己衣水庫除險加固設計過程及工程效益評價

己衣水庫除險加固設計過程及工程效益評價

謝慶明1， 盛高學2， 陳天寶2

(1.云南省水利水電勘測設計研究院， 昆明650021； 2.云南省武定縣水務局， 云南 武定651600)

【摘要】己衣水庫位于云南省武定縣境內的的金沙江南岸一級支流己衣大河的法保峽谷，是一座以灌溉為主，結合人畜飲水的省屬重點中型水利工程。文章分析了該水庫病害原因，介紹了大壩、泄洪設施、輸水隧洞除險加固處理措施方案和工程實施后取得的效益。

【關鍵詞】己衣水庫； 除險加固； 措施； 工程效益評價

中圖分類號：TV697.3文獻標志碼： B

Jiyi Reservoir Danger Elimination and Reinforcement Design

Process and Project Benefit Evaluation

XIE Qing-ming1, SHENG Gao-xue2, CHEN Tian-bao2

(1.YunnanWaterConservancyHydropowerSureyandDesignInstitute,Kunming650021,China;

2.YunnanWudingCountyWaterAuthority,Wuding651600,China)

Abstract：Jiyi Reservoir is located in Fabao Canyon of grade I tributary Jiyi River on South Bank of Jinsha River in Wuding County of Yunnan Province. It is a provincial key medium-sized water conservancy project combining human and animal drinking water based on irrigation. In the paper, disaster reasons of the reservoir are analyzed, danger elimination and reinforcement handling measure plan of dam, spillway facilities and water delivery tunnel, and benefits achieved after project implementation are introduced.

Keywords：Jiyi Reservoir; danger elimination and reinforcement; measure; project benefit evaluation

1工程概況

己衣水庫位于云南省武定縣己衣鄉，地處長江流域的金沙江南岸一級支流己衣大河的法保峽谷。水庫除險加固后，樞紐工程由碾壓堆石加高壩體、新建泄洪隧洞、改建輸水隧洞進口豎井組成；水庫壩址以上徑流面積100km2，總庫容1260.2萬m3，最大壩高85.2m，壩頂長140m，是一座以灌溉為主、結合人畜飲水的省屬重點中型水利工程。

2工程病害情況[1-2]

己衣水庫于1978年5月26日采用定向爆破筑壩技術，一次爆破堆積成壩，實際使用炸藥752t，爆破土石方147萬m3，上壩率81%，單位耗藥量0.63kg/m3。爆破堆積平均厚度83m，最低馬鞍點壩高74m，壩頂長約140m，底寬約410m，上下游平均壩坡比約為1∶2.5，是國內外定向爆破筑壩一次爆堆最高、上壩單位耗藥量較省、壩體成形較好的工程。爆破后壩體堆積物為兩岸爆破形成的碎塊石、滾石夾少量碎石土，一般塊徑30～50cm，最大達5m以上，巖性主要為薄～中層狀白云巖，其次為頁巖、泥灰巖及硅質灰巖，強～弱風化，結構松散，架空現象十分明顯。目前工程存在以下問題：

a.爆后壩體未作任何防滲處理。1991年、1993年進行原型滲流觀測試驗，大壩在死水位以下，滲漏量較小，隨著水頭增加，其滲漏量明顯增加，并經兩次高水頭(66.55m、68.54m)蓄水試驗，測得滲漏量分別為2.24m3/s和3.23m3/s，說明大壩爆破堆石體滲漏十分嚴重。

b.樞紐建筑物中沒有泄洪設施，僅靠輸水隧洞輸水兼泄洪。經復核，遠遠不能滿足泄洪要求，汛期對爆破堆積壩體的安全存在著極大隱患。

c.水庫庫區泥沙淤積嚴重。1987年實測壩前隧洞進口淤積高程為1962.08m，淤積高度20m；1993年實測壩前淤積高程為1971.58m，淤積高度29.5m；2000年實測壩前淤積高程達1984.08m，淤積高度42m。壩前淤積高程已超過現輸水隧洞進口底板高程(1979.58m)4.5m，隧洞已不能正常發揮其功能。

由于存在以上幾個方面的問題，水庫除險加固前幾乎無法蓄水，每年只能蓄水60萬m3，處于“空庫運行”狀態，僅能灌溉256.67hm2農田，工程應有的作用和效益得不到正常發揮。2001年，水利部大壩安全管理中心核定該壩為三類壩(壩函[2001]1442號)。己衣水庫的除險加固處理工作已刻不容緩。

