賽美水庫除險(xiǎn)加固工程綜述

周擴(kuò)軍

（湖南省湘陰立業(yè)水利建筑安裝有限責(zé)任公司 湘陰縣 414600）

1 工程概況

賽美水庫位于湖南省湘陰縣東塘鎮(zhèn)龍?zhí)稕_洞庭湖小支流下游。水庫控制集雨面積14.27 km2，庫容1 029萬m3。水庫樞紐由主壩、宋家塘副壩、茶場副壩、六塘副壩、溢洪道、輸水涵等組成。主壩、副壩均為均質(zhì)土壩，其中主壩頂高程55.72 m，最大壩高18 m，壩頂軸線長508 m，寬6 m。低輸水涵位于主壩左端，為寬×高=1.2 m×1 m鋼筋混凝土箱涵。高輸水涵位于主壩右端，為內(nèi)徑Φ=0.7 m鋼筋混凝土圓涵。溢洪道位于主壩右壩肩，為寬頂堰型，堰頂高程54.6 m，設(shè)單孔寬×高=2.5 m×4 m的鋼筋混凝土平板閘門,最大下泄流量為39.2 m3/s。

水庫始建于1958年，初為小（Ⅰ）型水庫，1970年擴(kuò)建為中型水庫，屬典型的“三邊”工程，由于防洪標(biāo)準(zhǔn)低，滲漏嚴(yán)重，防洪能力差，湘陰縣水利局對出現(xiàn)的問題進(jìn)行了多次小規(guī)模處理，但由于經(jīng)費(fèi)不足和其它條件制約未能徹底處理，工程存在較多的安全隱患，成為湘陰縣的病險(xiǎn)庫之一。

2 水庫除險(xiǎn)加固前存在的主要問題

2001年12月，經(jīng)對水庫大壩安全鑒定并經(jīng)水利部大壩管理中心復(fù)核，確認(rèn)為三類壩，存在的主要問題為：

（1）主壩滲漏，主壩壩基滲漏較嚴(yán)重，壩端接觸面滲漏嚴(yán)重，下游排水反濾設(shè)施失效。

（2）宋家塘副壩壩頂高程不能滿足擋洪要求，壩身、壩基滲漏嚴(yán)重。

（3）茶場副壩壩身單薄，壩頂高程不能滿足擋洪要求。

（4）六塘副壩壩頂高程不能滿足擋洪要求，涵閘老化破壞。

（5）溢洪道水毀嚴(yán)重，不能安全泄洪。

（6）輸水涵滲漏嚴(yán)重，啟閉設(shè)備老化，已無法滿足正常運(yùn)用要求。

（7）主、副壩上游壩坡均未護(hù)坡。

（8）無大壩觀測設(shè)施。

（9）防汛搶險(xiǎn)道路不暢，管理房屋年久失修等。

3 除險(xiǎn)加固主要措施及施工

3.1 除險(xiǎn)加固主要措施

由武漢大學(xué)設(shè)計(jì)研究總院完成的 《湖南省湘陰縣賽美水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》和湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院完成的 《湖南省湘陰縣賽美水庫除險(xiǎn)加固工程技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告》中，針對大壩安全鑒定提出的問題，經(jīng)優(yōu)選方案和優(yōu)化設(shè)計(jì)，采取了以下主要措施：

（1）主壩壩頂采用沖抓回填措施，在距壩頂中心線上游側(cè)1.5 m處定為沖抓回填套井中心線，其軸線與壩軸線平行，軸線總長573 m。采用帷幕灌漿處理主壩接觸滲漏，帷幕灌漿總軸線長為573 m，共計(jì)鉆孔192個(gè)。主壩帷幕灌漿按兩序進(jìn)行，一序灌奇數(shù)孔，二序灌偶數(shù)孔。

主壩上游坡面在高程44.0 m以上至壩頂范圍內(nèi)采用六角形混凝土預(yù)制板護(hù)坡，混凝土預(yù)制板厚度為15 cm。

主壩下游坡面修建縱、橫排水溝，構(gòu)造坡面排水系統(tǒng)。橫向排水溝靠平臺內(nèi)側(cè)布置，縱向排水溝沿山體與壩面交界線布置。縱橫向排水溝橫斷面尺寸均為30 cm×40 cm（寬×高），內(nèi)表面采用C15混凝土襯砌，厚度為10 cm。

