朱坊水庫除險加固分析與設計

陳 靜

（江西省水利規劃設計院，江西 南昌 330029）

朱坊水庫位于南昌市新建縣石崗鎮西北方向的朱坊村和高圩村境內，水庫距新建縣城長陵鎮約30km，距石崗鎮約 6km。壩址以上控制流域面積11.07km2，水庫正常蓄水位 46.20m，總庫容 1126萬m3，設計灌溉面積2.2萬畝，實際灌溉面積1.8萬畝，是一座以灌溉為主，兼有養殖等效益的中型水庫。朱坊水庫所處流域屬亞熱帶季風氣候區，一年四季分明，氣候溫和，陽光充足，降水量豐沛。多年平均降水量1578.7mm。

該工程主壩、二副壩、三副壩興建于1958年，1959年基本建成。一副壩興建于1972年，1973年基本建成，經多次續建、加固形成現有工程規模。樞紐工程主要由主壩、副壩（3座）、溢洪道（2座）、壩下涵管（4條）、連通渠（3條）等建筑物組成。

壩址下游有石崗鎮及流湖鄉兩個鄉鎮，人口 2萬多人，耕地2.2萬畝；有昌樟高速公路和南昌～石崗公路等交通干線，地理位置十分重要。

1 存在的主要問題

朱坊水庫工程區屬構造剝蝕低山丘陵地貌，庫區為丘陵溝谷，四周低山丘陵環抱，地形開闊，庫內沖溝較發育，但切割不甚強烈，山坡一般較緩且較穩定，植被較發育。水庫經多年運行，未見明顯的庫水外滲及淤積現象，近壩庫岸未出現較大的崩塌及滑坡，但局部較陡，存在小規模的塌岸。未見其他不良物理地質現象。

區內出露地層中元古界雙橋山群及新生代第四系地層，位于揚子準地臺、江南臺隆、萍鄉～樂平臺陷的豐城～樂平凹斷束構造單元中。基底褶皺強烈，經受晉寧構造旋回影響，形成一系列以北東東～北東走向為主的緊密線型褶皺，伴隨褶皺的作用，形成了一些北東東及北東走向的斷裂或破碎帶。經大壩安全鑒定，并由水利部大壩安全管理中心核查確認，朱坊水庫大壩屬三類壩。存在的主要問題如下。

（1）主壩及三座副壩清基不徹底，壩基及壩肩存在滲漏問題，壩體填筑質量差，滲透系數不滿足規范要求，運行中下游壩坡見有滲水，壩體存在滲漏問題。

（2）二、三副壩壩頂高程不滿足規范要求，二副壩下游壩坡抗滑穩定不滿足要求，主壩及一、三副壩下游無排水反濾設施，二副壩貼坡排水體已被填埋。

（3）壩體存在蟻害問題。

（4）溢洪道襯砌混凝土老化、剝蝕嚴重，有多條裂縫，漿砌石邊墻砂漿脫落，局部坍塌，消力池長度不夠，影響泄洪安全。

（5）主壩及二、三副壩壩下涵管管身混凝土老化、蜂窩麻面，裂縫、漏水嚴重，一副壩壩下涵管建設年代較早，管徑小，存在安全隱患。

（6）啟閉設施及閘門老化、銹蝕，螺桿變形，不能正常運行。

（7）三條連通渠邊坡均未襯護，局部塌陷，斷面不規則，渠內淤積嚴重，影響水庫運行安全。

（8）工程管理設施、大壩安全監測設施及水、雨情觀測設施簡陋，防汛公路標準低、路況差。

江西省發展改革委員會于2008年4月21日以贛發改設審字[2008]484號《關于新建縣朱坊水庫除險加固工程初步設計（代可研）的批復》對《初設報告》進行了批復，批復的主要建設內容為主壩加固工程、副壩加固工程、溢洪道加固工程、壩下涵管加固工程、連通渠加固工程、大壩安全監測工程及白蟻治理工程等。

