閆曉娜，楊東光

(1.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，廣東 深圳 518000；2.深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心，廣東 深圳 518000)

水庫在防御洪水災(zāi)害和保障國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，尤其是在經(jīng)濟迅速發(fā)展，水庫周邊人口財富集中化的當代。水庫如果存在病險，帶病運行，會對周邊人民生命財產(chǎn)安全造成巨大威脅。因此，病險水庫除險加固意義深遠、責任重大，一直是水利工程的一項非常重要的工作。

近期，新疆聯(lián)豐水庫、黑龍江星火水庫、山西曲亭水庫相繼潰壩失事，給人民生命財產(chǎn)造成了重大損失，對類似工程的設(shè)計、施工及運行管理帶來了重要啟示。水利部及深圳市水務(wù)局高度重視，要求對水庫進行安全專項檢查，重點排查大壩、溢洪道、輸水涵管等水庫“三大件”工程軟硬結(jié)合部位的安全隱患。

石巖水庫承擔著石巖、公明、光明、松崗、沙井、福永等街道的供水重任，水庫大壩安全分類級別為一類壩，水庫的重要性顯著。因此，石巖水庫壩面修復(fù)及綜合整治項目關(guān)系到水庫大壩安全運行和三防安全，同時關(guān)系到深圳市鐵崗石巖水庫管理處國家一級水管單位的創(chuàng)建，項目的實施具有十分有必要性和迫切性。

1 工程概況

石巖水庫興建于1958年11月，1959年冬基本建成并開始蓄水，后經(jīng)多次除險加固。目前，石巖水庫樞紐主要由主壩、1#、2#輸水涵、溢洪道、攔淤壩和管養(yǎng)樓、石巖抽水站等建筑物組成。壩址以上集雨面積44km2，水庫正常蓄水位36.59m，相應(yīng)庫容1690萬m3；設(shè)計洪水位38.75m，相應(yīng)庫容2599萬m3；校核洪水位39.81m，總庫容為3154萬m3；死水位30.20m，死庫容243萬m3。

主壩位于水庫北面，始建于1958年，壩型為均質(zhì)土壩，內(nèi)有混凝土防滲墻。現(xiàn)狀主壩壩頂高程41.10m，防浪墻頂高程42.15m，壩頂長586m，最大壩高18.5m，壩頂寬度8.5m。主壩上游壩坡分2級，在30.00m高程處設(shè)有一級8m寬平臺，平臺以下為粗細砂石混合料構(gòu)成，坡比1∶1.5；平臺以上為混凝土護坡，壩坡坡比為1∶3。下游壩坡分2級，在33.10m高程處設(shè)有一級2m寬平臺；壩坡為草皮護坡，自上而下坡比為1∶2.5和1∶3。

2 水庫存在的問題

2.1 參照的建設(shè)標準陳舊，不符合新的相關(guān)標準

根據(jù)GB50201—94《防洪標準》、SL252—2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，水庫為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級；防洪標準為設(shè)計100年一遇、校核2000年一遇[1]。

但隨著社會發(fā)展，建設(shè)標準逐步完善，目前建設(shè)標準已發(fā)生新的變更。目前石巖水庫主要參考以下三個標準。

2.1.1 防洪標準

根據(jù)GB 50201—2014《防洪標準》：石巖水庫防洪標準為100年一遇、校核為2000年一遇。

2.1.2 工程等別及建筑物級別

根據(jù)SL252—2000，水庫為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級；次要建筑物為4級，工程壩下涵管封堵、壩體回填、壩后棱體排水及貼坡排水、防浪墻修復(fù)等建筑物級別為三級。

2.1.3 抗震設(shè)計標準

根據(jù)1990年的深圳市地震烈度區(qū)劃圖劃分標準，本區(qū)地震烈度為Ⅶ度；依據(jù)GB50011—2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度值為0.10g。根據(jù)GB50287—99《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定判別，本場地內(nèi)砂層不具液化特征。