壩趾設(shè)置縱橫導(dǎo)滲溝，構(gòu)造壩趾排水系統(tǒng)。縱向排水溝設(shè)置在主壩下游二級平臺（高程43.8 m）的外側(cè)，溝底寬度1 m，垂直深到基巖面。導(dǎo)滲溝內(nèi)分別于38.5 m、39.0 m和39.5 m 3個(gè)高程埋設(shè)縱向排水暗管采用PVC材料，內(nèi)徑110 mm，管外包裹3層土工織物，以尼龍繩綁扎。橫向排水溝以樁號0+264斷面為基準(zhǔn)向左、右每隔10 m設(shè)置一條導(dǎo)滲溝，共計(jì)30條，其中溝底寬1 m，垂直深到基巖面。導(dǎo)滲溝內(nèi)分別于38.5 m、39.0 m和39.5 m三個(gè)高程埋設(shè)橫向排水暗管與縱向排水暗管相接，橫向排水縱坡I=1/200，采用上述同樣的方法對排水管進(jìn)行處理。最后在導(dǎo)滲溝外以砂礫石回填，上部采用干砌石護(hù)面。

（2）主壩低輸水涵加固將對涵洞進(jìn)行回填灌漿，將灌漿孔布置在頂拱120°范圍以內(nèi)，呈梅花型布置，排距2 m。奇數(shù)排鉆孔2個(gè)，偶數(shù)排鉆孔1個(gè)。并對伸縮縫和涵洞表面重新修補(bǔ)，更換檢修閘門、工作閘門，修補(bǔ)門槽、機(jī)座及啟閉機(jī)房、工作橋。

（3）主壩高輸水涵重新進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，改造涵閘進(jìn)水口、增設(shè)工作橋，改建閘門及啟閉設(shè)備。

（4）在宋家塘副壩壩頂增設(shè)防浪墻，防浪墻高程為55.4 m，墻底高程 53.4 m，墻體高度2.0 m，壩頂以上1.2 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度130 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設(shè)一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。防滲護(hù)坡采用土工膜防滲，以六角形混凝土預(yù)制板護(hù)坡，混凝土板厚度10 cm。對兩岸壩肩采取接觸灌漿處理，按單排孔布置，間距3.0 m，孔深2.0 m。

（5）在茶場副壩壩頂增設(shè)防浪墻，防浪墻高程為54.72 m，墻底高程52.8 m，墻體高度1.92 m，壩頂以上1.12 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度80 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設(shè)一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。對茶場副壩上、下游壩坡采用六角形混凝土預(yù)制板護(hù)坡，混凝土板厚度10 cm。

（6）在六塘副壩壩頂增設(shè)防浪墻，防浪墻高程為55.7 m，墻底高程53.8 m，墻體高度1.9 m，壩頂以上1.1 m，深入壩體0.8 m，墻身厚度0.4 m，墻底寬度1.2 m。防浪墻長度240 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。防浪墻每隔10 m設(shè)一伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青杉板嵌縫。對六塘副壩上、下游壩坡采用六角形混凝土預(yù)制板護(hù)坡，混凝土板厚度10 cm。

（7）溢洪道加固將進(jìn)口八字墻加固，增設(shè)啟閉設(shè)備。恢復(fù)重建500 m泄洪渠，渠底寬為3 m，內(nèi)坡坡比1∶2，渠底縱坡I=1/2 000，渠高3.0 m，堤頂寬度2.0 m，泄洪渠內(nèi)側(cè)采用C15混凝土襯砌，厚20 cm。沿水流方向每5 m設(shè)一條伸縮縫，縫寬2 cm，采用橡膠止水帶止水，瀝青杉板嵌縫。

（8）對原管理站房進(jìn)行維護(hù)，新建管理所辦公用房300 m2，硬化防汛公路，完善觀測設(shè)施等。

3.2 除險(xiǎn)加固工程主要施工方法

賽美水庫除險(xiǎn)加固工程在施工單位的選擇上依法進(jìn)行了公開招標(biāo)，華容水利水電建筑工程有限公司中標(biāo)。該工程主要包括土方開挖、混凝土澆筑、漿砌石砌筑、混凝土預(yù)制塊護(hù)坡、帷幕灌漿、沖抓開挖回填、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝等。

3.2.1 混凝土澆筑

混凝土拌制采用1座HBZ50型混凝土攪拌站進(jìn)行拌和，拌和站設(shè)置PL1600型配料機(jī)，該配料機(jī)有砂、小石、中石、大石四個(gè)料斗，粗、細(xì)骨料均由配料機(jī)準(zhǔn)確稱量，人工倒袋裝水泥，保證了混凝土的拌和質(zhì)量。混凝土運(yùn)輸采用皮帶輸送機(jī)進(jìn)行入倉澆筑。澆筑混凝土?xí)r采用拌和站利用積料斗直接放到皮帶機(jī)上，皮帶機(jī)運(yùn)輸混凝土至澆筑倉面的上方，用刮刀、串筒使混凝土入倉。

