八都水庫除險加固工程設計經驗淺談

王龍祥

摘 要：八都水庫自建成至今已運行二十余年，在供水、防洪、發電、灌溉等方面發揮了巨大的社會經濟效益。由于受當時經濟條件、施工工藝及設備制造技術等制約，混凝土結構尺寸、強度標號及金屬結構設備等安全余度預留量相對較小，耐久度、使用壽命偏低。工程運行年限較長，在運行過程中發現存在較多安全隱患，需要進行除險加固。本文就水庫除險加固工程設計經驗進行總結，期待能為今后水庫除險加固提供借鑒。

關鍵詞：面板堆石壩;除險加固;裂縫處理;隧洞襯砌

1 水庫除險加固背景

八都水庫位于義烏市境內錢塘江流域浦陽江支流大陳江上游的八都溪上，壩址坐落在義烏市大陳鎮上坑仁村，距義烏市中心20km，水庫集雨面積35.1km2，主流長度11km，總庫容3634萬m3，是一座以供水、防洪、發電、灌溉為主的中型水利樞紐工程。工程規模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等工程，主要建筑物攔河大壩、溢洪道及泄洪放空發電隧洞為3級建筑物，臨時建筑物為5級。

八都水庫建設于上世紀90年代，受當時經濟條件、施工工藝及設備制造技術等制約，混凝土結構尺寸、強度標號及金屬結構設備等安全余度預留量相對較小，工程運行至今年限較長，在運行過程中發現存在較多安全隱患。2013年4月，義烏市水資源開發有限公司組織開展了八都水庫大壩安全技術認定工作，經義烏市水務局審定，水庫大壩安全類別定為二類壩，需盡快進行大壩的除險加固。

水庫建筑物存在著結構老化破損等安全隱患，主要存在以下問題：

1）防浪墻左側存在貫穿性裂縫，裂縫自防浪墻延伸至堤頂下游擋墻止;面板接縫處止水壓板與螺栓輕微銹蝕;背水坡護砌塊石局部存在較嚴重的風化情況、左側護砌塊石略有凸起;

2）溢洪道側槽底板局部存在4條寬約2～3mm裂縫，局部有水滲出;左側巖體裂縫局部發育，存在滲水;陡槽右側邊墻局部存在小于2mm寬裂縫;泄槽局部存在16條寬約1～3mm裂縫;

3）泄洪放空發電隧洞進口檢修平臺四周護欄混凝土脹裂鋼筋銹蝕;排架結構局部混凝土砂漿剝落，露筋銹蝕;啟閉機房左右兩側墻體上部局部滲水;上下引橋兩側護欄混凝土脹裂、鋼筋銹蝕嚴重;

4）泄洪放空發電隧洞洞身噴混凝土支護部位局部存在少量滲水現象，泄洪洞充水時，其上部山體及泄槽部位存在冒出氣泡情況;

5）泄洪洞出口閘室樓板存在裂縫，裂縫長90cm，寬0.2mm;啟閉平臺橫梁受損存在裂縫，縫長40cm，寬0.2mm，且存在露筋銹蝕現象;弧門支座閘墩局部受拉區的裂縫控制不滿足現行規范要求;

6）泄洪放空發電隧洞檢修閘門主要結構防腐涂層脫落、表面銹蝕;閘門面板與吊耳板局部銹蝕;啟閉機制動輪等構件表面銹蝕，機房缺少接地設施;

7）泄洪放空發電隧洞快速事故閘門主要結構防腐涂層脫落、表面銹蝕，閘門主輪、反輪、側輪與連接裝置等銹蝕嚴重已不能轉動，閘門面板厚度不滿足現行規范要求;其中上主梁后翼板與吊耳左板局部存在銹蝕現象;啟閉機制動輪等構件表面銹蝕，機房缺少接地設施;

8）泄洪洞出口工作閘門門體存在涂層脫落、表面銹蝕;閘門支絞部位銹蝕嚴重;閘門左上方頂止水處止水老化，漏水嚴重;啟閉機在實際啟閉操作中由于關閉過度導致啟閉螺桿彎曲，目前電動機拆下，已改為純手動操作;

9）大壩表面垂直、水平位移觀測頻次每年僅一次，不滿足規范要求;內部沉降觀測SG9、SG10儀器老化，已于2008年4月停測;內部水平位移自2003年始，缺少觀測房位移觀測;周邊縫觀測設施測點TS1（X、Y、Z向）、TS2（Z向）、TS5（X向）、TS6（X、Z向）、TS7（Z、Z向）損壞;水文監測設施需進一步完善;量水堰水尺刻度刻于堰板，堰板銹蝕、刻度不清;部分觀測資料未進行整編歸檔，且有遺失;