2 除險加固設計

2.1 主壩加固設計

根據壩高及壩體抗滑穩定復核計算，設計壩頂高程49.40m。結合壩頂路面的施工，壩頂寬度6.0m，壩頂上、下游側設25cm×60cm（寬×高）C15混凝土路肩梁，壩頂總長400m，壩面上游側設置照明燈具。為改善大壩防汛交通條件，結合水庫的運行管理要求，壩頂設置混凝土路面，路面寬6.0m，路面向兩側各設2%的橫坡，路面混凝土強度等級為C25，厚度為20cm，按15m長度進行分縫，混凝土路面下設厚20cm的5%水泥穩定碎石基層。

壩坡根據穩定分析計算確定[1]，上游壩坡平整至1:3，下游壩坡在43.9m高程設置一級馬道，寬度為 3.5m，馬道以上壩坡 1:2.75，馬道下游壩坡1:3。為防止壩身受風浪淘刷及雨水沖刷，上游坡在高程40.0m以下（施工洪水位為38.10m）采用拋石固腳，在高程40.0m以上采用10cm厚混凝土預制塊護坡，下游坡采用草皮護坡。主壩橫斷面設計詳見圖1 。

為防止大壩浸潤線出逸處產生滲透破壞而危及大壩安全，對大壩壩腳處新建貼坡式排水體，貼坡排水體頂高程41.5m，頂寬1.9m，外坡1:3，排水體下設0.4m厚二級反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設置縱、橫排水溝，縱向排水溝設置于壩頂下游側、馬道內側、貼坡排水內側及下游坡腳處，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設置三條橫向排水溝，大壩下游坡面與兩岸交線處各設一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

圖1 主壩設計橫斷面圖

對大壩壩體及壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻進行防滲處理，墻底伸入強風化基巖0.5m；壩基及壩肩具中等透水性巖體采用帷幕灌漿進行防滲處理，灌漿帷幕與大壩混凝土防滲墻連成完整的防滲體系[2]。防滲墻頂高程47.83m，墻底伸入強風化狀千枚巖深0.5m。左壩肩原壩內涵管挖除易址重建，新建涵管向左壩肩移 12m。因此，左壩肩原涵管以左壩體在涵管施工時基本挖除，左壩肩壩體按均質土壩設計，混凝土防滲墻插入新建左壩肩壩體 10m處；右壩肩混凝土防滲墻同一副壩混凝土防滲墻相接。在大壩壩基及左肩設一排帷幕灌漿進行防滲處理，灌漿帷幕底高程深入相對不透水層（透水率q≤10lu）深度不小于2m。

2.2 一副壩加固設計

一副壩設計壩頂高程48.9m，壩頂結構同主壩，壩頂總長 467m。上、下游壩坡采用 1:3，壩頂寬6.0m，最大壩高6.0m。在壩軸線上游設截水槽，截水槽基礎位于強風化的基巖頂面以下1.0m，截水槽底寬采用2.0m，邊坡1:1.5。

一副壩上游護坡采用厚10cm，邊長30cm的正六邊形混凝土預制塊護坡，下設 10cm砂卵石混合料墊層，高程 40m以下設拋石固腳,下游護坡采用草皮護坡。壩腳設置貼坡排水體，排水體頂高程40.0m，下游邊坡1:3，干砌塊石厚0.4m，下設40cm厚二級反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設置縱、橫排水溝，縱向排水溝設置于壩頂下游側、馬道內側及壩腳排水體內側，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設置二條橫向排水溝，一副壩下游坡面與左岸交線處設一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

2.3 二副壩加固設計

二副壩設計壩頂高程48.9m，壩頂結構同主壩，壩頂總長 335m。結合壩頂結構設計施工，上游壩坡回填至 1:3.0，下游壩坡按美化整治要求馬道以上為1:2.5，馬道以下為1:3.0。

二副壩上游護坡采用厚10cm，邊長30cm的正六邊形混凝土預制塊護坡，下設 10cm砂卵石混合料墊層，壩腳41.0m以下設拋石固腳[3]。下游護坡采用草皮護坡。

為使壩腳滲流穩定，壩腳設置貼坡式排水體，排水體頂高程 39.0m，下游邊坡游 1:3，干砌塊石厚0.4m，下設50cm厚二級反濾層。在下游壩坡面上設置縱、橫排水溝，縱向排水溝設置于壩頂下游側及壩腳排水體內側，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設置二條橫向排水溝，二副壩下游坡面與兩岸交線處各設一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。

