田金平

（寶雞市鳳翔區(qū)橫水河灌溉管理處,陜西 鳳翔 721400）

1 水庫(kù)基本情況

桃樹(shù)溝水庫(kù)位于縣城東北20 km的姚家溝鎮(zhèn)橫水河右岸的支流桃樹(shù)溝河上,水庫(kù)于1958 年10 月動(dòng)工興建,1960 年5 月建成投用,壩址以上控制流域面積18.2 km2,總庫(kù)容135 萬(wàn)m3,滯洪庫(kù)容35萬(wàn)m3,有效庫(kù)容79 萬(wàn)m3,死庫(kù)容21 萬(wàn)m3。是橫水河流域蓄水灌溉工程中,第一期開(kāi)發(fā)興建的一座以灌溉為主,兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖、防洪等綜合效益的Ⅳ等?。?）型水庫(kù)。

2 工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 工程現(xiàn)狀

桃樹(shù)溝水庫(kù)樞紐工程由均質(zhì)土壩、放水洞及開(kāi)敞式溢洪道組成。大壩為碾壓式均質(zhì)土壩,壩高28.6 m,壩頂高程928.6 m,長(zhǎng)245 m,壩頂寬3.5 m,壩基高程900.0 m,最大壩基底寬152.0 m,壩基長(zhǎng)30 m。1977 年4 月壩高由原來(lái)18 m加高到28.6 m。1977 年9 月,大壩加高工程完成。

放水洞位于大壩左側(cè),基礎(chǔ)座落于原狀黃土上,進(jìn)口底部高程908.50 m,長(zhǎng)165 m,底坡1%,放水流量0.3 m3/s,洞身為城門洞型,寬0.8 m,高0.9 m。放水臥管共60 階,管坡比降1∶3.0,寬度0.8 m,高度1.5 m,底部消力池長(zhǎng)4.5 m,底高程為907.30 m,進(jìn)水孔為圓形,直徑30 cm。2007 年水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)施時(shí),水庫(kù)現(xiàn)狀淤積面高程918.0 m,放水臥管淤埋27 階,且臥管進(jìn)口扭曲變形,滲漏嚴(yán)重,同年進(jìn)行除險(xiǎn)加固,新建塔式放水洞全長(zhǎng)145 m,設(shè)計(jì)流量0.3 m3/s,由進(jìn)水口段、塔身段、洞身段、出口段四部分組成。進(jìn)水口段采用C25鋼筋砼箱式箱涵進(jìn)水,總長(zhǎng)28 m；塔身段:新建放水塔為圓桶形鋼筋砼結(jié)構(gòu),內(nèi)徑2.5 m,塔壁厚度0.4 m,塔身預(yù)留進(jìn)水口,底層進(jìn)、出口底部高程均為917.70 m,頂層進(jìn)水口高程920.70 m,孔口尺寸1.0 m×1.0 m；洞身段全長(zhǎng)42 m,底坡1∶100,隧洞過(guò)水?dāng)嗝娉叽鐬?.5 m×1.8 m,隧洞內(nèi)壁采用C25 鋼筋砼襯砌,厚度0.3 m；隧洞出口接明渠與原引水渠相接。

2010 年7 月完成水庫(kù)除險(xiǎn)加固,新建塔式放水洞,隨后對(duì)原放水臥管及壩下放水洞進(jìn)行封堵。封堵設(shè)計(jì)采用塑料管從臥管進(jìn)口插進(jìn)涵洞進(jìn)口灌泥漿,灌漿材料為粘土。實(shí)際施工中采用粘土對(duì)梯級(jí)臥管回填封堵,將臥管進(jìn)水孔用C20 砼蓋板封堵。

