尹宏偉

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

赤坳水庫(kù)主壩除險(xiǎn)加固工程方案比選

尹宏偉

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

赤坳水庫(kù)是一座集供水、防洪于一體的綜合利用水利工程。建于1978年，水庫(kù)建成運(yùn)行已近30年，未進(jìn)行過(guò)除險(xiǎn)加固，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，目前已出現(xiàn)主壩壩體滲漏、主壩壩體抗滑安全系數(shù)偏低等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)主壩不同加固方案進(jìn)行比選并進(jìn)行加固工程施工布置，保證了庫(kù)區(qū)和周邊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

主壩加固；方案比選；赤坳水庫(kù)

1 工程概況

赤坳水庫(kù)位于深圳市龍崗區(qū)坪山河上游支流，始建于1978年，1983年開(kāi)始蓄水運(yùn)行，1985年竣工驗(yàn)收。工程主要任務(wù)是以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電等功能；隨著城市建設(shè)高速發(fā)展，1995年以后，水庫(kù)已轉(zhuǎn)變?yōu)榧┧?、防洪、調(diào)蓄為一體的城市供水水庫(kù)。水庫(kù)主要建筑物包括主壩（含溢流壩）、主壩輸水涵管、副壩、壩后水電站等，后期修建了倒虹吸輸水管、大鵬引水支線(xiàn)應(yīng)急工程泵站、大鵬半島支線(xiàn)（供水）工程輸水（管）隧洞等。

主壩位于水庫(kù)西面，主壩為重力式漿砌石壩，由溢流壩段和非溢流壩段組成，壩體偏上游側(cè)設(shè)有混凝土防滲墻，平均厚度1.0m。主壩壩頂高程85.1m，防浪墻頂高程86.1m，壩頂長(zhǎng)195m，最大壩高39.1m，壩頂寬度2.7～4.3m。主壩上游壩坡1∶0.1，下游壩坡分2級(jí)，在70m高程處設(shè)有一級(jí)寬1.65m的平臺(tái)；自上而下坡比為1∶0.69，1∶0.68。溢流壩段位于主壩中部，為非真空溢流堰面，總寬30m，凈寬25m。設(shè)橋墩4個(gè)，由工作橋連接大壩，不設(shè)閘門(mén)。

2 主壩水文地質(zhì)情況

主壩壩址位于河谷最窄處，寬約70m，原地面高程53.0m，呈較開(kāi)闊的不對(duì)稱(chēng)“U”型河谷。壩址區(qū)地下水主要有松散土層孔隙水和塊狀巖類(lèi)裂隙水兩種類(lèi)型。發(fā)育的上部覆蓋層主要為第四系人工堆積層、第四系淤積層（巖性為淤泥）、沖洪積層（巖性為含砂卵石）及第四系殘積層（巖性為礫質(zhì)黏性土），下伏基巖為中生代侏羅紀(jì)晚侏羅世中粒斑狀黑云母花崗巖。

主壩建成蓄水后，壩后坡及壩下廊道存在滲漏現(xiàn)象，右壩肩后坡潮濕，高水位時(shí)存在一定繞壩滲漏。根據(jù)收集的主壩量水堰監(jiān)測(cè)記錄結(jié)果，水庫(kù)最高水位為正常蓄水位82m，此時(shí)滲漏量最大，為578.5m3/d。統(tǒng)計(jì)得滲漏量曲線(xiàn)基本隨庫(kù)水位曲線(xiàn)的升降而升降。根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，庫(kù)水位高于80.2m時(shí)，水庫(kù)滲漏量急劇加大。水庫(kù)大壩一旦出現(xiàn)事故，將會(huì)對(duì)下游構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此急需對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固工作。

3 主壩加固方案比選

3.1 新增防滲面板，拓寬原有廊道方案（方案一）

該方案主要拓寬原壩體內(nèi)小廊道，完善壩基防滲、排水，壩體揚(yáng)壓力等觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。

