□趙中華 □苗 驥（新蔡縣水利局）

1 工程概述

臥虎山水庫(kù)位于濟(jì)南市南部山區(qū)的玉符河上游，是一座具有防洪、灌溉和城市供水功能為一體的大型水庫(kù)，屬黃河水系，流域面積557 km2。該庫(kù)始建于1958年，是濟(jì)南市惟一一座大型水庫(kù)，總庫(kù)容1.04億m3（安全鑒定結(jié)論），興利庫(kù)容0.62億m3，興利水位為130.50m，水庫(kù)工程距津浦鐵路16.20km，距黃河入口處44.50 km，距濟(jì)南市區(qū)25 km，位置十分重要。該水庫(kù)是集防洪、灌溉、城市供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖于一體的水利樞紐工程，歷年來(lái)都發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

放水洞位于水庫(kù)大壩右岸，1960年建成，全長(zhǎng)188.00m，放水洞采用漿砌石城門(mén)洞型廊道，廊道寬2.66m，高3.00m，拱圈半徑1.33m；內(nèi)置混凝土管，混凝土管內(nèi)徑為1.50m，混凝土管外徑為2.54m。進(jìn)口底高程108.00m，出口底高程為105.38m。在上游壩肩設(shè)有一豎井，內(nèi)徑2.50m，內(nèi)設(shè)1.50m×1.80m平板鋼閘門(mén)。最大流量為9m3/s。

此次除險(xiǎn)加固的主要目的是消除廊道滲漏對(duì)壩體安全的威脅，同時(shí)保證放水管道具備供水功能。

2 工程中存在的病險(xiǎn)情況

一是壩下漿砌石廊道存在多處環(huán)向裂縫，外周的壩體土通過(guò)廊道砌縫和裂縫被滲透水流帶入埋涵內(nèi)，廊道周圍的壩體已經(jīng)形成空洞，對(duì)大壩安全構(gòu)成潛在威脅，繼續(xù)發(fā)展下去極有可能發(fā)生垮壩的惡性事故。二是鋼筋混凝土輸水管道歷經(jīng)兩次加固，損壞現(xiàn)象仍然嚴(yán)重：經(jīng)檢測(cè)，混凝土保護(hù)層厚度不滿足規(guī)范要求，內(nèi)部鋼筋銹蝕嚴(yán)重，混凝土強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求；三是輸水管道管節(jié)接口混凝土套環(huán)開(kāi)裂，混凝土鼓起剝落；鋼管段銹蝕嚴(yán)重，銹蝕深度達(dá)3.00mm。四是放水洞無(wú)檢修閘門(mén)，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕、電氣設(shè)備老化。

3 加固方案的選取

3.1 方案一：高壓噴射灌漿廊道加固及更換混凝土輸水管為鑄鐵管方案

該方案采用在壩體外進(jìn)行高壓噴射灌漿，對(duì)廊道外周的壩體進(jìn)行加固和封堵槳砌石埋涵的裂縫等形成的滲漏通道。同時(shí)，鑒于現(xiàn)狀廊道內(nèi)斷面尺寸為2.66m×3.00m，有一定的空間進(jìn)行施工作業(yè)。整修廊道墻體，封堵廊道裂縫，在廊道內(nèi)側(cè)墻壁進(jìn)行全斷面鑿毛清理，鑿除厚度約2 cm，新修5 cm厚水泥砂漿抹面。將損壞嚴(yán)重的混凝土輸水管道拆除、更換。考慮到將來(lái)埋涵和管道維修方便，縮短安裝工期，輸水管道選用成型的承插式球墨鑄鐵管，規(guī)格為DN1400mm，壁厚17.10mm，每6m一節(jié)。出口管徑漸變?yōu)镈N1000，出口段選用焊接鋼管，工作閥門(mén)布置在出口段工作閥室內(nèi)，并配備檢修吊，閥門(mén)選用電動(dòng)蝶閥，型號(hào)為DTD341X-6，公稱直徑為DN1000mm，公稱壓力PN0.60MPa。

