西岙水庫除險加固方案設計

黃開生

(寧波市鄞州區水利水電勘測設計院，浙江 寧波 315192)

0 引言

建國以來興建的大量水庫不僅增強了江河綜合防洪能力，而且提高了水資源調控水平，在防洪、灌溉、供水、發電等方面發揮了巨大效益[1]。但是受限于建設年代的技術經濟條件，相當一部分水庫存在著不同程度的病險問題。因此，梳理病險水庫加固方案，總結各方經驗具有重要的現實意義，也是優化提升水利基礎設施防洪調蓄、保產增收的重要途徑。

1 工程概況

西岙水庫位于寧波市海曙區，水庫上游流域面積2.640 km2，主流長度2.840 km，是一座以防洪、灌溉為主要功能的小(1)型水庫。水庫大壩設計洪水標準重現期50 a一遇，校核洪水標準重現期500 a一遇。正常蓄水位31.56 m，相應庫容為121.57萬m3；設計洪水位32.56 m，相應庫容為140.12萬m3，相應下泄流量47.77 m3/s；校核洪水位32.84 m，相應庫容為145.67萬m3，相應下泄流量69.47 m3/s。水庫目前主要存在以下問題：①壩頂瀝青路面靠上游位置存在不連續的縱向裂縫，且分布整個壩頂；②大壩左壩端防浪墻局部輕微開裂；③溢流堰及泄槽底部表觀良好，未發現開裂變形等現象，泄槽段右側導墻局部輕微開裂；④下游左岸壩側排水溝發現局部漏水，水質清；⑤下游右岸壩腳平時無滲水，下雨后有滲水，下游左壩腳平臺與壩坡處出現局部滲水；⑥啟閉機螺桿輕微腐蝕生銹，2#啟閉機無法運行至指定規程。

2 壩體安全復核

2.1 溢洪道泄槽水面線復核成果

采用分段求和法求水面曲線，計算公式見式(1)：

(1)

(2)

根據上述計算方法，溢洪道泄槽擋墻高度和寬度滿足校核工況下洪水的下泄要求。

2.2 壩頂高程復核

土壩壩頂高程應分別按以下情況計算，取其大值：

(1)正常蓄水位或設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高。

(2)校核洪水位加非常運行條件的壩頂超高。

(3)正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，再加地震安全加高(取0.5 m～1.0 m)。

壩頂超高的計算公式見式(3)：

Y=R+A

(3)

式中：Y為壩頂超高，m；R為波浪沿著壩坡的最大爬高，m；A為安全加高，m，正常運用條件取A=0.5 m，非常運用條件取A=0.3 m。

壩頂高程計算成果見表1。

表1 西岙水庫大壩高程計算成果

計算結果表明：

(1)西岙水庫設計洪水位為32.56 m，要求防滲體頂高程高于32.56 m，大壩防滲體最低點高程為32.84 m，大壩防滲體頂高程滿足規范要求。

(2)西岙水庫設計洪水位(32.56 m)加上波浪爬高(0.54 m)、安全加高(0.50 m)，為33.60 m；西岙水庫校核洪水位(32.84 m)加上波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.30 m)，為33.48 m；正常蓄水位(31.56 m)加上非常運用條件波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.3 m)，再加上地震安全加高(0.5 m)，為32.70 m。綜上，要求防浪墻頂高程高于33.60 m，大壩防浪墻最低點高程為33.92 m，防浪墻頂高程滿足規范要求。

(3)根據規范對有防浪墻的大壩壩頂超高的要求，正常運用條件下壩頂應高出靜水位0.5 m，在非常運用條件下壩頂應不低于靜水位32.84 m，要求壩頂高程高于33.06 m，大壩壩頂最低點高程為33.09 m，壩頂高程滿足規范要求。

3 除險加固方案

基于壩體安全復核結果和大壩存在的現狀問題，維修加固不改變大壩主體防洪高程及壩體結構安全要求，只針對水庫現存的滲漏問題、壩頂不連續縱縫、局部防浪墻開裂等問題進行維修加固處理，主要分為大壩防滲及壩體修復兩部分。

3.1 設計標準

西岙工程等別為Ⅵ等，主要建筑物級別為4級。水庫維修加固工程防洪標準為50年一遇設計洪水重現期，500 a一遇校核洪水重現期。

3.2 大壩防滲加固

大壩防滲主要分三部分，分別為壩肩防滲、溢洪道防滲、右壩端上壩道路路側段防滲，灌漿孔布設見圖1。

圖1 左壩肩及溢洪道灌漿孔布置

3.2.1 壩肩段防滲

壩體土防滲采用黏土灌漿，壩基、壩肩及溢洪道接觸帶及基巖防滲采用帷幕灌漿處理。肩防滲灌漿孔孔間距1 m。

3.2.2 溢洪道防滲

灌漿孔在大壩樁號BK0+000.7位置向上游壩坡延伸，然后沿溢洪道橫向布置，并向左側上壩道路及山體延伸，形成封閉防滲體。溢洪道防滲灌漿孔為單排孔，孔距1.0 m～2.0 m。溢洪道縱向灌漿孔沿溢洪道中心線向溢洪道下游延伸，灌漿孔為單排孔，孔距2.0 m。