二副壩防滲墻采用液壓抓斗混凝土防滲墻方案，頂高程設計墻頂高程取為47.83m，底高程伸入強風化狀千枚巖深0.5m，最大墻深約13.71m。帷幕灌漿防滲伸入相對不透水層以下2m。左壩肩壩體挖除后，基礎澆筑C15混凝土壓漿板，板寬3.0m，板厚0.5m。

2.4 三副壩加固設計

三副壩設計壩頂高程48.6m，壩頂結構同主壩，壩頂寬度6.0m，壩頂上、下游側設25cm×60cm（寬×高）C15混凝土路肩梁，壩頂總長274m。三副壩上游護坡采用厚10cm，邊長30cm的正六邊形混凝土預制塊護坡，下設 10cm砂卵石混合料墊層，高程41.0m以下設拋石固腳。下游護坡采用草皮護坡。

三副壩壩腳設置貼坡式排水體，排水體頂高程42.00m，下游邊坡游 1:3，干砌塊石厚 0.4m，下設40cm厚二級反濾層。

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設置縱、橫排水溝，縱向排水溝設置于壩頂下游側、馬道內側及壩腳排水體內側，斷面尺寸0.3m×0.3m，橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設置二條橫向排水溝，二副壩下游坡面與兩岸交線處各設一條橫向排水溝，排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m，縱、橫排水溝相互連通成為整體。防滲墻選用混凝土防滲墻方案，設計墻頂高程取為 47.83m，墻厚 0.3m，墻底高程伸入強風化狀千枚巖深 0.5m，最大墻深約 13.71m。壩基不設帷幕灌漿防滲。

2.5 溢洪道加固

東溢洪道由控制段、泄槽段、消力池段、海漫段、出水渠組成。東溢洪道控制段采用寬淺式平底寬頂堰，堰長5m，堰頂高程46.20m，溢流凈寬12.0m。為運行管理需要，控制段在壩頂處架設交通橋，橋面高程 48.9m，采用預應力空心板結構，橋凈跨凈長12.0m，橋面寬6.0m。

溢洪道混凝土強度等級均為 C25。泄槽段分兩段，底板混凝土厚 0.4m，第一段水平長 16.54m，凈寬由12.0m漸變為10.0m，縱坡為0.01，第二段水平長51.5m，凈寬均為10.0m，縱坡為0.196，底板每10.3m長設置橫縫，底板下設縱、橫排水溝。泄槽邊墻為重力式混凝土擋墻，墻高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段長 8m，池深0.8m，寬 10.0m，消力池底板高程 35.82m，底板厚0.8m，下設排水，上游與泄槽末端相連，下游與海漫段相接。消力池邊墻為重力式混凝土結構，墻頂寬0.5m，墻高2.5m，墻頂高程38.32m。消力池后接長10m，寬10.0m海漫段，底板高程36.62m底板為0.4m厚，重力式混凝土結構，墻高1.7m。

東溢洪道出水渠全長113m，渠底寬10m，渠底高程 36.62～34.20m，縱向坡降為0.012。出水渠上游設C20混凝土海漫，混凝土護底厚0.3m，兩側設C20混凝土擋墻漸變段，長10m，擋墻頂高程38.32m。下游出水渠采用C20混凝土護底，厚0.1m；邊坡1:1.5，采用C20混凝土預制塊護坡，厚0.1m，護坡頂高程38.32～35.0m。出水渠下游與河床相接。

西溢洪道控制段采用寬淺式平底寬頂堰式，堰長5m，堰頂高程 46.2m，溢流凈寬15.0m，為運行管理需要，控制段在壩頂處架設交通橋，橋面高程48.9m，采用預應力空心板結構，橋凈跨凈長15.0m，橋面寬6.0m。溢洪道混凝土強度等級均為C25。泄槽段分兩段，底板混凝土厚0.4m。第一段水平長55.0m，凈寬由15.0m漸變為10.0m，縱坡為0.01。第二段水平長34.4m，凈寬均為10.0m，縱坡上段為1：2.93，下段1：4。底板設置縱、橫縫及排水溝，泄槽邊墻為重力式混凝土擋墻，墻高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段長 10m，池深0.8m，寬10.0m，消力池底板高程35.08m，底板厚0.8m，下設排水，上游與泄槽末端相連，下游與海漫段相接。消力池邊墻為重力式混凝土結構，墻頂寬0.5m，墻高2.5m，墻頂高程37.58m。消力池后接長15m，寬10.0m海漫段，底板高程35.88m， 底板為0.4m厚，重力式混凝土結構，墻高1.7m。