在放水洞進(jìn)口處新修進(jìn)水塔及啟閉機(jī)房等建筑物，通過(guò)引橋與岸坡相連，放水洞進(jìn)口設(shè)置固定攔污柵。塔架內(nèi)設(shè)事故檢修閘門(mén)，以滿足放水洞檢修及出口工作閥門(mén)維護(hù)更換要求。進(jìn)口塔架與現(xiàn)漿砌石廊道之間采用新修鋼筋混凝土廊道相接。

3.2 方案二：壩體開(kāi)挖廊道加固及更換混凝土輸水管為鑄鐵管方案

開(kāi)挖漿砌石廊道外圍壩體土，在廊道外側(cè)新修0.40m厚混凝土襯砌，再按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求重新填筑放水洞周邊壩土體。對(duì)現(xiàn)廊道內(nèi)側(cè)墻壁的加固處理、現(xiàn)混凝土輸水管道拆除更換、在放水洞進(jìn)口處新修進(jìn)水塔及啟閉機(jī)房等建筑物，結(jié)構(gòu)及布置均同方案一。

3.3 方案三：新建放水洞方案

在右岸山體內(nèi)新建一條輸水隧洞，采用城門(mén)洞型，洞寬2.00m，洞高3.00m，頂拱中心角為120°，頂拱半徑為1.15m，總長(zhǎng)519.00m，全斷面混凝土襯砌。在滿足閘室穩(wěn)定、方便運(yùn)行檢修的基礎(chǔ)上，選擇上游右岸合適的位置新建鋼筋混凝土進(jìn)水塔，上游連接進(jìn)口引水渠，下游連接干渠?，F(xiàn)有放水洞作為施工期導(dǎo)流洞使用，待輸水隧洞施工完成后，對(duì)上游100.00m范圍內(nèi)砌石廊道進(jìn)行全斷面封堵。

4 加固方案的分析比較

4.1 功能和安全方面

方案一是在壩體外對(duì)漿砌石廊道進(jìn)行高壓旋噴灌漿加固，以封堵壩體向埋涵內(nèi)的滲漏通道，消除威脅大壩滲透穩(wěn)定的安全隱患，解決放水廊道的滲漏問(wèn)題，排除險(xiǎn)情。但全斷面高噴鑿孔對(duì)壩體土擾動(dòng)較大，容易出現(xiàn)難以預(yù)知的問(wèn)題。方案二可消除威脅大壩滲透穩(wěn)定的安全隱患，解決放水廊道的滲漏問(wèn)題，排除險(xiǎn)情?？梢詮氐捉鉀Q砌石廊道裂縫、提高廊道抗?jié)B漏能力，效果較好，但開(kāi)挖壩體挖方、填方量均較大，壩體回填碾壓質(zhì)量要求較高。方案三徹底消除威脅大壩滲透穩(wěn)定的安全隱患，排除險(xiǎn)情。

4.2 施工設(shè)計(jì)方面

4.2.1 方案一

主體建筑物洞內(nèi)外施工內(nèi)容、工序、工期為：混凝土涵管和鎮(zhèn)墩拆除1個(gè)月；2座閘閥拆除0.50個(gè)月；洞內(nèi)壁漿砌石勾縫處理1個(gè)月；鎮(zhèn)墩澆筑、鋼管及閘閥安裝1個(gè)月；進(jìn)出口塔架閘房施工1.50個(gè)月；上游坡涵洞頂部灌漿不占直線工期等，冬季考慮洞內(nèi)工程施工，不中斷施工。以上共計(jì)施工總工期約需5個(gè)月。選擇枯水期10年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)。臥虎山水庫(kù)目前僅有放水涵洞和溢洪道兩個(gè)泄水建筑物。根據(jù)施工進(jìn)度安排，現(xiàn)有放水涵洞改建考慮利用枯水期進(jìn)行，期間洞口修建圍堰擋水，水庫(kù)低位唯一的泄水通道被堵死，施工最初期可利用自身的庫(kù)容進(jìn)行調(diào)蓄，水位上漲到一定高度后，只有依靠溢洪道泄流。因此，該方案的導(dǎo)流方式則為圍堰擋水、溢洪道泄流。