10）水庫洪水預報模型和方案尚未建立，水庫洪水預報只有洪水總量估計，峰值和洪水過程尚不能準確預報。

2 水庫除險加固主要內容

八都水庫除險加固攔河大壩壩軸線不變，攔河大壩、溢洪道、泄洪放空發電隧洞及電站以局部加固為主，整體保持現狀。水庫除險加固的內容主要包括大壩上游面板裂縫、防浪墻裂縫及溢洪道底板裂縫的修補;更換防滲面板分縫處銹蝕嚴重的止水壓板與螺栓;更換大壩上游面噴淋系統;下游面增設防護欄桿、排水溝、馬道及踏步花崗巖貼面;拆除下游面局部凸起及風化的干砌塊石護坡，采用C20砼護坡;于上壩道路臨空側增設C20砼防撞墩，沿上壩道路增設路燈，對路邊局部存在滑塌及危石掉塊的路段坡面采用主動防護網加固處理，修補沉降、開裂的砼路面;泄洪洞未襯砌及噴砼段采用C40鋼筋砼襯砌并進行回填灌漿;更換泄洪放空發電隧洞進水口檢修閘門及其啟閉機、并增設接地設施;更換泄洪放空發電隧洞進水口快速事故閘門及其啟閉機、并增設接地設施;對泄洪洞出口閘墩表面進行清理，并采用環氧砂漿修補破損處，對出口弧門啟閉平臺進行拆除重建，拆除重建啟閉機房，更換弧形工作閘門及其啟閉機、并增設接地設施;于電站生態放水管出口增設調流調壓閥;更換損壞的三向測縫計、改造量水堰等。

水庫除險加固后總體布置保持不變，壩頂高程156.20m，最大壩高57.90m，防浪墻頂高程157.20，壩頂長324m，壩頂寬5.0m。

3 水庫除險加固重點分析

水庫安全隱患較大處為防浪墻距左壩頭8m左右部位存在1條豎向貫穿裂縫，最大縫寬約2～3mm，且堤頂下游擋墻與防浪墻裂縫相對應部位亦存在裂縫，嚴重威脅水庫大壩安全。

參考類似工程經驗，結合相關規程規范，對防浪墻、堤頂及下游擋墻貫穿性裂縫除險加固措施為：1）對防浪墻迎水面約5m長裂縫采用柔性加固處理措施。于裂縫處切割“V”型槽，槽深4cm，槽底寬1cm，槽兩側坡比1：1，將槽內清理干凈后，于槽內填充SR填料并設兩氈三油覆蓋層，上部采用止水橡皮壓板蓋壓，并采用鍍鋅角鋼及膨脹螺栓固定;2）對防浪墻背水面及下游擋墻貫穿性裂縫內填充HK-8505聚氨酯彈性密封膠后采用封縫環氧膠泥封閉縫口。

4 水庫除險加固難點分析

泄洪放空發電隧洞洞身原噴混凝土支護段存在少量滲水現象，除險加固對噴混凝土支護及未襯砌段采用鋼筋混凝土襯砌，并進行回填灌漿;泄洪洞充水時，其上部山體及泄槽部位存在冒出氣泡等現象，除險加固于龍抬頭下游空氣被堵塞無法排出處增設通氣孔，通氣孔由左岸山體打入泄洪洞洞頂，孔頂高程高于校核洪水位0.5m。

泄洪洞襯砌期間，八都水庫需停止供水，根據業主提供區域供水調度資料分析，八都水庫停水后，其他水源能供水時間約為60天，因此要求泄洪洞襯砌工期不超過60天。通過咨詢有關專家，結合相關規程規范，參考類似工程經驗，為滿足工期要求，決定采用C40混凝土進行隧洞襯砌，以期約7天后即可進行回填灌漿，由此加快施工進度。

5 結語

水庫的除險加固設計，應根據水庫存在的問題，結合水庫大壩結構型式，參考類似工程經驗，著重突破重點、難點，通過方案優化比選，制定合理、可行、具有針對性的除險加固方案，切實消除水庫安全隱患，確保水庫安全運行，并充分發揮水庫原設計功能效益。

參考文獻：

[1]《混凝土面板堆石壩設計規范》（SL228-2013）。

[2]《水工隧洞設計規范》（SL279-2016）。

[3]《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008）。

[4]《水庫工程管理設計規范》（SL106-2017）。

[5]《土石壩安全監測技術規范》（SL551-2012）。