高陵水庫除險加固工程大壩設計變更分析

孫曉東，曲強，李德志

（煙臺市牟平區(qū)水務局，山東 煙臺 264100）

高陵水庫除險加固工程大壩設計變更分析

孫曉東，曲強，李德志

（煙臺市牟平區(qū)水務局，山東 煙臺 264100）

以高陵水庫除險加固工程為例，對原設計進行有針對性的變更，并對變更前后的各項技術經(jīng)濟指標進行比較，證明設計變更的科學性和合理性。為類似工程提供了參考。

高陵水庫；除險加固；設計變更

高陵水庫設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準2000年一遇，溢洪道消能防沖設計標準為30年一遇。大壩工程原批復主要加固內(nèi)容包括：拆除重建防浪墻和壩頂路面工程；大壩樁號0-003～0+080段防滲體接高工程；大壩樁號0+032～1+168段新建壩體及壩基混凝土防滲墻工程；大壩樁號0-010～1+180段壩基基巖帷幕灌漿工程；大壩樁號0+008～1+153段上游壩殼翻壓及樁號0+022～1+147段上游壩腳拋石壓重工程；大壩上游坡干砌方塊石護坡和上壩臺階工程，下游壩坡整修、種草皮護坡工程；大壩下游坡拆除重建縱、橫向排水溝、岸坡排水溝及上壩臺階；樁號0+076～1+111段壩腳新建排水體、排水溝工程。

1 設計變更緣由

目前，高陵水庫水位為52.26m，原設計施工控制水位為50.5m，鑒于目前市區(qū)水資源供應緊張，建設單位要求在保留水庫現(xiàn)有水量的基礎上，于2015年12月16日至2016年2月底通過引黃調(diào)水配套工程向高陵水庫調(diào)水600.0萬m3，因此，施工控制水位將相應抬高。受庫水位影響的工程設計主要內(nèi)容：大壩樁號0+022～1+147段上游壩腳拋石壓重拋石工程（原設計一級平臺頂高程51.0m，二級平臺頂高程54.0m）；大壩樁號0+ 00～1+153段壩殼翻壓工程（原設計翻壓底高程51.0m）；東、西放水洞及溢洪道工程施工圍堰（原設計東放水洞圍堰頂高程53.0m，西放水洞和溢洪道圍堰頂高程52.8m）。針對上述情況，根據(jù)建設單位要求，對庫水位影響的大壩上游壩坡抗震加固及施工圍堰等工程進行變更。另外，由于東放水洞工程施工，不能通過放水洞直接向牟平第一、二水廠供水，設計變更增加向城市供水的臨時提水工程。

2 大壩上游壩殼抗震加固設計變更

2.1 水庫施工控制水位的確定

根據(jù)水量平衡原理，按水庫現(xiàn)狀水位52.26m，相應庫容580.0萬m3，水庫上游來水量（分別計算95%保證率枯水年份和多年平均來水量兩種情況）和2015年12月16日至2016年2月底調(diào)水量600.0萬m3，扣去牟平第一、二水廠用水量（5.15萬m3/d）和水庫滲漏、蒸發(fā)水量，求得每月月末庫水位及相應庫容，即求得調(diào)水期末水庫水位。從計算結(jié)果可以看出，95%保證率枯水年份來水量計算調(diào)水期末即2月底水庫水位為52.96m。按多年平均來水量計算調(diào)水期末即2月底水庫水位為53.25m。經(jīng)綜合考慮上游來水情況，截至調(diào)水期末（即2016年2月底），壩殼翻壓施工控制平臺高程需達到53.5m以上。

