紅旗水庫除險加固工程管理模式探析

楊 揚

(遼寧省盤山縣農(nóng)業(yè)水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 盤錦 124000)

紅旗水庫坐落于遼寧省盤錦市繞陽河上游，是一座以灌溉為主要功能的樞紐工程，年均調(diào)蓄水量3 500萬 m3，對確保甜水、胡家兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)15萬畝水田灌溉用水以及繞陽河水資源調(diào)度發(fā)揮著關(guān)鍵作用。水庫樞紐由左岸庫堤、右岸庫堤、擋水土壩、泄洪閘(深孔閘、新建閘、淺孔閘)、5座出庫和4座入庫泵站等構(gòu)成。工程等別為II等，兩岸庫堤、擋水土壩、泄洪閘等主要建筑物級別為3級，出入庫泵站級別為4級。

水庫校核和設(shè)計洪水為100年、20年一遇，校核和設(shè)計水位7.78 m、6.75 m，對應(yīng)的泄量為2 906 m3/s、1 794 m3/s，正常蓄水位4.2 m(庫容1 060.0萬 m3)，死水位2.7 m(庫容9.0萬 m3)。場區(qū)位于遼河三角洲沖積平原，全新統(tǒng)第四系(Q4)海陸交互沉積物構(gòu)成，地貌單一且地勢起伏較大，最大高差約5.00 m。場地范圍內(nèi)的地表水主要為繞陽河河水，地下水類型為第四系孔隙水，主要是大氣降水、河水入滲補給，蒸發(fā)為主要排泄方式，水位隨季節(jié)變化。

1 水庫除險加固設(shè)計

1.1 必要性分析

紅旗水庫為盤山縣的主要攔河蓄水灌溉工程和庫容量最大的蓄水工程，也是解決胡家和甜水15萬畝水田泡田、插秧、補水的命脈工程，并對近年發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、養(yǎng)魚、養(yǎng)蟹等效益非常顯著。張家東站、張家西站、張家站，太平一站為紅旗水庫的充庫站，春儲入庫時開啟四站，以西繞總干、雙繞總干為輸水干渠，水源為遼河，干旱年份遼河、大遼河聯(lián)合運用。4座入庫泵站設(shè)計流量34.5 m3/s，聯(lián)合運用13～15 d可完成儲庫。張家站，太平一站同時兼顧灌溉和排澇的任務(wù)。紅旗站、軍屬站、楊家荒站、大倉一站、大倉二站為紅旗水庫的出庫站，出庫設(shè)計流量35.0 m3/s，泡插、補水期，給胡家鎮(zhèn)及大荒鄉(xiāng)供水，同時兼顧排澇的任務(wù)。

紅旗水庫的深孔閘和新建閘設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 a，淺孔閘設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)低于20 a，而2000年繞陽河整治設(shè)計已按50 a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃治理，且水庫兩側(cè)庫堤現(xiàn)已修建完成。可見，紅旗水庫對繞陽河上游的防洪作用、水庫灌溉效益以及盤山縣的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。根據(jù)水電科學(xué)研究院以及省水利專家組鑒定意見，紅旗水庫已成為Ⅲ類水庫，建議盡快采取除險加固措施。

1.2 存在的問題

紅旗水庫樞紐工程經(jīng)長期服役運行，加之維修管理不善、老化失修已不同程度存在問題，主要體現(xiàn)為：

1)壩體

兩側(cè)庫岸回水范圍內(nèi)無防浪設(shè)施；土壩迎水坡護(hù)坡?lián)p壞。

2)閘門損壞嚴(yán)重

木閘門腐爛，啟閉機(jī)失靈已達(dá)到報廢標(biāo)準(zhǔn)；10孔淺孔閘消能設(shè)施破壞、混凝土剝蝕開裂、碳化嚴(yán)重，鋼筋外露銹蝕嚴(yán)重；4孔深孔閘閘門止水效果不好，混凝土閘門強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求；35孔新建閘工作橋梁、排架柱大部分產(chǎn)生裂縫，局部混凝土脫落，下游沖刷破壞等，已影響水閘的運行安全。

3)泵站老化

8座出、入庫泵站機(jī)、配電設(shè)備嚴(yán)重老化，且均為國家淘汰產(chǎn)品，出流量不能達(dá)到設(shè)計要求，導(dǎo)致耗能大及運行管理費用高；此外，由于無法正常運用不能及時將內(nèi)水排出，將直接影響15萬畝稻田的效益，同時由于稻田內(nèi)養(yǎng)蟹不施用農(nóng)藥，故對于實現(xiàn)雙千田、生態(tài)效益以及生產(chǎn)綠色產(chǎn)品有很大的意義。目前，各泵站泵房破損嚴(yán)重，已不能保證運行操作人員的安全等，直接影響水庫的正常蓄水和灌溉配水運用[1-3]。