水庫(kù)原有廊道尺寸較小，僅有0.6m×0.65m（寬×高）。廊道小，檢修維護(hù)極為不便。本方案擬在原有廊道基礎(chǔ)上擴(kuò)大至2.5m×3.0m（寬×高）；同時(shí)，新設(shè)帷幕灌漿和壩基排水孔以減小壩體揚(yáng)壓力，新設(shè)壩基揚(yáng)壓力、壩體應(yīng)力等監(jiān)測(cè)設(shè)施。

本方案施工措施主要是人工拓寬原有廊道，通過(guò)鋼拱架、錨桿等臨時(shí)支護(hù)措施，結(jié)合500mm厚C30鋼筋混凝土永久支護(hù)，擴(kuò)寬原有廊道。同時(shí)在壩上游新設(shè)500mm厚混凝土防滲面板。

由于壩體漿砌石結(jié)構(gòu)運(yùn)行時(shí)間較久，故方案實(shí)施前需對(duì)壩體進(jìn)行鉆孔取樣試驗(yàn)，查明壩體漿砌石結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀強(qiáng)度后，方可根據(jù)實(shí)際采取切實(shí)可行的施工方案。同時(shí)需做水工試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、有限元分析等研究?/p>

3.2 壩上游坡加設(shè)防滲面板、廊道方案（方案二）

該方案通過(guò)壩前新建防滲墻體，減小壩體揚(yáng)壓力，增加壩體抗滑穩(wěn)定性，同時(shí)解決壩體滲漏、監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善等問(wèn)題。

新建壩上游混凝土防滲墻，墻頂厚1.0m，墻底厚8.5m，凈高39.0m。新建混凝土墻采用固結(jié)灌漿處理。在57m高程處墻頂寬7.2m。新建混凝土墻基礎(chǔ)位于微風(fēng)化花崗巖層，墻體內(nèi)設(shè)壩基灌漿、排水和檢查廊道，廊道底高程51m，尺寸2.5m×3m（寬×高），廊道帷幕灌漿孔距2m。

3.3 上游壩面防滲，下游培厚壓重方案（方案三）

該方案通過(guò)增加壩體自重，提高壩體抗滑穩(wěn)定。

壩前坡面采用聚合物水泥基防水涂料防滲，壩后坡采用粉煤灰混凝土加重，右壩肩埋置深度約16m，埋置較深，全部開(kāi)挖土方較大，且開(kāi)挖影響范圍大，對(duì)壩體影響較大。因右壩肩埋置較深，無(wú)需挖至原設(shè)計(jì)清基線(xiàn)，本次壩后加固基礎(chǔ)僅埋至現(xiàn)狀邊坡下3m深。

本方案施工較為簡(jiǎn)單，壩上游防滲施工時(shí)可以?xún)H對(duì)外露坡面施工，通過(guò)上游坡面防滲、下游導(dǎo)滲的措施，減小壩體滲透水壓力。

綜合比較，方案一施工措施要求較為嚴(yán)格，擴(kuò)寬廊道需人工操作，施工難度、強(qiáng)度較大，且施工中操作不當(dāng)，會(huì)對(duì)老壩體造成損害，甚至導(dǎo)致壩體垮塌的嚴(yán)重后果，不推薦采用此方案。

方案二投資較大，且壩前加固影響水庫(kù)正常供水，需新建圍堰，土方量較大，工期過(guò)長(zhǎng)，故不推薦采用此方案。

方案三投資相對(duì)較小，施工難度不大，通過(guò)上游防滲、下游導(dǎo)滲的措施，可有效解決壩體滲漏對(duì)壩體造成的危害?？傮w來(lái)看，實(shí)施難度較小，推薦采用此方案。