2.2 上游壩殼抗震加固方案比選

針對庫水位影響的大壩抗震加固設計采用以下3種方案進行比選。1）方案一：振沖+壩殼翻壓方案。樁號0+022～1+147段上游壩腳拋石壓重一級平臺頂高程由51.0m調(diào)整為52.8m，外邊坡1∶1.0不變，底部距大壩壩腳不小于8.0m。二級平臺頂高程54.0m，頂寬6.0m，外邊坡1∶2.5，維持不變。大壩樁號0+008～1+153段高程54.0m以上壩殼翻壓，底高程54.0m，底寬12.38m，碾壓邊坡為1∶2.5，碾壓后相對密度不小于0.75；高程54.0m以下壩殼采用振沖加固，頂高程54.0m，底高程51.0m。2）方案二：拋石和壩殼翻壓于2015年12月16日起同時施工。樁號0+022～1+147段上游壩腳拋石壓重一級平臺同方案一。二級平臺頂高程55.8m，頂寬6.0m，外邊坡1∶2.5，維持不變。大壩樁號0+008～1+153段高程52.8m以上壩殼翻壓，底高程52.8m，底寬12.38m，碾壓邊坡為1∶2.5，碾壓后相對密度不小于0.75。本方案計劃于2015年12月16日起同時進行拋石壓重和壩殼翻壓，并于2016年2月底完成53.5m高程以下壩殼翻壓和拋石壓重任務，2016年5月底前完成剩余拋石壓重和壩殼翻壓任務。3）方案三：2015年12月16日起先進行拋石壓重，2016年2月底起進行壩殼翻壓方案。樁號0+022～1+147段上游壩腳拋石壓重一級平臺同方案一。二級平臺頂高程56.5m，頂寬6.0m，外邊坡1∶2.5，維持不變。大壩樁號0+008～1+153段高程53.5m以上壩殼翻壓，底高程53.5m，底寬12.38m，碾壓邊坡為1∶2.5，碾壓后相對密度不小于0.75。本方案計劃于2015年12月16日起開始壩腳拋石壓重，2016年2月底完成53.5m高程拋石壓重任務，并開始壩殼翻壓，于5月底前完成剩余拋石壓重和壩殼翻壓任務。

壩殼加固方案比較時，東、西放水洞及溢洪道施工圍堰設計變更方案相同。經(jīng)綜合比較，方案三施工工藝簡單，技術可行，工序不交叉，施工質(zhì)量易控制，投資省。因此，設計變更推薦方案三。

3 放水洞和溢洪道臨時工程設計變更

高陵水庫東放水洞承擔著城市供水功能，其設計為拆除重建，計劃工期為3個月，2015年12月20日～2016年3月15日，東放水洞施工期間，需增加臨時提水，按最大供水量確定泵站規(guī)模為6.2萬m3/d，即0.718m3/s。為加快東放水洞施工進度，及早恢復水庫供水功能，施工工期為2015年12月20日～2016年3月15日。

放水洞施工工期調(diào)整后，經(jīng)綜合考慮上游來水情況，按2016年2月底水庫水位52.96m作為施工控制水位，堰頂高程變更為54.50m，堰頂寬5.0m，堰頂長60.0m，上、下游坡比1∶2不變，利用壩殼開挖的砂礫料進行填筑，迎水面采取袋裝砂礫土及一層兩布一膜復合土工膜防護，并將土工膜延伸到堰頂平臺下1m固定。

溢洪道及西放水洞原設計施工控制水位51.41m，堰頂高程52.80m，堰頂寬5.0m，堰頂長110.0m，上、下游坡均為1∶2.0。按2016年2月底水庫水位52.96m作為施工控制水位，堰頂高程變更為54.5m，堰頂寬5.0m，堰頂長110.0m，上、下游坡比1∶2.0不變。

4 設計變更影響分析

本次設計變更為大壩上游壩殼抗震加固方案變更，溢洪道和放水洞施工圍堰及臨時提水工程等工程規(guī)模按原設計不變。大壩上游壩坡拋石壓重體二級平臺頂高程由54.00m變更為56.50m，壩殼翻壓底高程由51.00m變更為53.50m，拋石頂高程和翻壓底高程搭接高度3.0m不變，抗液化安全性滿足要求。設計變更增加了上游壩腳拋石壓重工作量，減少了上游壩殼翻壓及干砌石護坡工程量，對工程工期無影響。

1）大壩上游坡抗震加固變更投資影響分析：大壩上游壩殼抗震加固設計變更后，增加了上游拋石壓重方量，減少了上游坡壩殼翻壓和干砌方塊石護坡工程量。2）施工圍堰變更投資影響分析：施工控制水位抬高后，東放水洞圍堰、西放水洞和溢洪道圍堰加高后工程投資略有增加。3）東放水洞鋼筋砼箱涵冬季施工保溫措施投資影響分析：東放水洞冬季施工需增加保溫措施費，及因庫水位抬高增加排水費。4）施工期供水提水工程：因高陵水庫擔負向牟平水廠供水任務，放水洞施工時，不能中斷，需要增設向壩后輸水渠供水的泵站和管路，需要增加投資。

[1]建設工程勘察設計管理條例[S].北京，中國計劃出版社，2000.

[2]水利工程設計變更管理暫行辦法[S].北京，中國水利出版社，2012.

（責任編輯遲明春）

TV697

B

1009-6159（2017）-02-0021-02

2016-06-08

孫曉東（1972—），男，工程師