2.2 水庫的功能不斷發(fā)生變化

石巖水庫是深圳市城市供水網(wǎng)絡(luò)工程之一，是寶安區(qū)主要供水水庫，年供水量持續(xù)增長。截至2016年，年供水量已達到3.6億m3，承擔石巖、公明、光明、松崗、沙井、福永等街道的供水重任。該水庫主要功能為供水、調(diào)蓄，除庫區(qū)徑流外，還通過鐵崗水庫塘頭臨時泵站及永久泵站提水引東江水源工程水源入庫。同時，北線供水工程，亦通過鵝(頸)石(巖)隧洞，將粵港供水工程的水源引入石巖水庫。石巖水庫與鐵崗水庫、長流陂水庫、鵝頸水庫以及在建的公明水庫聯(lián)合運行，是保證寶安區(qū)西部及光明新區(qū)供水的重要調(diào)蓄水庫。

2.3 水庫安全管理存在隱患

水庫機電設(shè)備運轉(zhuǎn)不靈。機電設(shè)備與金屬結(jié)構(gòu)過度老化，超出服役年限，嚴重銹蝕、止水作用喪失。不能正常工作，嚴重影響到水庫整體安全。

(1)在2015年檢查中發(fā)現(xiàn)水庫大壩2-4號、5-4號測壓管讀數(shù)異常，有測壓管失效或受損的可能，需修復(fù)或重置。

(2)抽水站年久未運行(2003年后)，穿壩涵管未做封堵處理，僅靠管道的四座閘閥及泵后止回閥止水，存在一定的安全隱患。

2.4 水庫滲漏現(xiàn)象較為嚴重

石巖水庫位于花崗巖侵蝕、剝蝕的丘陵地帶，庫盤主要由第四系含礫質(zhì)黏性土的殘積層和燕山期第四期中粗粒黑云母花崗巖等隔水層構(gòu)成，庫區(qū)無明顯斷裂通過，水庫不存在大規(guī)模滲漏問題。

根據(jù)石巖水庫歷史檔案資料，主壩壩址區(qū)原為石巖水庫老河床，河床部分深達8.4m；建庫時未對水庫壩基進行防滲處理，僅在河床部分鋪填90m長的黏土鋪蓋，加上壩體幾經(jīng)加固加高，填筑壓實質(zhì)量不足，水庫運行過程中出現(xiàn)壩址漏水量增大的現(xiàn)象。

1993年對壩體增設(shè)混凝土防滲墻、帷幕灌漿后，防滲效果良好。2004—2005年石巖水庫2#輸水涵施工，穿壩涵管采用明挖回填的方法施工，施工中破壞了部分混凝土防滲墻，挖除了右壩肩部分帷幕灌漿，破壞了大壩的整體防滲，2012年對壩體防滲墻進行了修復(fù)。如圖1所示。

根據(jù)《深圳市石巖水庫大壩安全評價報告》(2012年10月)[2]、石巖水庫管理處提供的水庫工程檔案及石巖水庫管理人員介紹，2004年大壩右壩端新建2#輸水涵，穿壩涵管內(nèi)徑DN800，采用明挖回填的方法施工，施工中破壞了部分混凝土防滲墻，挖除了右壩肩部分帷幕灌漿，破壞了大壩的整體防滲，施工結(jié)束后未對壩體防滲墻進行修復(fù)。2#輸水涵新填壩段下游一直存在滲水現(xiàn)象，在2#輸水涵未建以前，區(qū)域下游存在3個滲水點。自1993年對大壩進行防滲處理(防滲墻、帷幕灌漿)到2004年2#輸水涵修建以前，壩后坡滲流量都很??；由于無記量數(shù)據(jù)，現(xiàn)不能確定2#輸水涵修建以前區(qū)域滲漏量具體值。

2012年對2#輸水涵新填壩段(東壩頭)已進行了除險加固，恢復(fù)了壩體混凝土、防滲墻、上下游護坡、壩頂路面和防浪墻。經(jīng)2012年9月10日現(xiàn)場檢查，之前存在的滲水點的滲水量明顯減小、水質(zhì)清。2013年5月10日，在對該項目的現(xiàn)場查看時，兩處集中滲漏點滲流量仍然較明顯，滲出水流呈鐵銹狀顏色，夾帶細顆粒料土。如圖2所示。