水庫(kù)經(jīng)除險(xiǎn)加固后,隨即投入蓄水運(yùn)行,經(jīng)日常巡查觀測(cè),桃樹(shù)溝水庫(kù)樞紐設(shè)施運(yùn)行基本正常。2015 年4 月繼續(xù)對(duì)桃樹(shù)溝水庫(kù)放水洞進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查勘,發(fā)現(xiàn)新建放水洞鋼筋砼襯砌與大壩壩體存在空腔,放水洞洞頂、洞壁、側(cè)墻滲水及部分段有細(xì)小射水現(xiàn)象,新建放水洞與壩體結(jié)合部位存在安全隱患,直接威脅水庫(kù)安全,故對(duì)放水洞段進(jìn)行充填灌漿防滲處理。沿新建放水洞軸線布設(shè)回填灌漿孔11 個(gè)孔,采用灌注水泥粘土漿充填灌漿,灌漿后有效解決了洞壁滲漏和空腔問(wèn)題,保證了水庫(kù)安全運(yùn)行。

2.2 存在問(wèn)題

桃樹(shù)溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固和放水洞回填灌漿完成后,經(jīng)觀測(cè),水庫(kù)蓄水運(yùn)行狀況良好。2020 年9 月25 日,桃樹(shù)溝水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情,壩下原放水涵洞出口部位發(fā)生大量涌水情況,涌水量大約1.0 m3/s左右,庫(kù)水迅速漏失,對(duì)大壩安全穩(wěn)定和下游群眾生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。同時(shí)也對(duì)水庫(kù)水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來(lái)?yè)p失。

3 壩下漏水原因分析

3.1 滲漏應(yīng)急處置

水庫(kù)壩下發(fā)生涌水險(xiǎn)情后,首先應(yīng)急排險(xiǎn)處突,第一時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)查勘險(xiǎn)情,分析原因,制定應(yīng)急搶險(xiǎn)措施。經(jīng)對(duì)滲漏水量、渾濁程度、夾雜泥砂情況、涌水部位綜合分析研判,滲漏部位涌水量達(dá)1.0 m3/s左右,但流量穩(wěn)定,水流無(wú)挾帶泥砂現(xiàn)象,壩體無(wú)浸潤(rùn)現(xiàn)象,初步判定涌水來(lái)至原壩下放水涵洞,為原梯級(jí)放水臥管封堵失效,并非壩體發(fā)生管涌現(xiàn)象。為防止壩體浸水飽和,減輕庫(kù)水對(duì)壩體壓力,對(duì)已封堵回填的原壩下放水涵洞出口開(kāi)挖排水明溝,疏通排水設(shè)施,同時(shí)通過(guò)新建塔式放水洞提閘放水0.6 m3/s,閘門泄水及壩下滲漏最大排水流量1.6 m3/s,日泄水量14 萬(wàn)m3,迅速降低庫(kù)水位,減輕大壩壓力。經(jīng)過(guò)近一周的持續(xù)泄水,泄水量50 萬(wàn)m3,庫(kù)水位降至現(xiàn)狀淤積面最低點(diǎn)917.74 m,水庫(kù)基本放空,及時(shí)消除了對(duì)下游群眾的安全威脅。

3.2 滲漏原因分析

在對(duì)水庫(kù)持續(xù)泄水緊急避險(xiǎn)過(guò)程中,24 小時(shí)持續(xù)對(duì)大壩上下游壩坡、壩腳排水棱體、放水設(shè)施、滲漏部位的變形及滲漏情況進(jìn)行觀測(cè),泄水三天后的9 月28 日,水庫(kù)水位由923.54 m降至920.03 m,下降3.51 m,庫(kù)容由50.34 萬(wàn)m3降為20.03 萬(wàn)m3,泄水量30.31萬(wàn)m3,在水位下降過(guò)程中,原放水臥管側(cè)壁大面積砼剝蝕、裂縫、破損,漏水點(diǎn)露出水面。經(jīng)持續(xù)通過(guò)新建放水洞放水,至2021 年4 月21 日桃樹(shù)溝水庫(kù)水位已降至917.74 m死庫(kù)容高程,水庫(kù)蓄水全部放空,原臥管周邊灘面全部出現(xiàn),新建放水洞洞口淤積面外露,庫(kù)區(qū)淤積灘面大部分出現(xiàn),水庫(kù)中心水面水位917.38 m,庫(kù)容2.88萬(wàn)m3,上游入庫(kù)流量約0.01 m3/s,出庫(kù)0.01 m3/s,上游來(lái)水通過(guò)明渠排水溝引流至新建放水洞排泄,水庫(kù)空庫(kù)運(yùn)行。