澆筑過程中通過控制水溫、避開高溫時(shí)段澆筑等方法控制入倉混凝土溫度。采用預(yù)埋鋼管利用探針式溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)測混凝土內(nèi)部溫度，從而加強(qiáng)表面養(yǎng)護(hù)，保證混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫。使用混凝土含氣量測定儀測定混凝土的含氣量，以保證混凝土的抗凍標(biāo)號。每班4次測定混凝土出機(jī)、入倉坍落度，確保混凝土的水灰比和和易性符合要求。混凝土振搗采用2臺振搗棒人工振搗，人工平倉。成型并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行拆模養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。

3.2.2 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

（1）混凝土板預(yù)制。

首先選定預(yù)制場地，對預(yù)制場地平整夯實(shí),鋪設(shè)砂隔離層。混凝土板采用鋼模施工，按設(shè)計(jì)圖紙要求加工成六邊形板。預(yù)制板采用C15混凝土，按要求作配比實(shí)驗(yàn)，混凝土取樣檢測合格后，才進(jìn)行加工預(yù)制。采用1臺0.4 m3混凝土攪拌機(jī)，每次拌和時(shí)間為3 min。采用雙膠輪車運(yùn)輸混凝土，保證供料及時(shí)，不漏漿。采用2.2 kW平板式振搗器振搗密實(shí)，不允許混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面。混凝土采用草袋鋪蓋，用潛水泵抽水并灑水養(yǎng)護(hù)，以防混凝土燒壞或凍傷。混凝土養(yǎng)護(hù)至一定強(qiáng)度后才能拆模，并確保不缺損、不掉角。

（2）混凝土預(yù)制板鋪砌。

用汽車將已達(dá)到養(yǎng)護(hù)期的混凝土預(yù)制塊運(yùn)至壩頂，并用人工轉(zhuǎn)運(yùn)至施工坡面。對坡面縱橫拉線放樣，壩坡轉(zhuǎn)變處樣線加密，適當(dāng)調(diào)整樣線兩端間距。采用M7.5水泥砂漿砌筑，表面采用砂漿勾平縫。砌縫內(nèi)砂漿應(yīng)填充飽滿，水平縫寬應(yīng)不大于1.5 cm，豎縫寬不得大于2 cm。在護(hù)坡砌筑時(shí)應(yīng)從下依次向上鋪砌，不得坡中起砌，并按施工圖紙規(guī)定進(jìn)行分段分縫。預(yù)制塊表面保持平整美觀，表面平整度采用2 m尺檢驗(yàn)，不應(yīng)超過±10 mm。表面濺染的砂漿應(yīng)抹除干凈。鋪砌完工后，表面應(yīng)整潔、砂漿平縫清晰，無砂漿、瀝青等污染。預(yù)制混凝土塊在砌筑之后（12～18）h內(nèi)開始養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持外露面的濕潤，持續(xù)養(yǎng)護(hù)14 d。

3.2.3 塊石砌筑

對開挖后形成的砌體土基，必須清理表面的松散土，采用人工或機(jī)械夯實(shí)。漿砌石采用鋪漿法砌筑，砌筑塊石基礎(chǔ)的第一皮石塊座漿，且將大面向下。塊石基礎(chǔ)擴(kuò)大部分，若做成階梯形，上級階梯的石塊應(yīng)至少壓砌下級階梯的1/2，相鄰階梯的塊石應(yīng)相應(yīng)錯(cuò)縫搭接。

塊石砌體應(yīng)分批臥砌，并應(yīng)上下錯(cuò)縫、內(nèi)外搭砌，砌體每日砌筑高度保證在1.2 m以內(nèi)。塊石砌體的灰縫厚度不大于25 mm，砂漿應(yīng)飽滿，石塊間較大的空隙應(yīng)先填塞砂漿，后用碎塊或片石嵌實(shí)，不得采用先擺碎石后填砂漿或干填碎石塊的施工方法，石塊間不應(yīng)相互接觸。塊石砌體第一皮及轉(zhuǎn)角處、交接處應(yīng)選用較大的平塊石砌筑。砌體外露面，在砌筑后（12～18）h內(nèi)開始養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持外露面的濕潤，持續(xù)養(yǎng)護(hù)14 d，在養(yǎng)護(hù)期間經(jīng)常灑水，無碰撞和震動(dòng)。