3 水庫修復(fù)建議

3.1 水庫修復(fù)應(yīng)持續(xù)進行和更新

石巖水庫運行至今，曾進行多次除險加固。

圖2 滲漏點

(1)1960年冬至1962年秋，加固項目為加高土壩1.5m，高程達40.086m，筑防浪墻高1m，培厚下游壩坡、平臺(高程30.086)以上1∶2，以下1∶2.5(內(nèi)填導(dǎo)滲砂層1.0m厚)整修上游壩坡護坡石，將干砌石改為漿砌石。

(2)1971年冬至1972年春，加固項目為加高主壩0.3m，達到壩頂高程40.386m，防浪墻頂高程41.586m，壩頂寬5m，上游壩坡3086m高程以上增加厚100mm混凝土護坡。

(3)1992年12月至1993年5月，加固項目為增設(shè)混凝土防滲墻，該墻軸線距防浪墻2.35m，墻厚0.6m，墻頂高程37.0m，墻底插入全風化層≥4m，最大墻高27.5。實際建造防滲墻凈長533.2m，防滲帷幕52.1m，合計軸線總長579.9m，完成防滲墻進尺24153.75m，帷幕灌漿844.6m，防滲體總截水面積14800m2。

(4)1999年5月至2001年8月，進行了安全達標加固工程，分別為上游壩強夯平臺、輸水涵管、上游壩坡(填石粉、混凝土護坡)、下游壩坡(填土、草皮護坡)、壩頂?shù)裙こ?。加高主?.6m，高程為41.10m；墻頂加高0.45m，高程為42.15m；壩頂寬加寬3.5m，為8.5m；最大壩高18.5m。

(5)2012年4月至8月，加固項目為石巖水庫東壩頭防滲修復(fù)工程，主要修復(fù)2#輸水涵新填壩段施工期破壞的防滲體系(壩體混凝土防滲墻、充填灌漿)，修復(fù)已破壞的2#輸水涵上游壩坡混凝土防滲面板，修復(fù)2#輸水涵輸水涵新填壩段防浪墻。

3.2 解決工程隱患，保障水庫工程安全的需要

除險加固通過四級抽水站穿壩涵管封堵及回填，水庫主壩下游壩面修復(fù)、壩后排水系統(tǒng)改造等措施，保證水庫的本身安全，達到消除潛在安全隱患和完善管理設(shè)施的目的，確保水庫安全運行[3]。

3.2.1 涵管封堵

水庫的校核洪水位為38.7m，涵管中心高程為32.53m，管徑為0.8m，將石巖水庫水位降低至四級站出水口底高程以下，將涵管出口2m段及出口建筑物全部拆除后，采用鋼堵頭封堵DN800管道出口，涵管口的設(shè)計壓力為64.45kPa，因此鋼堵頭選用設(shè)計壓力0.3MPa的定型產(chǎn)品，留于壩體內(nèi)的涵管全段用C20泵送素混凝土填充。如圖3所示。

Hyperphosphatemia is one of the main risk factors for the development of cardiovascular pathology and mortality among patients with chronic renal failure.

3.2.2 涵管拆除及混凝土封堵回填施工

壩后DN800涵管拆除，拆除總長度128.28m，拆除的管道轉(zhuǎn)運至指定地點放置。

涵管出口黏性土回填，首先采用人工清淤方式，清除半封閉箱涵內(nèi)的淤泥，通過人工開挖上岸、手推車轉(zhuǎn)運至臨時堆放點，利用自卸汽車運至棄置點；管道出口及箱涵部分預(yù)處理，需配備鼓風機、污水機等臨時設(shè)備。壩體填土填筑按卸料、鋪料平整(含灑水)、碾壓工序平行流水作業(yè)，碾壓4～6遍。

圖3 DN800涵管出口封堵示意圖

3.2.3 大壩壩腳開挖及基坑排水處理

大壩壩腳開挖地層主要為壩體素填土、砂礫層。開挖分兩期進行，一期開挖自樁號L0+080.000向西開挖至涵管東側(cè)棱體排水端，二期開挖自樁號L0+080.000向東開挖至東壩頭。開挖原則上采用機械開挖，人工進行削坡、壩體側(cè)開挖后的土坡坡比不大于1∶1，基礎(chǔ)部分預(yù)留不小于50cm厚的人工撬挖保護層，以減少對壩基的擾動。