1.3 工程設(shè)計

1.3.1 兩岸庫堤及擋水土壩

紅旗水庫兩岸庫堤是繞陽河大堤的一部分，在2000年繞陽河整治工程中，兩岸庫堤堤頂高程按50 a洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計實施，經(jīng)本次復(fù)核現(xiàn)堤頂高程能夠滿足紅旗水庫的設(shè)計洪水和校核洪水要求；結(jié)合《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》要求，對兩岸庫堤的迎水面需進(jìn)行防風(fēng)浪干砌石護(hù)坡，左岸護(hù)坡長度7 810 m，右岸護(hù)坡長度6 333 m，在壩腳設(shè)置防沖刷漿砌石護(hù)腳。

紅旗水庫擋水土壩總長1 630 m；加固維修主要是拆除原有破損的漿砌石護(hù)砌及護(hù)腳，在壩體迎水面鋪設(shè)干砌石護(hù)面，壩頂設(shè)漿砌石防浪墻；在壩腳設(shè)置防沖刷漿砌石護(hù)腳。

1.3.2 淺孔閘

重建淺孔閘位于新建閘的右側(cè)，由上游鋪蓋、閘室、消力池、海漫和下游防沖槽組成。閘門為鋼閘門，門高1.7 m，單孔凈寬5.0 m，總泄流寬度25.00 m。

1.3.3 新建閘

新建閘工作橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度經(jīng)復(fù)核滿足規(guī)范要求，但由于工作橋、排架柱結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量較差，混凝土多處脫落，鋼筋暴露銹蝕，故僅對混凝土保護(hù)層脫落進(jìn)行處理。按原設(shè)計運行要求，新建閘閘下未建消能防沖設(shè)施，但由于實際運行操作的限制，下游河床局部已形成沖坑，本次加固設(shè)計考慮增建消力池，解決沖刷破壞問題；經(jīng)水力計算，水躍發(fā)生在原20 m長的橡膠壩底板內(nèi)，由于原橡膠壩底板結(jié)構(gòu)性能良好，為簡化施工，節(jié)省工程投資，本次消能防沖設(shè)計擬在下游混凝土護(hù)坦末端增設(shè)漿砌石海漫和防沖槽[4，5]。

地質(zhì)勘探資料表明，閘室底部粉土基礎(chǔ)未發(fā)現(xiàn)明顯液化特征，但閘底板持力層在庫區(qū)一側(cè)下方存在軟弱層，有沉降不均可能造成27～32孔閘室沉降。閘室穩(wěn)定復(fù)核計算中，對新建閘個別閘段(27#～32#)的不均勻沉降進(jìn)行了重點復(fù)核，閘體完建期和正常運用期基礎(chǔ)壓應(yīng)力均小于地基容許承載力值。但為防止此段閘體不均勻沉降進(jìn)一步發(fā)展，對已發(fā)生沉降部分(27～32孔)閘底板基礎(chǔ)進(jìn)行旋噴加固處理。

1.3.4 深孔閘

深孔閘工作橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度經(jīng)復(fù)核滿足規(guī)范要求，但由于工作橋、排架柱結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量較差，混凝土多處脫落，鋼筋暴露銹蝕，故僅對混凝土保護(hù)層脫落進(jìn)行處理。

由現(xiàn)場檢測安全報告，深孔閘海漫后的下游河床發(fā)生較大沖刷破壞，最大沖坑深約8.8 m，下游河床面下切嚴(yán)重，海漫下沉，比原海漫高程降低0.3 m以上。最高處約0.7 m。經(jīng)消能復(fù)核計算，原消力池深度及長度均滿足要求，加固維修主要是拆除原漿砌石海漫，新建漿砌石海漫，并增設(shè)防沖槽。

1.3.5 出、入庫泵站

紅旗水庫的出、入庫泵站改造主要是重建太平一站、紅旗站、楊家荒站、大倉一站；對張家東站的泵房進(jìn)行拆除重建，對混凝土脫落進(jìn)行處理；對軍屬站的泵房屋面進(jìn)行拆除重建，對混凝土脫落進(jìn)行處理；將張家排灌站、張家西站合建為一個站(取名張家西排灌站)，站址為張家西站原站址。

2 工程施工與組織管理

2.1 施工管理

2.1.1 場地布置

工程壩址處和泵站處的上下游河道比較平坦開闊，河道兩側(cè)大堤外為荒地，場地平坦無障礙物，可以作為施工臨時設(shè)施的布置場地。工程地點距離盤錦市約25 km，交通方便，施工所需的鋼筋、水泥、反濾粗砂、混凝土骨料及砌石料均需外購。施工用電可以利用工程原有線路供電或泵站輸電線路，施工用水可以通過打井解決。紅旗水庫管理所地處盤山縣縣城，現(xiàn)有職工居住盤山縣城，管理所不設(shè)職工宿舍。泵站大多數(shù)工作人員在各泵站，故管理所各職能科室辦公室人員按24人考慮，建房標(biāo)準(zhǔn)按人均建筑面積15 m2計，總計360 m2，其中現(xiàn)有面積200 m2、增設(shè)160 m2。生產(chǎn)、生活區(qū)占地面積不少于房屋建筑面積的3倍，總計1 000 m2。

