

二是輸水涵洞建成近50年，從涵洞洞內(nèi)滲水、洞壁殘留泥土和洞上方壩體反復(fù)發(fā)生壩面沉陷等現(xiàn)象分析，漿砌石涵洞存在滲漏問(wèn)題是輸水涵洞上方壩體沉陷問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因。涵洞洞身漿砌石存在“淌白漿”現(xiàn)象，鈣質(zhì)流失嚴(yán)重。分縫處止水已破壞，在滲透水流作用下，壩體土被滲透水?dāng)y帶至涵洞內(nèi)，壩體土不斷從涵洞漿砌石裂縫中流失而發(fā)生接觸流失，洞頂與洞身壩體土的接觸沖刷破壞，導(dǎo)致涵洞上部的大壩下游壩坡多次出現(xiàn)塌陷。洞身有裂縫，局部存在射流。

三是涵洞與壩體土間沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何工程處理，多年來(lái)涵洞上部壩體土不斷的發(fā)生沉陷，壩面經(jīng)常形成深20～50 cm、長(zhǎng)5～8 m的塌陷坑。每次發(fā)生塌陷后，水庫(kù)管理處都對(duì)其進(jìn)行開(kāi)挖并回填夯實(shí)。通過(guò)在下游馬道涵洞上方布置豎井進(jìn)行勘察，在井深3.4 m范圍內(nèi)全部為塊碎石，粒徑在10～20 cm間，碎石級(jí)配不良。

5 輸水洞加固方案設(shè)計(jì)

5.1 輸水涵洞加固設(shè)計(jì)

針對(duì)涵洞洞身漏水嚴(yán)重、強(qiáng)度較低的問(wèn)題，本次工程設(shè)計(jì)擬對(duì)涵洞進(jìn)行防滲處理，并對(duì)涵洞上方壩體土進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，以保證從根本上解決由漿砌石涵洞的滲漏問(wèn)題導(dǎo)致的涵洞上方壩面沉陷，及大壩安全的工程地質(zhì)問(wèn)題。擬在涵洞內(nèi)壁做C25鋼筋混凝土襯砌，其中頂拱及側(cè)墻鋼筋混凝土厚為250 mm，底板原為300 mm厚的鋼筋混凝土，本次加設(shè)150 mm厚鋼筋混凝土，即加固后底板厚為450 mm。頂拱范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿。襯砌后的斷面凈尺寸為高1.4 m，寬1.3 m，縱坡為1%，進(jìn)口高程相應(yīng)調(diào)整為1 002.45 m，出口高程調(diào)整為1 001.15 m。經(jīng)核算，加固后的斷面尺寸仍可滿(mǎn)足5.0 m3/s的供水流量。壩下涵洞襯砌斷面小，作業(yè)空間狹窄，施工難度大，采用混凝土0.8 m3攪拌機(jī)拌制，水平運(yùn)輸采用機(jī)動(dòng)翻斗車(chē)，泵送混凝土入倉(cāng)。

另外，為了解決洞頂壩體土存在的接觸沖刷問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)決定在輸水涵洞出口洞臉處設(shè)置反濾層，用以隔絕壩體土隨滲流的流失。

5.2 取水臥管進(jìn)水口閘門(mén)及啟閉設(shè)備更新

本次除險(xiǎn)加固前輸水洞進(jìn)水口形式為斜坡式臥管，管長(zhǎng)42m，縱坡1∶1.5，取水臥管頂部高程1029.0m，臥管底部混凝土消力池與漿砌石無(wú)壓拱形涵洞相接，消力池尺寸深1.6 m，長(zhǎng)7.5 m，設(shè)計(jì)流量5 m3/s。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察和分析，除進(jìn)水口處閘門(mén)及閘門(mén)槽因多年使用破損嚴(yán)重，均已銹蝕，難于運(yùn)用外，臥管管身及其末端消力池仍能滿(mǎn)足工程運(yùn)用要求，故本次設(shè)計(jì)只將取水臥管閘門(mén)由原有鋼筋混凝土閘門(mén)改為平板鋼閘門(mén)，并對(duì)閘門(mén)槽及啟閉設(shè)備進(jìn)行更新。

更新后的輸水洞取水臥管平板閘門(mén)由面板、支承輪、封水及吊耳等構(gòu)件組成，采用條型止水橡皮做上游四周封水。輸水洞取水臥管進(jìn)口設(shè)置20孔平板閘門(mén)以適應(yīng)在不同水頭下取水。這樣可以根據(jù)不斷變化的水頭來(lái)確定開(kāi)啟不同高程上的閘門(mén)，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定所需開(kāi)啟的閘門(mén)數(shù)量。該閘門(mén)采用滑動(dòng)式平板鋼閘門(mén)，采用靜水啟閉，其孔口尺寸0.5 m×1.0 m，閘門(mén)啟門(mén)高度30 m，所有閘門(mén)共用2臺(tái)30 kN的手拉葫蘆單吊點(diǎn)起吊。

5.3 輸水洞取水臥管攔污柵

為確保進(jìn)入輸水洞的水為清水，并從工程實(shí)際考慮，選擇備用4扇攔污柵，當(dāng)開(kāi)啟輸水洞取水臥管平板閘門(mén)時(shí)，可以將攔污柵放進(jìn)門(mén)槽內(nèi)進(jìn)行工作。攔污柵的結(jié)構(gòu)由柵格和角鋼焊接而成，其開(kāi)啟與清污均由人工進(jìn)行操作。

5.4 更新后閘門(mén)與啟閉機(jī)的運(yùn)行與維修管理

閘門(mén)與啟閉機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)合格后即可投入運(yùn)行，運(yùn)行前應(yīng)建立操作規(guī)程和崗位責(zé)任制度；管理單位應(yīng)指派專(zhuān)人負(fù)責(zé)閘門(mén)與啟閉設(shè)備的管理、運(yùn)行及維修；管理人員必須熟悉閘門(mén)與啟閉機(jī)的性能及安全操作步驟；閘門(mén)與啟閉機(jī)的運(yùn)行應(yīng)建立值班日記，詳細(xì)記錄運(yùn)行情況，尤其是各種開(kāi)度下閘門(mén)振動(dòng)的聲音等；閘門(mén)啟閉時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員不得少于兩人，運(yùn)行中工作人員不得離開(kāi)工作崗位；運(yùn)行前檢查啟閉機(jī)周?chē)烷l門(mén)上有無(wú)障礙物，并進(jìn)行清除；冬季閘門(mén)漏水造成門(mén)葉上有冰凍時(shí)，啟閉閘門(mén)前應(yīng)對(duì)影響啟閉運(yùn)行的結(jié)冰清除干凈，否則不能開(kāi)啟和關(guān)閉閘門(mén)；嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章操作。對(duì)閘門(mén)與啟閉設(shè)備要勤維修，基本做到一年一小修，三年一大修。經(jīng)?？撮l門(mén)的止水裝置是否正常，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理；發(fā)現(xiàn)閘門(mén)有局部銹蝕時(shí)，應(yīng)及時(shí)除銹并進(jìn)行防腐處理，以防閘門(mén)繼續(xù)銹蝕；檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部分、行走支承部分活動(dòng)是否靈活；及時(shí)清除閘門(mén)與啟閉機(jī)上的污物、柴草。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上除險(xiǎn)加固工程措施，解決了涵洞洞身漏水嚴(yán)重、強(qiáng)度較低等問(wèn)題，消除了陽(yáng)坡水庫(kù)輸水洞段存在的重大安全隱患，確保了水庫(kù)的安全運(yùn)行。