經(jīng)計(jì)算，該水庫(kù)一個(gè)枯水期來(lái)流量>2500萬(wàn)m3，相應(yīng)庫(kù)水位為122.50m，比溢洪道進(jìn)口堰頂高程121.00m高出1.50m。因此，在10年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水下，施工期間溢洪道必然要過(guò)流。這樣一來(lái)，圍堰高度則很大，填筑量必然很多。根據(jù)放水洞上游地形地質(zhì)特點(diǎn)，圍堰采用土石圍堰，由工程開(kāi)挖的土石渣料“進(jìn)占法”填筑而成，堰基采用高壓旋噴墻防滲。經(jīng)布置，圍堰長(zhǎng)度達(dá)183m。堰頂高程122.50m，最大高度14.50m。

4.2.2 方案二

主體建筑物洞內(nèi)外施工內(nèi)容、工序、工期為：壩體開(kāi)挖1個(gè)月、涵洞外壁混凝土澆筑1個(gè)月；洞內(nèi)混凝土涵管拆除、管下混凝土墩拆除1個(gè)月；2座閘閥拆除0.50個(gè)月；洞內(nèi)壁漿砌石勾縫處理1個(gè)月；鎮(zhèn)墩澆筑、鋼管及閘閥安裝1個(gè)月；進(jìn)出口塔架閘房施工1.50個(gè)月；壩體1.50個(gè)月等，冬季考慮洞內(nèi)工程施工，不中斷施工。以上共計(jì)施工總工期約需8.50個(gè)月。該方案施工導(dǎo)流方式、建筑物型式、規(guī)模等基本類似于方案一，只是在圍堰平面布置上稍作調(diào)整。

4.2.3 方案三

該方案施工程序?yàn)椋撼隹陂_(kāi)挖及支護(hù)—洞身開(kāi)挖—洞身襯砌。出口開(kāi)挖及支護(hù)需要1個(gè)月，然后從出口單工作面進(jìn)行洞身開(kāi)挖，開(kāi)挖需要7個(gè)月，洞身完成后，從進(jìn)口段向出口段進(jìn)行全斷面襯砌，需要7個(gè)月。進(jìn)口部分塔架施工于第一年訊后開(kāi)始，土石開(kāi)挖2個(gè)月。冬季過(guò)后，開(kāi)始澆筑混凝土及安裝閘門(mén)及啟閉機(jī)，第二年汛前完工，具備下閘擋水條件。塔架部分施工總工期6個(gè)月，不占直線工期。該方案完成全部新建放水洞工程的總工期為15個(gè)月。本方案導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇洪水。該方案施工導(dǎo)流條件較好，施工期間可以利用清淤后的原放水涵洞和溢洪道過(guò)流，施工導(dǎo)流方式簡(jiǎn)單。導(dǎo)流建筑物僅為新建放水涵洞進(jìn)口前的施工臨時(shí)圍堰。為保證泄水通暢，加大輸水能力，應(yīng)對(duì)原放水涵洞洞前和洞內(nèi)清淤。

根據(jù)新放水涵洞豎井前地形條件和水工建筑物特點(diǎn)，為了減少圍堰填筑量，先利用預(yù)留引渠部分區(qū)段構(gòu)筑臨時(shí)圍堰擋水，完成放水涵洞前豎井部分工程；再利用枯水期將臨時(shí)圍堰拆除，同時(shí)挖除引渠預(yù)留部分，完成進(jìn)口引渠工程。圍堰為半填半挖斷面形式，下部為巖基，穩(wěn)定性好，堰基采用帷幕灌漿防滲，堰體采用漿砌石擋墻防滲；上部采用工程開(kāi)挖土石混合渣料堆筑而成。圍堰堰頂高程122.50m，最大高度10.00m。

4.3 工程投資方面

3種方案主體工程投資及臨時(shí)工程投資比較見(jiàn)表1。

表1 三種方案工程投資表

5 加固方案的選定

通過(guò)工程布置、施工工期、施工導(dǎo)流、工程投資及工程的安全性等多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案三既能夠從根本上解決放水洞廊道的滲漏問(wèn)題，消除大壩滲透穩(wěn)定的安全隱患，施工導(dǎo)流風(fēng)險(xiǎn)最小，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)更方便運(yùn)行管理。因此本次加固推薦方案三即新建放水洞方案為設(shè)計(jì)方案。