通過(guò)泄水過(guò)程的觀測(cè)和水庫(kù)放空后的現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)查勘,壩下涌水主要原因是：1977 年水庫(kù)壩高由18.0 m加高到28.6 m,原梯級(jí)放水臥管在1960 年建設(shè)的原梯級(jí)上進(jìn)行加高延長(zhǎng),新老混凝土結(jié)合部位老化,存在大量裂縫、破損,受水蝕影響,裂縫不斷擴(kuò)大,最寬處已達(dá)3 cm,庫(kù)水通過(guò)縫隙、破損處滲漏進(jìn)入梯級(jí)放水臥管,除險(xiǎn)加固后10 多年來(lái),水流不斷帶走原封堵臥管回填粘土,加之水庫(kù)近幾年持續(xù)高水位壓力,最終導(dǎo)致原梯級(jí)放水臥管粘土封堵失效,庫(kù)水從原階梯放水臥管側(cè)壁混凝土裂縫、破損部位漏入臥管,從原壩下涵洞出口處漏失排出。

4 原放水臥管封堵措施

4.1 封堵方案

桃樹(shù)溝水庫(kù)原放水臥管封堵失效,是導(dǎo)致庫(kù)水漏失和壩下發(fā)生涌水現(xiàn)象的主要原因,加固處置方案仍然是對(duì)原放水臥管重新封堵。因該庫(kù)建于1960 年,屬于三邊工程,原始資料不詳,必須準(zhǔn)確查清原放水臥管內(nèi)部構(gòu)造和結(jié)構(gòu)尺寸。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入臥管,實(shí)際查清老臥管在水庫(kù)現(xiàn)狀於積面以下的走向及內(nèi)部構(gòu)造,準(zhǔn)確繪制圖紙,標(biāo)注尺寸,根據(jù)臥管現(xiàn)狀和基本原則,采用“上堵下排”,灌注砼的封堵方式。

4.2 封堵措施

（1）上游臥管灌注封堵。拆除現(xiàn)狀淤積面以上原階梯放水臥管兩塊砼蓋板,作為施工通道,由于淤積面以下臥管消力池出口的壩下涵洞斷面為0.5 m×0.7 m,不能滿足施工要求,且在淤積面以下十多米,從臥管消力池出口以上高程907.3 m至現(xiàn)狀淤積面918.0 m以下的臥管空腔全部采用C20 砼灌注。為了保證封堵效果和滿足灌注壓力要求,在消力池出口預(yù)先砌筑封堵墻。

（2）下游設(shè)置排水體。壩下涵洞出口至河床開(kāi)挖排水槽長(zhǎng)度78 m,高2.5 m~4.5 m不等,底寬2.0 m,底部開(kāi)挖坡比1∶200,在上游階梯放水臥管封堵完成后,排水槽以上1.0 m采用透水性良好的級(jí)配砂礫反濾料填筑,排除涵洞滲流。其他采用原開(kāi)挖料回填壓實(shí),壓實(shí)系數(shù)不小于0.93。

4.3 封堵施工過(guò)程的質(zhì)量控制和技術(shù)要求

（1）內(nèi)壁清洗鑿毛。封堵時(shí),首先拆除淤積面以上二塊梯級(jí)放水涵砼蓋板,人工清理梯級(jí)放水涵918.00 m高程至消力池段907.3 m高程沉積的淤泥,然后用高壓水槍沖洗放水臥管、消力池內(nèi)壁。封堵墻部位洞壁清洗鑿毛,鑿毛寬度不小于50 cm,深度3 cm。

（2）設(shè)置封堵墻。封堵墻厚度370 cm,墻體布置Φ8@500 拉結(jié)筋,兩端錨固洞壁30 cm以上,待封堵墻強(qiáng)度滿足要求后再澆筑C20 砼。