4 施工布置

根據(jù)以上分析，上游壩面防滲，下游培厚壓重方案，增加壩體自重，提高了大壩的抗滑穩(wěn)定性，通過(guò)上游防滲、下游導(dǎo)滲措施，解決壩體滲漏對(duì)壩體造成的損害。同時(shí)通過(guò)壩體打孔埋設(shè)揚(yáng)壓力觀(guān)測(cè)設(shè)施，完善壩體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

沿現(xiàn)有壩頂向后加寬凈寬2m，壩頂處開(kāi)始放坡，壩后坡坡度1∶0.7。對(duì)壩體滲水采用“前防、后導(dǎo)”處理，即上游壩體表面防滲處理，壩后新建導(dǎo)滲措施。同時(shí)通過(guò)壩體打孔埋設(shè)揚(yáng)壓力觀(guān)測(cè)設(shè)施，完善壩體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。溢流堰后新建2級(jí)消力池，改善下游排洪通道泄洪安全。

為解決主壩高水位滲漏量大的問(wèn)題，擬在壩上游采取防滲措施。壩前坡面采用聚合物水泥基防水涂料防滲，壩后坡采用粉煤灰混凝土，采用Ⅱ級(jí)粉煤灰。壩后加固混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，由于混凝土施工方量較大，施工時(shí)采用跳倉(cāng)法分塊施工，每塊寬度3m，澆筑高度1.5m，同時(shí)埋設(shè)直徑32mm高密度聚乙烯冷卻水管，以控制混凝土溫度。

右壩肩因埋置深度約16m，埋置較深，壩體穩(wěn)定。本次設(shè)計(jì)對(duì)右壩肩后加混凝土基礎(chǔ)埋入現(xiàn)狀邊坡下3m，以增大壩體抗滑力，同時(shí)減小土方開(kāi)挖、混凝土澆筑量。新舊壩體結(jié)合面施工前先清洗干凈，并采用埋設(shè)插筋連接，插筋采用梅花形布置，間距2.5m，長(zhǎng)5m。新舊壩體結(jié)合面設(shè)直徑150mm無(wú)砂混凝土管，形成排水管網(wǎng)，將壩體滲水導(dǎo)流至新建廊道，并通過(guò)排水管排至溢洪道內(nèi)。

在現(xiàn)狀壩體通過(guò)鉆孔埋設(shè)揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)設(shè)施，采用振弦式揚(yáng)壓力，壩體縱向設(shè)3排孔，分別為壩頂、及壩后馬道處；橫向設(shè)4排觀(guān)測(cè)孔。所有觀(guān)測(cè)設(shè)施通過(guò)水工屏蔽專(zhuān)用電纜傳輸至讀數(shù)裝置。

新建溢流堰為非真空溢流堰，結(jié)構(gòu)布置同原溢流堰，在原堰面上加厚2.82m。采用鼻坎挑流消能，鼻坎末端為垂直墻，高9.6m，水平段長(zhǎng)2.8m，挑射角14°，設(shè)計(jì)單寬流量5.26m3/s。下游接2級(jí)消力池，總長(zhǎng)80m，采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

針對(duì)左壩段壩肩出現(xiàn)滲水的問(wèn)題，對(duì)左壩肩、右壩肩進(jìn)行灌漿防滲處理。灌漿范圍為壩身段各12m，壩肩側(cè)15m。左壩肩灌漿底線(xiàn)至微風(fēng)化花崗巖層，右壩肩灌漿底線(xiàn)為中風(fēng)化花崗巖層。

5 結(jié)語(yǔ)

赤坳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施，保證了庫(kù)區(qū)水質(zhì)安全，對(duì)坪山新區(qū)、大鵬新區(qū)的供水起到了重要保障作用，改善了區(qū)域水環(huán)境和人們的生活環(huán)境，可為類(lèi)似情況的水庫(kù)主壩除險(xiǎn)加固處理提供參考。

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］1004-7042（2016）07-0041-02

尹宏偉（1981-），女，2003年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電工程專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-05-09；

2016-06-14