2.1.2 工程觀測

管理處對樞紐工程按碾壓式土壩、堤防、水閘設(shè)計規(guī)范進(jìn)行觀測、檢查巡視，對閘門及機(jī)電設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、維修。每項觀測都要做好日常觀測記錄、資料整理、保管并建檔，針對出現(xiàn)的問題要及時分析處理。此外，工程施工期應(yīng)結(jié)合施工場界周圍環(huán)境狀況，對可能帶來的環(huán)境影響及影響因子，如水庫壩下水質(zhì)、施工場地噪聲、大氣、人群健康進(jìn)行必要的定點監(jiān)測，做到及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決[6]。

2.1.3 施工進(jìn)度

工程設(shè)計的目的為針對存在問題的工程部位進(jìn)行除險加固，拆除重建泵站，確保紅旗水庫正常運行，充分發(fā)揮其重要的社會以及經(jīng)濟(jì)效益。人工拆除原有混凝土結(jié)構(gòu)及砌石，采用常規(guī)施工方法進(jìn)行土方開挖及填筑，除工作橋部分混凝土采用人工抹面之外，其余部分混凝土采用常規(guī)方法施工。主要工程量如下：各類砌石和混凝土拆除1.80萬 m3，石籠拆除0.17萬 m3，土方開挖和填筑合計3.87萬 m3，土工布鋪設(shè)1.06萬 m2，各類墊層5.65萬 m3，混凝土澆筑0.66萬 m3，干砌石和漿砌石8.61萬 m3，基礎(chǔ)換砂0.25萬 m3。該工程第一年汛后開工，第二年6月末完工。

2.2 組織管理

2.2.1 管理范圍

工程管理范圍主要包括工程區(qū)和生產(chǎn)生活區(qū)，其中工程區(qū)有庫堤、擋水土壩、泄洪閘、出入庫泵站、觀測設(shè)施、交通設(shè)施等各類建筑物周圍，水庫土地征用線以內(nèi)的庫區(qū)以及從壩軸線向上下游100 m、兩側(cè)距庫堤堤腳各100 m范圍；生產(chǎn)生活用房占地面積按3倍的房屋建筑面積計算。實際工程中，以工程管理范圍外界線外延50 m(一般建筑物)或200 m(主要建筑物)作為工程保護(hù)范圍[7]。

在水庫管理范圍內(nèi)，在原有綠化基礎(chǔ)上，進(jìn)一步搞好水庫的環(huán)境美化綠化工作。適當(dāng)種植楊柳、槐樹、花卉等，可在管理站附近設(shè)置八角涼亭等。

2.2.2 管理機(jī)制

結(jié)合《水庫工程管理設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，工程規(guī)格為中型，水庫管理部門的級別為縣級,需組建紅旗水庫管理處，隸屬盤山縣水利局領(lǐng)導(dǎo)。水庫與水閘及出、入庫灌排泵站等工程實行統(tǒng)一管理，現(xiàn)有人員編制為60人。依據(jù)編制定員試行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定，管理處生產(chǎn)運行人員編制為44人，管理人員超編嚴(yán)重。

此外，設(shè)專職人員，具體負(fù)責(zé)和落實從工程施工開始至項目投入運行的環(huán)保管理工作，管理和監(jiān)督項目施工期環(huán)境保護(hù)工作，協(xié)調(diào)各有關(guān)部門之間的環(huán)保工作，行政上歸盤山縣水利局領(lǐng)導(dǎo)，負(fù)責(zé)管理，組織監(jiān)測，資料整編、保管、報送。施工單位接受環(huán)境監(jiān)理和有關(guān)部門的管理與監(jiān)督，設(shè)立專人負(fù)責(zé)環(huán)境保護(hù)措施和相關(guān)對策的實施，執(zhí)行設(shè)計文件中的規(guī)定直至工程竣工驗收合格。

2.2.3 管理設(shè)施

水庫內(nèi)部交通主要以墩頂交通橋作為交通干道，擋水土壩與庫堤內(nèi)部交通主要以壩頂作為交通干道。出、入庫泵站對外交通以現(xiàn)有交通線路為主，擋水土壩壩頂與庫堤堤頂同繞陽河防洪堤堤頂相連，也是良好的對外交通道路[8]。

由于現(xiàn)紅旗水庫管理處無交通工具，為滿足抗洪搶險及工程管理實際要求，考慮項目特點和管理任務(wù)，結(jié)合本次除險加固需配置交通工具：工具車1輛，防汛專用車1輛，面包車1輛，載重汽車1輛。由于工程地理位置特別重要，應(yīng)設(shè)置專用通信方式與上級防汛指揮中心建立聯(lián)系，配置計算機(jī)Internet網(wǎng)和手持機(jī)2臺、計算機(jī)1臺、程控交換機(jī)1臺。

3 結(jié)語

紅旗水庫除險加固工程形成了較為完善的管理體系，明確了加固整治的總體目標(biāo)和原則，工程設(shè)計方案科學(xué)合理，除險加固項目的實施在很大程度上改善了水庫的運行現(xiàn)狀，對實現(xiàn)水庫灌溉效益、防洪功能以及促進(jìn)區(qū)域發(fā)展發(fā)揮著巨大作用。