為了保證反濾排水體正常施工，在大壩壩腳開挖時，可沿原排水溝開挖形成集水坑，集水坑內(nèi)設(shè)置抽水泵，布置1臺IS65-50-125型離心泵進行經(jīng)常性排水?；娱_挖時，為了防止降雨時地面徑流進入基坑，增加排水量，擬在基坑外緣用編織袋圍堰維護開挖基坑，圍堰防滲采用黏土心墻，并結(jié)合導(dǎo)流涵管排水，將水排向下游排水溝。

3.2.4 壩腳排水系統(tǒng)改造

石巖水庫右壩端下游邊坡排水棱體還存在3個滲漏點。根據(jù)《石巖水庫大壩輸水管平面位置、管涌點漏水原因、3處滲漏點滲漏通道探測成果報告》(2012年4月)，三處漏水點除在棱體內(nèi)集中滲漏外，其他地方應(yīng)為散浸，探測工作未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏通道。應(yīng)急工程應(yīng)針對主壩樁0+327.612以東壩腳排水系統(tǒng)不完善進行修復(fù)，修復(fù)措施為貼坡排水與棱體排水[4]。主壩0+065.248—0+327.612設(shè)置有排水棱體，而主壩0+327.612以東僅有壩腳排水溝，且埋深較淺，反濾排水效果及增強壩腳穩(wěn)定能力欠佳，在以往工程修復(fù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對主壩0+327.612以東進行壩腳排水系統(tǒng)改造，以確保大壩安全運行。

改造大壩下游排水系統(tǒng)總長165.55m，其中，樁號L0+000.00—L0+079.54棱體排水；樁號L0+079.54—L0+132.35棱體結(jié)合貼坡排水；樁號L0+132.35—L0+165.55貼坡排水。

3.3 完善水庫運行管理設(shè)施，提高工程管理水平的需要

除險加固應(yīng)與綜合利用及管理設(shè)施的改善相結(jié)合[5]。石巖水庫由于修建時客觀條件的制約以及建成后投入的更改，防汛道路、泵房等管理設(shè)施難以滿足要求。對石巖水庫加固規(guī)劃時，充分考慮到了修復(fù)或增設(shè)一些管理設(shè)施。同時應(yīng)定期對水庫大壩安全鑒定，對水庫運行存在的隱患及時加固維修，將水庫隱患消除在萌芽狀態(tài)，確保水庫運行和人民群眾財產(chǎn)安全[6]。

3.3.1 大壩下游草皮護坡

3.3.2 重設(shè)測壓管

水庫大壩2-4號、5-4號測壓管時常出現(xiàn)讀數(shù)異?，F(xiàn)象，有測壓管失效或受損的可能，為準確監(jiān)測防滲體防滲效果及下游壩體內(nèi)的滲流水頭，現(xiàn)將2-4號、5-4號測壓管在原測壓管處偏移1～2m的位置重設(shè)。

3.3.3 上壩踏步

現(xiàn)水庫大壩西壩頭踏步距離壩端50m，為便于汛期大壩安全巡視檢查，在西壩頭下游壩面新建上壩踏步，長36m。

3.3.4 新增水尺及量水堰

在改造后的下游壩腳排水溝內(nèi)設(shè)置量水堰5座，測量其出溢滲流量。

4 結(jié)語

對病險水庫進行除險加固，能讓水庫下方的地區(qū)安全得到保障，也給環(huán)境生態(tài)改善創(chuàng)造了更為合理的條件；對于保障人民生命財產(chǎn)與國家經(jīng)濟建設(shè)都具有非常重要的作用。且安全的水庫周邊環(huán)境可以更加有利于發(fā)揮水庫在防洪、供水、發(fā)電、灌溉、旅游等方面的作用。

石巖水庫通過四級抽水站穿壩涵管封堵，水庫主壩下游壩面修復(fù)、壩后排水系統(tǒng)改造、新建防汛道路等措施，達到消除潛在安全隱患的目的，確保水庫大壩安全運行。同時，加強水庫安全管理，為深圳市鐵崗石巖水庫管理處創(chuàng)建國家一級水管單位創(chuàng)造有利條件。

我們要切實把病險水庫除險加固作為關(guān)系全局的大事來抓，強化組織領(lǐng)導(dǎo)，加大資金投入力度，保證工程質(zhì)量，確保水庫安全運行和效益充分發(fā)揮。