黃慶壇

(泉州市石壁水庫(kù)管理處，福建 泉州 362342)

石壁水庫(kù)是一座集防洪、灌溉和生活供水等綜合利用的重要中型水庫(kù)。完好的輸水系統(tǒng)是發(fā)揮好水資源調(diào)配和安全供水的關(guān)鍵，通過(guò)除險(xiǎn)加固工程方案比選，最終確立“新建獨(dú)立輸水系統(tǒng)”方案。

1 舊輸水系統(tǒng)概況

1.1 工程概況

石壁水庫(kù)位于南安大盈溪上游，大壩建于水頭鎮(zhèn)星輝村石壁頭，壩址以上控制流域面積79.6km2。水庫(kù)樞紐由大壩、溢洪道、輸水系統(tǒng)等組成，總庫(kù)容6147萬(wàn)m3，死庫(kù)容54萬(wàn)m3，興利庫(kù)容4860萬(wàn)m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。

1.2 舊輸水系統(tǒng)情況

舊輸水系統(tǒng)布置在大壩左岸山體，由進(jìn)水口、輸水隧洞、引水鋼管等建筑物組成，塔身上部有50m長(zhǎng)的人行天橋與山體連接。輸水隧洞接進(jìn)水塔下游布置，總長(zhǎng)219.0m，為有壓圓洞，隧洞出口段接引水鋼管，主管引水至發(fā)電廠發(fā)電，尾水用于下游農(nóng)業(yè)灌溉，岔管引接至下游各受水點(diǎn)的加壓泵站，承擔(dān)供水任務(wù)。2005年在進(jìn)水塔下游65.6-70.4m洞段建有一座事故閘門豎井。

1.3 存在問(wèn)題及加固必要性

1.3.1 存在問(wèn)題

現(xiàn)有進(jìn)水塔存在混凝土龜裂、脫落、碳化等情況，同時(shí)金屬結(jié)構(gòu)銹蝕、啟閉螺桿彎曲變形、淤泥堵塞導(dǎo)致了閘門無(wú)法啟閉和止水效果差等問(wèn)題。采用可移動(dòng)小功率馬達(dá)啟閉閘門，人工接入電源存在觸電安全隱患。事故閘門關(guān)閉時(shí)，無(wú)法供水。

1.3.2 加固必要性

現(xiàn)有進(jìn)水塔運(yùn)行超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，塔身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、損壞嚴(yán)重，不符合三類環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范要求，因此，進(jìn)行除險(xiǎn)加固是十分必要和迫切的。

2 除險(xiǎn)加固方案比選

2.1 方案擬選

根據(jù)存在的問(wèn)題和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)地形條件，本次擬考慮4種除險(xiǎn)加固方案，優(yōu)缺點(diǎn)詳見表1。

1)方案一：對(duì)舊進(jìn)水塔進(jìn)行加固，利用現(xiàn)有輸水隧洞引水。

2)方案二：拆除舊進(jìn)水塔，原址重建岸塔式進(jìn)水口與現(xiàn)有輸水隧洞相接，利用現(xiàn)有隧洞和出口引水鋼管向下游供水。

3)方案三：易址新建進(jìn)水塔并采取連通洞方式連接現(xiàn)有輸水隧洞向下游輸水。

4)方案四：易址新建進(jìn)水塔和重新開挖一條輸水隧洞，隧洞出口鋪設(shè)壓力鋼管連接下游供水企業(yè)。

表1 石壁水庫(kù)輸水系統(tǒng)加固擬選方案優(yōu)缺點(diǎn)匯總

2.2 方案比選

石壁水庫(kù)承擔(dān)著下游50多萬(wàn)居民生產(chǎn)生活供水任務(wù)，支撐起近500億GDP，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，安全供水關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定。因此，滿足施工期間不間斷供水是比選的主要指標(biāo)。

綜合比較可得，方案一采取枯水期1-3月進(jìn)行降低水位施工，工期90d，水位保持在30.2-38.6m，庫(kù)容703-133.4萬(wàn)m3，庫(kù)容偏小，若遇特枯時(shí)期，最小入庫(kù)量不足100萬(wàn)m3，無(wú)法滿足供水要求。加固前要先修建臨時(shí)供水設(shè)施，抽水至事故閘門井頂?shù)母叱虨?6.2m，揚(yáng)程在27.6-36m，揚(yáng)程較大。而且，由于不拆除進(jìn)水塔底部結(jié)構(gòu)，容易銹蝕卡死，供水穩(wěn)定性和可靠性差，不符合除險(xiǎn)加固的初衷，因此不推薦該方案[1]。