（3）灌注C20 砼封堵。由于舊放水臥管洞室結(jié)構(gòu)復(fù)雜,泵送導(dǎo)管無(wú)法伸入作業(yè),經(jīng)砼澆筑方案比選,采用人工澆筑,將梯級(jí)放水涵918.00 m高程至臥管底部消力池段采用C20 砼灌漿封堵。砼封堵作業(yè)時(shí),由臥管最底部消力池出口封堵墻處開(kāi)始逐層澆筑振搗直至砼灌至梯級(jí)放水臥管918.0 m高程,截?cái)嗦┧ǖ?。灌筑砼拌和時(shí)加入防滲劑和速凝劑,在封堵過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè),控制砼攤鋪厚度和澆筑速度,邊澆筑邊振搗,確保C20砼灌滿涵管,確保砼澆筑密實(shí),砼與臥管內(nèi)壁結(jié)合牢固,以保證封堵質(zhì)量。

（4）水庫(kù)蓄水試驗(yàn)。封堵完成后,灌注砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,水庫(kù)下閘蓄水,蓄水過(guò)程中,逐日觀測(cè)水庫(kù)上游來(lái)水、庫(kù)容、水位、壩下涵洞出口滲流量,根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析庫(kù)容水位與壩下滲流量對(duì)應(yīng)關(guān)系。在庫(kù)水位抬升過(guò)程中,壩下涵洞滲流變化不明顯。庫(kù)水位達(dá)到正常蓄水位923.8 m高程后,壩下滲流量1.0 L/s左右,滲流穩(wěn)定。經(jīng)較長(zhǎng)一段時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)和分析判定,壩前放水臥管重新封堵后,壩下少量滲漏為壩下涵洞洞壁裂縫滲水,不影響水庫(kù)蓄水和壩體安全穩(wěn)定,本次放水臥管砼灌注封堵施工達(dá)到了預(yù)期效果,大壩放水設(shè)施安全隱患得到消除。

5 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)的放水涵洞是水庫(kù)樞紐中重要的建筑物之一,它可以用來(lái)灌溉、引水發(fā)電、導(dǎo)流、放空水庫(kù),有的還可兼做泄洪、排沙。在中小型水庫(kù)工程中,特別是小型水庫(kù)土壩壩下埋設(shè)的階梯臥管無(wú)壓流涵洞兼有灌溉、泄洪、放空水庫(kù)等綜合利用效益,是水庫(kù)建設(shè)中采用最多的一種涵洞布置形式。目前,各地小型水庫(kù)工程大多修建于二十世紀(jì)六十年代,當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)落后,物資匱乏,技術(shù)人才短缺,大多水利工程屬“三邊”工程,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低,施工技術(shù)落后,建設(shè)質(zhì)量差。多數(shù)小型水庫(kù)放水設(shè)施為階梯臥管無(wú)壓流涵洞,經(jīng)多年運(yùn)行,在長(zhǎng)期水流浸泡、沖刷、侵蝕作用下,放水臥管裂縫、破損,扭曲變形,漏水嚴(yán)重,土壩下涵洞也存在不同程度的滲漏,存在較大工程病險(xiǎn)。在對(duì)水庫(kù)放水設(shè)施改建及原階梯臥管回填封堵過(guò)程中,存在重視不夠,方案不周密,質(zhì)量控制不嚴(yán)等問(wèn)題,導(dǎo)致原放水臥管封堵后,水庫(kù)在蓄水運(yùn)行中出現(xiàn)壩下滲漏、涌水、庫(kù)水漏失等工程問(wèn)題,輕則影響水庫(kù)蓄水,重則危及大壩安全穩(wěn)定,應(yīng)引起工程技術(shù)人員和水庫(kù)管理部門的高度重視。所以在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中,應(yīng)對(duì)已廢棄的原放水設(shè)施封堵制定科學(xué)嚴(yán)密的封堵方案,并在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)質(zhì)量,保證封堵質(zhì)量安全可靠,確保小型水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行和發(fā)揮工程效益。