淺析某水庫大壩除險加固工程實施

【摘要】后樓水庫由于施工中遺留問題、有運行中產生的問題、有原設計問題、有施工質量問題，造成大壩安全問題嚴重，通過對土工膜方案、混凝土防滲方案、延長粘土斜墻方案作出詳細的比較、分析、探討，選定方案并對設計、實施進行介紹說明。

【關鍵詞】水庫；大壩；除險加固；設計

1、概況

紅河是渾河上游一條較大支流，位于清原滿族自治縣境內，后樓水庫位于紅河上游，距清原滿族自治縣灣甸子鎮0.2km，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、養殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。

紅河地處溫帶半濕潤季風氣候區，大陸性氣候較為明顯，冬季寒冷降水量少，是我省東部高寒山區。該區域屬于遼東中低山區，地下水按其埋藏條件，可分為第四系松散堆積層中的孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。

2、水庫病險問題及原因

2.1 水庫存在問題

安全隱患主要表現在：

①多年地質原因壩頂高程低于設計高程0.3m。②溢洪道右側副壩頂高程低于壩頂高程，如發生大洪水時，庫水將在此處溢出。③防浪墻為漿砌石外掛砂漿結構，防浪墻與粘土斜墻接觸面長只有1.5m，滲徑不滿足規范要求。④大壩上游塊石護坡無反濾墊層，受雨蝕、冰浸，浪浸破壞嚴重，迎水坡塊石護坡風化嚴重，大面積坍塌。⑤大壩心墻基礎與基巖之間有4處漏水。⑥下游壩腳無排水體，只在壩腳處設了塊石護坡。

2.2 原因分析

經過專家鑒定大壩安全類別綜合評定Ⅲ類。后樓水庫于1958年興建，1961年停建，1971年續建，1974年大壩主體基本完工，主要建筑物都存在安全隱患，水庫處于十分危險的運行狀態，究其原因有當年施工中遺留問題、有運行中產生的問題、有原設計問題、有施工質量問題。經30多年運行又出現新的質量安全問題，水庫既有病又有險，必須進行除險加固。

3、工程設計

3.1 大壩防滲方案選擇

3.1.1 土工膜方案

在大壩上游坡腳開挖一道梯形槽，底部開挖至強風化巖，梯形槽的邊坡為1：1和1：2，在梯形槽底部澆筑500mm厚、2m長的混凝土蓋板，在混凝土蓋板下進行大壩帷幕灌漿。土工膜上端插入大壩粘土斜墻內，并做可靠的防滲處理，下端與混凝土蓋板澆筑一體，右端嵌入溢洪道左邊墩。這樣就使土工膜形成一道整體的防滲屏障。在鋪設土工膜前需修建施工圍堰，圍堰分兩期。

需放空庫水、修建施工圍堰、用輸水洞導流，工期緊，施工工序多，難度較大，使用年限短，施工質量對防滲效果影響較大。工程造價1700多萬。

3.1.2 混凝土防滲墻方案

混凝土防滲墻澆筑位置為大壩上游壩坡戧臺處。自上而下澆筑400mm厚的混凝土防滲墻。防滲墻上端與大壩粘土斜墻緊密連接，底部深入強風化巖1.00m，并與大壩帷幕灌漿相連接，右端與大壩右岸的溢洪道左邊墩緊密連接。同樣使大壩形成一個完整的防滲體系。該工序簡單，無任何施工導流等臨時工程，防滲效果好，使用年限長，一勞永逸。工程造價1400萬元。

3.1.3 延長粘土斜墻方案

本方案同樣需修建施工圍堰，具體布置型式與方案一相同。在大壩前壩腳開挖一道梯形槽，梯形槽底部同樣開挖至強風化巖，邊坡為1：1和1：1.8，在梯形槽底部澆筑500mm厚、5m長的混凝土蓋板，在混凝土蓋板下進行大壩帷幕灌漿。將原粘土斜墻底部開挖一部分，并將其延長，延長部分的粘土斜墻與原粘土斜墻接觸部位做可靠處理。新建的粘土斜墻底部延長至混凝土底板，并與其緊密連接。這種處理方法同樣能夠解決大壩漏水問題。工程造價2000萬元。

該方案防滲效果好，同樣需放空庫水、修建施工圍堰、用輸水洞導流，工期緊，施工工序多，難度較大，施工質量對防滲效果影響較大。

3.1.4 大壩防滲方案選擇

根據投資比較：工程直接投資最少的是防滲墻方案，為1383.01萬元；稍多的是土工膜方案，其工程投資為1699.89萬元，混凝土防滲墻的投資高316.88萬元；投資最高的為延長粘土斜墻方案，其工程投資為2173.12萬元，混凝土防滲墻的投資高790.11萬元。

另外因土工膜方案、延長粘土斜墻均需放空庫水，將破壞第二年的水庫供水，水庫下游7000多畝水田需改旱田，每畝需要補償700元，預計補償500萬元。放空庫水還將影響到下游撫順市的重點旅游景點—紅河谷漂流補水，紅河谷漂流每天的營業收入最高達120萬元，紅河谷漂流流量為80萬m3/d，后樓水庫每年給紅河谷漂流補水800萬m3，按10天計算，損失預計高達1000萬元以上，并且混凝土防滲方案的施工工序簡單、施工方便，不受汛期影響，使用年限長，一勞永逸。根據以上比較結論推薦采用混凝土防滲墻方案。

3.2 下游護坡

由于當初建設期資金不足，導致水庫下游壩坡的施工質量較差、凹凸不平、薄厚不均、局部露土和壩坡沖刷嚴重等問題，不滿足規范的要求。本次加固重新鋪設0.1m厚碎石墊層，并利用上游壩坡拆除的一部分塊石鋪設0.2m厚的塊石護坡。

3.3大壩細部設計

1）防浪墻設計

原防浪墻頂高程為484.70m，底高程為481.70m，墻厚0.80m，底寬1.20m，為漿砌石結構，防浪墻防浪不防滲。本次設計將原防浪墻全部拆除，重新修建鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程為485.00m，底高程為482.30m，結構形式為L型擋墻，墻厚0.25m，底寬2.3m，與粘土斜墻頂部緊密連接，背水面及墻頂采用花崗巖罩面。

本次除險加固工程竣工后，大壩防浪墻將不存在滲流穩定問題。

2）壩頂寬度設計

后樓水庫為中、低壩，壩頂寬可選用5～10m，后樓水庫壩頂無交通要求，并且大壩不存在加高陪厚等要求，壩頂寬度取較小值，故壩頂寬度定為5m。

3）大壩排水設計

在大壩下游左右兩側和上壩臺階處設置縱向排水溝，在大壩下游戧臺處設置橫向排水溝。

4）下游排水棱體設計

排水棱體的主要作用是發生大洪水時防止洪水對壩腳沖刷，以及確保壩趾滲流穩定的作用。其頂高程高出下游最高尾水位0.7m，頂寬1.0m，邊坡1：1.5，頂高程467.00m。

4、結語

后樓水庫出險加固工程于2010年12月竣工驗收完畢，現在，水庫大壩很好解決了滲漏等各種問題，確保水庫工程安全運行，同時水庫工程的社會效益和自身經濟效益也得到極大的發展。

參考文獻：

[1] 朱炎炎； 雷澤湖水庫除險加固工程研究及試驗——水利建設與管理[J]；；2015年07期

作者簡介：孫大雨（1979.06— ），男，遼寧撫順人，工程師，本科畢業，從事水利工程管理、水利勘測設計工作、水土保持等工作。