于厚文

(遼寧省水利廳，沈陽 110003)

1 工程概況

柴河水庫位于遼寧省鐵嶺市境內，距鐵嶺市12km，是一座以防洪、灌溉、工業(yè)和城市供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚綜合利用的大型水利樞紐工程。水庫為大(2)型水庫，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，水庫按100年一遇洪水設計，10000年一遇洪水校核。水庫總庫容6.36億m3。

柴河水庫工程于1972年10月開工，1974年底基本建成，水庫樞紐工程包括攔河壩、溢洪道、泄洪洞和水電站等。1976年3月～1977年6月進行了可能最大洪水保壩和土壩補強施工。2007年進行除險加固，2010年9月除險加固工程通過驗收。

2 加固前攔河壩防護狀況

柴河水庫自建成蓄水后，攔河壩陸續(xù)出現(xiàn)漏水、滑坡等質量事故，期間雖然經(jīng)過9次補強，但始終未徹底解決問題。為徹底解決攔河邊坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求等問題，2003年11月遼寧省水利水電勘測設計研究院編制完成了《柴河水庫安全分析評價報告》，詳細闡明了水庫攔河壩等存在的主要問題，2005年5月水利部大壩安全管理中心以壩函［2005］989號批準了柴河水庫為三類壩，2006年6月，遼寧省發(fā)展與改革委員會以遼發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2006〕470號文對除險加固工程初步設計報告進行批復。2007年除險加固前攔河壩防護狀況描述如下。

a.上游壩坡:102m高程以上干砌石護坡石料風化、破壞嚴重;90～102m高程無壩坡防護結構;90m高程以下部分壩段出現(xiàn)深坑。

b.下游壩坡:碎石護坡出現(xiàn)不均勻沉陷，右側局部隆起，東側局部塌陷，壩體橫向、縱向排水設施，馬道及81m高程平臺破損較重。

c.壩頂:防浪墻上游平臺為磚砌體，表面為水泥砂漿抹面，砂漿抹面出現(xiàn)一定數(shù)量龜裂及表面剝蝕，部分砌體破壞，2004年對防浪墻墻體剝蝕部位采用水泥砂漿修補;壩頂路面多處出現(xiàn)龜裂，有5條貫穿橫縫，且分布比較均勻，路面局部破損，起伏不平。

d.壩端岸坡:僅上游壩坡右側有漿砌石擋墻，該擋墻用于碼頭平臺防護，且破壞嚴重。上游壩坡左側、下游壩坡左右側與山體邊坡連接處均未考慮岸坡防護，多年來因沖刷形成多處滑塌，雜草叢生。左右壩端(指壩頂交通路以上)沒有防護工程，經(jīng)常發(fā)生巖石脫落、滑坡現(xiàn)象。

3 加固后攔河壩防護系統(tǒng)

柴河水庫除險加固工程攔河壩防護系統(tǒng)由攔河壩上游護坡、下游護坡、壩頂防護和與其相關聯(lián)的左右壩端岸坡防護組成，目的是確保大壩安全運行、經(jīng)濟、美觀。本次加固遵照設計，多方借鑒，全面考慮，周密決策，最終形成一個攔河壩防護系統(tǒng)，該系統(tǒng)由上游壩坡防護子系統(tǒng)、下游壩坡防護子系統(tǒng)、壩端岸坡防護子系統(tǒng)和壩頂防護子系統(tǒng)組成，從而在攔河壩區(qū)域形成一個全封閉系統(tǒng)。

3.1 上游壩坡防護子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由90m高程以下、90～102m高程和102m高程以上壩坡三部分組成。90m高程以下壩坡在加固范圍內采用水下拋石方法進行加固，即拋石固腳，水下拋石采用網(wǎng)格法，加工制造專門的拋石平臺和拋石船，石料從右岸碼頭通過拋石船運送到需拋填部位，拋石船定位和測量通過拋石平臺控制，拋石平臺根據(jù)網(wǎng)格布設進行移動(見圖1)。90～102m高程壩坡及平臺進行全斷面干砌石防護，拆除原來隨機堆石和淤泥雜物等，選留可利用石料分段集中堆放，壩坡整平后鋪填砂礫料墊層，分段、分層進行干砌石砌筑。102m高程以上干砌石護坡進行局部翻修，對風化嚴重、長樹、草和變形等部位確定處理范圍并標識，砌筑時要保證與原有砌石接合緊密，石料色澤盡量保持一致。上游壩坡通過分部位、分階段施工形成一個滿足設計要求的防護體系，從而確保上游壩坡穩(wěn)定和安全。