方案二拆除并重建進(jìn)水塔時(shí)需降低水位，在汛期末11月-次年4月進(jìn)行降低水位施工，工期180d，水位保持在30.1-41.0m，庫(kù)容958.7-129.0萬(wàn)m3，庫(kù)容偏小。采用土石圍堰存在拋料精度不高、土料飄散難以碾壓、達(dá)不到防滲密實(shí)度等問(wèn)題，而且圍堰基礎(chǔ)與庫(kù)底覆蓋層、庫(kù)岸銜接處無(wú)法防滲，容易形成滲透通道，拆除清基困難，堰體殘留的土石料容易堵塞進(jìn)水口；采用混凝土圍堰時(shí)，水下清淤和水下澆筑混凝土代價(jià)大，投資高，圍堰基礎(chǔ)以鵝卵石為主，覆蓋層達(dá)10m，圍堰清淤困難，防滲效果差，后期拆除需大范圍爆破和水下清淤，施工難度大，而且靠近大壩，威脅大壩穩(wěn)定安全[2]。同時(shí)供水保證難度大，工程造價(jià)最高，因此也不推薦該方案。

重點(diǎn)比較方案三、四比較時(shí)，查閱2005年新建事故閘門豎井資料發(fā)現(xiàn)由于距離現(xiàn)有進(jìn)水塔較近，開挖爆破時(shí)，現(xiàn)有進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，且豎井上游隧洞埋深較淺、洞室?guī)r體較破碎，穩(wěn)定性差，地下水豐富，襯砌結(jié)構(gòu)存在一些缺陷，在新建連通洞與現(xiàn)有隧洞連接段開挖時(shí)，施工難度和風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，從投資方面、施工難度和加固后的結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行綜合考慮時(shí)，推薦方案四[1]。

3 除險(xiǎn)加固方案選定

通過(guò)對(duì)4種方案進(jìn)行深入討論研究，按照不斷供的總體要求，科學(xué)分析比較，認(rèn)為方案三雖然有針對(duì)性地解決了現(xiàn)有水庫(kù)輸水建筑物存在的問(wèn)題，最大程度利用了水庫(kù)2005年加固成果，投資較省，但由于新建取水口和連通洞均在水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)施工，工作面少，干擾大，不可預(yù)見的隱患較多，難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，綜合考慮認(rèn)為采用“新建獨(dú)立輸水隧洞”的方案，即方案四更加合理和易于實(shí)施，主要原因有：

3.1 供水有保證

石壁水庫(kù)作為50多萬(wàn)居民唯一的飲用水源地，供水不可替代。方案四采取新建獨(dú)立輸水隧洞方式，雖然有取水口圍堰，但輸水隧洞為新建開挖，供水由舊隧洞系統(tǒng)提供，互不干擾，即使遇到一個(gè)枯水期內(nèi)無(wú)法完成圍堰爆破拆除的極端情況，也不影響供水安全，可在汛末通過(guò)供水及渠道放水方式逐步降低水位，在次年汛前通過(guò)爆破清淤方式拆除圍堰，達(dá)到要求后下閘蓄水[2]。

3.2 施工有進(jìn)度

方案四輸水隧洞進(jìn)、出口可同時(shí)施工，施工干擾小、進(jìn)度快，特別是從出口方向采取后掘進(jìn)爆破開挖方式，隧洞開挖尺寸2.6m寬×2.8m高，可采用小型機(jī)械出渣，出渣效率高。無(wú)論是炮眼打孔、炸藥填埋、爆破等都不受天氣、場(chǎng)地等干擾，隧洞開挖效率高。

3.3 安全有保證

方案四采取進(jìn)口方向進(jìn)行進(jìn)水塔基礎(chǔ)開挖、基坑處理及塔身澆筑，出口方向進(jìn)行后掘進(jìn)隧洞爆破開挖、灌漿及襯砌，施工相互獨(dú)立，互不干擾，遇到緊急情況，人員可快速撤離，脫離危險(xiǎn)區(qū)域。同時(shí)，施工爆破點(diǎn)遠(yuǎn)離舊進(jìn)水塔，不影響塔身安全。

3.4 投資增加少

從表1可知，采取易址新建輸水隧洞，方案四比方案三多128.74萬(wàn)，高出10.6%，幅度較小。

4 結(jié) 語(yǔ)

石壁水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程輸水系統(tǒng)工程采取“新建獨(dú)立輸水系統(tǒng)”，即方案四，其在施工進(jìn)度、安全和供水方面都占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，只在投資方面有所增加。根據(jù)石壁水庫(kù)供水量大、范圍廣、任務(wù)繁重且不可斷供等特點(diǎn)，采取方案四是最佳選擇。隨著石壁水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工的順利推進(jìn)，既保證了施工安全，又實(shí)現(xiàn)不間斷供水。新建取水口于2015年12月22日啟用供水，有力支撐下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)舊輸水系統(tǒng)作為備用，提高了供水可靠性，為可持續(xù)性供水奠定基礎(chǔ)。