西溢洪道出水渠全長 82.1m，渠底寬 10m，渠底高程 35.88～35.80m，縱向坡降為 0.013。出水渠上游設C20混凝土海漫，混凝土護底厚0.3m，兩側設C20混凝土擋墻漸變段，長15m，擋墻頂高程37.58m。下游出水渠采用C20混凝土護底，厚0.1m；邊坡1:1.5，采用C20混凝土預制塊護坡，厚0.1m，護坡頂高程37.58m。出水渠下游與河床相接。

2.6 輸水建筑物加固

主壩涵管進口處均設進水閘，進水閘內設檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷揚式啟閉機。進水閘底板高程沿用原進口底板高程37.20m，進水閘長10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進水閘井頂高程49.4m，接交通橋，上設啟閉排架閘房。涵管內徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長66m，設0.0066縱坡，每11m進行分縫，縫內設止水銅片。出口接八字型消力池，池長7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

一副壩涵管進口處均設進水閘，進水閘內設檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷揚式啟閉機。進水閘底板高程沿用原進口底板高程39.50m，進水閘長10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進水閘井頂高程 48.90m，接交通橋，上設啟閉排架閘房。涵管內徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長33m，設0.01縱坡，每11m進行分縫，縫內設止水銅片。出口接八字型消力池，池長7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

二副壩涵管進口處均設進水閘，進水閘內設檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷揚式啟閉機。進水閘底板高程沿用原進口底板高程38.00m，進水閘長10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進水閘井頂高程 48.90m，接交通橋，上設啟閉排架閘房。涵管內徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長55m，設0.01縱坡，每11m進行分縫，縫內設止水銅片。出口接八字型消力池，池長7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

三副壩涵管進口處均設進水閘，進水閘內設檢修、工作閘門（平面鋼閘門），并配置手、電兩用卷揚式啟閉機。進水閘底板高程沿用原進口底板高程39.50m，進水閘長10m，寬3.2m，閘墩厚1.0m，進水閘井頂高程 48.60m，接交通橋，上設啟閉排架閘房。涵管內徑寬1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管總長55m，設0.01縱坡，每11m進行分縫，縫內設止水銅片。出口接八字型消力池，池長7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

3 結 語

為保障下游人民群眾生命財產及昌樟高速公路等重要交通設施安全，確保工程安全運行，發揮工程應有效益，對朱坊水庫進行除險加固是必要的。朱坊水庫在除險加固設計中，嚴格按初步設計批準及優化設計批準方案，確定了合理加固措施,并科學、合理的安排施工進度，對施工過程中出現的問題，及時組織設計、監理、施工等各方予以解決，使除險加固工程順利完成任務[4]。使水庫在規定的時間內得以正常運行,充分發揮了水庫的效益。該除險加固工程已成為南昌市水庫除險加固工程的樣板示范工程。

建議工程管理單位，在今后工程運行管理中，加強對工程運行管理人員的培訓，提高工程管理人員的整體素質，使工程管理所的管理水平滿足水利工程管理單位考核標準，確保工程安全運行，發揮工程應有效益。

[1] 陳 靜,彭德慧,張李蓀.兩個主要邊坡穩定分析程序軟件的應用[J].工程建設與設計,2008,4:49-51

[2] 張李蓀,周放平,陶柏強.萬安水電站庫區贛州市舊城區防護工程設計[J].中國農村水利水電,2006,12:110-111

[3] 張李蓀.水庫防護區庫岸失穩與防護[J].江西水利科技,2001,(S2):49-51

[4] 張李蓀.工程圖紙掃描輸入及矢量化在水利工程設計中的應用[J].江西水利科技,1997,3:155－157