圖1 上游壩坡水下拋石護腳

3.2 下游壩坡防護子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由碎石護坡、縱橫向排水溝、馬道、81m高程平臺及排水明渠五部分組成。碎石護坡分為三道工序，第一道工序對整個下游壩坡長草部位進行清理，清到原砂礫料為準。第二道工序對原壩坡隆起部分清除多余護坡碎石，對塌陷部位回填碎石，不管清除還是回填都要保證碎石厚度不小于10cm。第三道工序為碎石鋪筑，碎石顏色為粉紅色，厚度為20cm，碎石強度、粒徑要滿足設計要求(見圖2)。預制安裝縱橫向排水溝，在粉紅色碎石鋪筑前就要進行安裝，為保證壩坡排水順暢，在縱向排水溝上游側設置排水孔。馬道拆除重新澆筑混凝土。81m高程平臺重新整修。增設一條全長550m的排水明渠，將壩坡縱橫向排水全部排入排水明渠內。通過本次加固后下游壩坡平整、安全穩(wěn)定、顏色美觀、排水通暢。

圖2 下游壩坡防護系統(tǒng)

3.3 壩端岸坡防護子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由上游岸坡防護、下游岸坡防護、左壩端防護和右壩端防護四部分組成。岸坡防護是指與壩坡相連部分，壩端是指壩頂路面以上大壩端部。上游岸坡防護右岸在原漿砌石擋墻增設一層鋼筋混凝土面板，左岸新建重力式混凝土擋土墻(見圖3)。下游岸坡防護左右兩側均為混凝土網(wǎng)格草皮護坡(見圖4)。鑿除左壩端山坡裸露巖面處的活動巖石，采用植被綠化錨固技術對巖石邊坡進行保護處理。同樣鑿除山右壩端坡裸露巖面處的活動巖石，然后采用錨固和塑石及綠化相結合防護措施。

圖3 上游壩坡左岸坡和壩端防護

圖4 下游壩坡右岸坡和壩端防護

3.4 壩頂防護子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由防浪墻上游平臺、防浪墻和壩頂交通路(包括左右岸廣場)三部分組成。拆除防浪墻上游平臺，新建混凝土平臺。壩頂交通路先用碎石對坍塌部位找平，然后鋪筑瀝青混凝土路面，重新修筑路面下游側路緣石。

4 經(jīng)驗與建議

4.1 經(jīng)驗

a.前期做好初步設計，實施合理設計優(yōu)化。設計是攔河壩防護系統(tǒng)建立的根基，首先要做好初步設計階段攔河壩防護設計，《柴河水庫除險加固工程初步設計報告》在2006年5月完成，歷經(jīng)19年的調研、論證和數(shù)據(jù)分析，該報告詳細計算壩頂高程、上游壩坡穩(wěn)定等，并進行相應加固設計和整修設計。其次在實施過程中進行部分設計優(yōu)化，在初設時沒有完全確定新技術、新材料和方案推出的情況下，在壩端防護結構、工藝及材料等方面及時進行合理設計優(yōu)化。

b.切實做好招標工作，控制工程造價不超概算。編制招標文件期間，項目法人組織設計，監(jiān)理和招標代理共同對包括攔河壩在內的工程量清單項目進行細致分析、研究。為了保證清單項目實施時具有操作性，技術具有先進性，首先要做好防護型式的選擇和確定工作，其次在型式確定后詳細制定分項工程項目等。工程量清單是整個攔河壩防護系統(tǒng)構成的主要依據(jù)，在確定清單的同時要嚴格按照初步設計中項目設置造價，不能超過批準概算。

c.結合防護工程性質，統(tǒng)籌兼顧內外質量，使工程與周邊環(huán)境一體化。攔河壩防護系統(tǒng)在滿足工程運行安全前提下更要注重美觀，做到與周邊自然環(huán)境和諧共存。上游壩坡及其岸坡是攔河壩防護主體。下游壩坡及其岸坡主要起保護壩坡穩(wěn)定和排水作用，可以考慮美觀，因此在碎石粒徑和顏色方面進行優(yōu)化。壩端防護主要是保證山坡穩(wěn)定，因此內在和外在結構進行統(tǒng)籌設計，實現(xiàn)了生態(tài)防護和景觀塑石在水庫除險加固工程上的應用。

d.體現(xiàn)防護系統(tǒng)防護型式多樣化，改變傳統(tǒng)的單一型式。傳統(tǒng)防護型式一般為干砌石、漿砌石和混凝土等，而柴河水庫除險加固工程攔河壩防護采用了干砌石、拋石、混凝土面板、漿砌石、混凝土重力式擋土墻、碎石(彩色碎石和普通碎石)、網(wǎng)格草皮、生態(tài)植被和塑石景觀等九種型式，構建了多樣化的攔河壩防護系統(tǒng)。

4.2 建議

柴河水庫除險加固工程竣工近四年，攔河壩防護在遼寧省乃至全國水利行業(yè)頗具影響力，充分顯示該系統(tǒng)具有安全性高、型式多樣、結構合理、外觀優(yōu)美等優(yōu)點，特別是在強調水文化和生態(tài)環(huán)境的形勢下，不論是水庫除險加固還是新建水庫及所有水利工程，在設計時應有防護系統(tǒng)的理念，形成常態(tài)化、標準化，在實施時結合實際條件，認真研究，合理設置，真正實現(xiàn)水利工程與自然環(huán)境渾然一體。■