3工程除險加固措施

原樞紐工程由爆破堆積體和輸水隧洞兩項建筑物組成，除險加固后水庫樞紐由大壩、新建泄洪隧洞和輸水隧洞進口豎井改建等建筑物組成。

3.1大壩加固

為避開原兩岸主、副爆破區影響，將新壩軸線布置在原爆破壩軸線下游82m的爆堆體上，采取從下游培厚加固處理，壩型為混凝土防滲心墻碾壓堆石壩。原爆破壩體部分采用造孔混凝土防滲墻，新加高部分采用現澆混凝土防滲墻，最大壩高85.2m。心墻軸線布置在大壩軸線上游0.5m位置處，心墻頂高程為2019.40m，略高于校核洪水位(2019.37m)。混凝土防滲心墻采用垂直等厚布置，厚0.8m，設計抗壓強度指標為10MPa，彈性模量E=12000～19000MPa，抗滲等級W8，滲透系數k不大于1×10-7cm/s。在高程1980.00m以下采用造孔混凝土防滲心墻，在高程1980.00～2019.40m采用現澆混凝土防滲心墻，并在其上游側增設一層復合土工薄膜聯合防滲。根據施工設計安排，在心墻上下游采取以漿砌石作為永久性胎膜的現澆塑性混凝土防滲心墻模板施工的新技術，先進行上下游漿砌石模板施工，再進行心墻與堆石壩體間的砂石過渡料、壩殼料填筑施工，最后進行現澆混凝土心墻施工，同時在心墻混凝土下游面設瀝青油毛氈，以減少碾壓堆石對混凝土心墻的作用，適應壩體堆石變形，對改善壩體防滲墻應力應變能起到較好作用。采取該施工方法，減少了壩體堆石碾壓對混凝土的擾動破壞，降低了混凝土澆筑的難度，既加快了進度，還節省了施工成本，而且解決了場內跨防滲墻填筑施工道路的問題，帶來良好的經濟效益[3]。大壩加固結構布置見下圖。

大壩結構分區順河剖面展開圖

3.2泄洪設施加固

由于樞紐建筑物中沒有泄洪設施，僅靠輸水隧洞輸水兼泄洪，遠遠不能滿足泄洪要求，汛期對爆破堆積壩體的安全存在著極大隱患。經比較，泄洪設施采取在大壩右岸山體新建泄洪隧洞，采用無閘控制泄洪隧洞，由進口控制段、龍抬頭斜井漸變無壓洞身段、無壓洞身段、拋物線無壓洞身段、出口明渠陡槽段及挑流段組成。進口底板高程2009.00m，堰頂高程為2010.92m，采用實用堰，寬10m，隧洞全長275m(洞身長234.66m)，進口洞身斷面尺寸為10m×11.1m，無壓洞身斷面尺寸為6m×6.732m的城門洞形，底坡為1/100，設計下泄流量為302.8m3/s，校核下泄流量為489.4m3/s，出口消能采用挑流消能。

3.3已建輸水隧洞處理加固

已建輸水隧洞是在原導流洞的基礎上改建而成的，隧洞全長316.3m，輸水洞工作豎井前為“龍抬頭”段及水平壓力段，豎井下部閘室設有1.4m×1.4m的兩道閘門，閘后接無壓隧洞段及出口挑流段，洞身斷面為2.4m×3m的“城門洞形”，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，設計輸水流量1.55m3/s。

由于輸水隧洞進口底板高程1979.58m，低于現庫內泥沙淤積高程1984.08m，水庫運行50年后，泥沙淤積高程為1994.1m，輸水洞進口需進行改造。采取在原輸水洞進口龍抬頭段修建“圓形豎井式”進水口，進口斷面為矩形，底板高程1994.10m，斷面尺寸為2.4m×2.4m，采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度0.5m。

閘門豎井井壁滲漏處理，從地面高程2006.58m以下井壁采用固結灌漿處理，沿井壁周圍布置一排灌漿孔，孔距1.5m，對洞身段滲漏采用回填固結灌漿處理，孔深2.0m。

對輸水隧洞事故檢修和工作閘門的孔口尺寸維持原狀進行改造，更換閘門及啟閉設備，閘門為1.4m×1.4m，均采用平板鋼閘門，由下游止水更換為上游止水，設計水頭為63m。

4除險加固后的社會效益、經濟效益和生態效益[4]

己衣水庫除險加固工程于2006年10月開工，2009年7月18日大壩封頂， 2010年3月通過了下閘蓄水安全鑒定，2010年5月通過了云南省水利廳組織的下閘蓄水驗收，2012年12月通過了工程竣工驗收，并交付運行管理單位正式投入使用。目前水庫已蓄水到正常蓄水位。

己衣水庫除險加固工程完成后，水庫蓄水由原來的60萬m3增加到總庫容1260.2萬m3，其中死庫容384萬m3，興利庫容489.2萬m3，防洪庫容387萬m3。水庫初步具備了蓄水、輸水、防洪泄洪、灌溉等能力，是一座以農業灌溉為主，集人畜飲水、旅游觀光為一體的省屬重點中型水利工程，保灌面積由原來的0.026萬hm2擴大到0.139萬hm2，為當地農業、旅游觀光、農村經濟發展提供了有力的支撐和保障。

5結語

己衣水庫除險加固施工于2012年12月竣工驗收。投入使用至今，水庫運行正常，壩體滲漏由除險加固處理前的3.23m3/s減少至0.12m3/s左右，消除了工程隱患。水庫功能得以繼續發揮，保證了大壩和人民生命財產的安全，解決了己衣鄉受益村社多數群眾的溫飽問題，人民群眾的生活水平向小康社會又邁進了一步；對發展優質高效農業起到了促進作用，并促進了當地農業種植產業結構的調整，增加了農民收入，每年增加農業灌溉效益800萬多元；為當地社會經濟平穩較快發展、實現水資源合理高效和可持續利用、及當地高效農業發展提供了強有力的水資源保障。社會及經濟效益的顯著增加，說明水庫除險加固是成功的。

參考文獻

[1]云南省水利水電勘測設計研究院.云南省武定縣己衣水庫除險加固工程竣工資料設計工作報告[R].2012.

[2]陳斌林，陳天寶，等.定向爆破壩壩體結構與滲透特性的研究[J].水利學報，1998(1).

[3]奉麗鈴，姜澤侯，韓春秀，等.使用永久性胎膜的現澆塑性混凝土防滲心墻施工[J].價值工程，2013(8).

[4]武定縣己衣水庫管理所.武定縣己衣水庫除險加固效益分析報告[R].2014.