3.2.3 右壩端上壩道路段防滲

在大壩右側上壩道路距路側擋墻壓頂外邊線1 m處沿路方向布置單排灌漿孔，孔距為2 m。灌漿分序施工，采用自上而下的分段灌漿法，帷幕灌漿材料采用42.5普通硅酸鹽水泥。砂礫石灌漿干料耗量暫定0.5 t/m。黏土灌漿單位孔深干土灌入量暫定為0.5 t/m。

3.3 壩體修復

主要包括壩頂路面及防浪墻局部修復、壩坡局部修復、啟閉設備更換及其他零星修復工程。

3.3.1 壩頂路面及防浪墻局部修復

壩頂全壩段挖除瀝青路面、下部土層，要求挖至高程31.63 m，待灌漿施工完成后，然后重新采用黃泥夯填，最后澆筑壩頂路面，壩軸線長185 m，壩軸線高程為33.13 m。路面結構自上而下為50 mm厚細粒式(AC-13C)瀝青砼、70 mm厚中粒式(AC-20C)瀝青砼、6 mm下封層、350 mm厚水泥穩定層。同時將壩頂灌漿孔布置段防浪墻墻身拆除并修復，修復后防浪墻總厚度為600 mm，采用C20砼澆筑，迎水面梅園石貼面，背水面采用25 mm厚1∶2水泥砂層及30 mm厚芝麻灰花崗石鑲面處理。壩頂路面修復過程中涉及的原沉降觀測點要求原樣修復。壩頂路燈拆除后，要求預埋路燈電纜線套管，套管采用φ100UPVC管，并澆筑路燈基礎，基礎深700 mm，采用C20砼澆筑，同時預留上部路燈安裝接入口，路燈更換具體由建設單位另行安排實施。壩頂路左右兩壩頭與現狀上壩道路交接處要求布置路障，路障采用芝麻灰花崗巖石球，每個石球直徑800 mm，石球底部基座埋入混凝土基礎內，石球總計10個。壩頂及上游壩坡修復設計斷面見圖2。

圖2 壩頂及上游壩坡修復圖

3.3.2 壩坡局部修復

(1)上游壩坡修復

主要是對靠溢洪道側局部段壩坡凹陷處進行修復，拆除原護坡材料砼預制塊，壩坡采用碎石墊層進行平整處理，表層鋪設C25砼預制塊護坡(450 mm×450 mm×150 mm)，該段護坡修復面積為46 m2。

(2)下游壩坡修復

主要是對下游一級坡進行修復處理，一級坡要求更換現有草皮，一級壩坡面積修復為1782 m2。

3.3.3 啟閉設備更換

對原1#、2#啟閉設備進行更換，1#啟閉設備采用SYZ型600鑲銅圓閘門，2#啟閉設備采用SYZ型300鑲銅圓閘門，啟閉設備更換含配套啟閉拉桿、啟閉機、抱軸、扣環、攔污柵等。啟閉設備更換前要求放空水庫。

3.3.4 其他零星工程

(1)踏步鋪裝修復：對下游壩坡踏步拆除修復，修復鋪裝采用30 mm厚防滑青石板及30 mm厚1∶2砂漿抹面，修復段面積500 m2。

(2)溢洪道導流墻壓頂修復：主要是對溢洪道右側導流墻壓頂受損處進行修復，壓頂寬620 mm，厚150 mm，采用C25砼澆筑。修復段長度25 m，同時對溢洪道側護坡開始進行修復，修復面積25 m2。

4 結語

水庫除險加固方案應結合工程本質深入分析存在的現狀問題，分類研判主體工程和次要建筑物病害，按照結構安全、滲流穩定及金屬結構部件逐一查擺。在主體工程安全的前提下盡量不改變其防洪高程、特征水位和工程規模參數，以利于既節約投資，又能顯著修復病險問題。

西岙水庫現存問題通過有效的工程防滲處理及修復措施，保障了水庫安全穩定，改善了下游村莊灌溉用水需求。方案采用大壩防滲加固處理、壩頂及防浪墻修復、壩坡局部修復、啟閉設備更換及其他零星修復措施，全面提升了水庫安全穩定及保障灌溉需求，提升了水庫整體面貌。