3.2.4 主壩沖抓回填

沖抓回填套井中心線位于距壩頂中心線上游側(cè)1.5 m，其軸線與壩軸線平行，軸線總長573 m。鉆孔采用8JZ-95型自動(dòng)掛御沖抓式打井機(jī)，鉆孔按一排布置，孔距0.6 m，共鉆956孔。鉆孔伸入壩體與基巖接觸面以下0.5 m，與主壩帷幕灌漿相接達(dá)1.5 m，形成垂直防滲體。鉆孔要求鉛直，鉆孔偏斜率應(yīng)不大于1/50。在鉆孔時(shí)為防止井孔偏斜，造孔時(shí)鉆頭中心要對準(zhǔn)樁點(diǎn)，三角架應(yīng)保持平穩(wěn)不得移位，掛鉤器要保持平衡，造孔回填采用二序法進(jìn)行，先主井、后套井。回填土料采用粘土，要求粘土粘粒含量為35%～50%，滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，含水量控制在最優(yōu)含水量附近，其誤差不得超過±2%～3%，填筑后的土料干容重不小于1.55 g/cm3。填土分層進(jìn)行，回填一層，夯實(shí)一層，不得邊填邊夯，每層填土厚度控制在（0.3～0.5）m。填土夯擊采用馬蹄形混凝土夯錘，夯擊時(shí)一般控制夯距為3 m。當(dāng)夯實(shí)10 m以下的井段時(shí)，可適當(dāng)加大夯錘的沖擊力，擴(kuò)大對周圍土體的擠壓影響；當(dāng)接近井頂部位時(shí)，則應(yīng)減少夯錘的落距，以防壩面開裂或孔周土體隆起。在落夯時(shí)，保持（1～2）s的穩(wěn)定時(shí)間，以免夯錘晃動(dòng)，碰撞孔壁，降低夯擊功能。

3.2.5 帷幕灌漿

主壩壩基帷幕灌漿沿壩軸線上游側(cè)1.5 m處設(shè)單排灌漿孔，孔距為3 m，總軸線長為573 m。鉆孔使用XY-2型及XY-2PC型兩種類型地質(zhì)鉆機(jī)，采用Φ75 mm金剛石鉆頭，清水鉆進(jìn)技術(shù)，并對先導(dǎo)孔及指定的孔進(jìn)行巖芯描述，并計(jì)算巖芯采取率，采用CX-45型測斜儀進(jìn)行孔斜控制，使孔底偏差控制在技術(shù)要求允許范圍內(nèi)。等待造孔完畢后采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回清凈水時(shí)為止。孔內(nèi)沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa。灌漿材料采用新鮮的硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級為42.5或以上，漿液的稠度根據(jù)基巖的吸水率確定，一般當(dāng)q≥10 Lu時(shí)起始水灰比采用5∶1；當(dāng)q≤10 Lu時(shí)起始水灰比采用8∶1；以后采用 3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1。 漿液稠度變濃的原則是：當(dāng)注入400 L以上吸漿量仍很大時(shí)即改濃一級；同時(shí)吸漿量大于30 L/min時(shí)，根據(jù)具體情況越級變濃。灌漿采用自上而下孔內(nèi)循環(huán)式灌漿方法。灌漿壓力接觸壓力為0.45 MPa,下一段壓力為0.65 MPa。

3.2.6 金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備安裝

利用水工建筑使用的樁號控制線和高程點(diǎn)，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和經(jīng)校驗(yàn)過的鋼卷尺分別測放出每孔的的孔口中心線、閘門底檻中心線和高程控制點(diǎn)，校核正確后做永久控制點(diǎn)。按施工圖實(shí)地測放出平面閘門埋件的位置大樣，逐步測放出底坎、主軌、反軌、護(hù)角以及側(cè)軌等部件的實(shí)樣，并在埋件防腐后進(jìn)行安裝。

4 結(jié)語

賽美水庫除險(xiǎn)加固工程在參建各方的共同努力下，各分部工程已圓滿完成，實(shí)現(xiàn)了按期完建的目標(biāo)。賽美水庫除險(xiǎn)加固工程的完成，不但提高了水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了100年一遇，校核洪水位達(dá)到了1 000年一遇，徹底摘掉了“病險(xiǎn)水庫”的帽子，還使水庫的面貌煥然一新，防洪、灌溉、農(nóng)村安全飲水等綜合效益得到了充分發(fā)揮。