陌堂橡膠壩工程存在隱患及除險加固設(shè)計

李 娜，王昌健，姜 浩

（煙臺市城市水源工程運行維護中心，山東 煙臺 264003）

煙臺市外夾河陌堂橡膠壩工程位于福山區(qū)回里鎮(zhèn)陌堂村東北，距上游的旺遠(yuǎn)橡膠壩2.79 km，壩址以上控制流域面積860 km2。現(xiàn)狀橡膠壩為枕式充水壩，壩高3 m，共3 孔，每孔凈寬43 m，壩總寬132 m，工程順?biāo)鞣较蛉L53.9 m，一次性可攔蓄水量145 萬m3。橡膠壩由進口段、閘室段和出口段組成。工程建成于1990 年7 月，是一座以兩岸農(nóng)田灌溉和補充地下水源為主，兼顧生態(tài)景觀功能的擋水建筑物。受當(dāng)時資金、材料、技術(shù)及規(guī)范等各方面因素的制約，工程運行至今，已出現(xiàn)壩袋老化、主體工程沖刷破壞、消能設(shè)施失效等安全隱患，亟需進行除險加固。

1 存在的主要問題

陌堂橡膠壩工程自建成以來，遭遇了多場洪水沖擊。尤其是2007 年8 月，遭受了外夾河有史以來最大的暴雨洪水，加之其已運行了30 年，暴露出較多問題。

1）工程現(xiàn)狀設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，無校核標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)狀的防洪能力低于規(guī)劃的50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2）橡膠壩壩袋存在自然塌落現(xiàn)象，壩袋材料老化嚴(yán)重，表面龜裂，多處膠皮脫落、撕裂，管理所年年需要對壩頭部位進行修補，才能夠維持橡膠壩的運行。

3）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在剝蝕、碳化等現(xiàn)象，下游漿砌石翼墻存在變形裂縫、傾斜，漿砌石結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求，防沖槽沖刷厲害，底板下充排水管存在漏水。

4）橡膠壩充排水系統(tǒng)的電動蝶閥、鑄鐵管充排水管嚴(yán)重銹蝕，泵房變壓器為90 年代初的產(chǎn)品，功率損耗大，屬于目前禁用的非節(jié)能淘汰產(chǎn)品。

5）管理房外墻砂漿脫落，屋頂滲水；安全觀測設(shè)施不完善，無滲流、變形觀測設(shè)施。

2 除險加固方案

2.1 設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定

《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）中規(guī)定，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20～30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50-100 年一遇。橡膠壩的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于壩址處河道的洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。陌堂橡膠壩壩址處河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，因此確定洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇。

2.2 擋水位的確定

擋水位的確定要綜合考慮兩方面因素：一是盡可能多的增加蓄水量，二是蓄水量增加后不會對橡膠壩上游兩岸的果園和農(nóng)作物的生長產(chǎn)生不利影響。通過多方測算和分析，最終確定本次除險加固后橡膠壩的擋水位為13.80 m，蓄水量同比增加了28 萬m3。

2.3 壩址及擋水建筑物選擇

1）壩址選擇。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2016），經(jīng)過計算分析得出現(xiàn)狀的消力池長度、深度均不滿足消能防沖要求，消力池底板厚度不滿足規(guī)范要求，海漫長度不滿足規(guī)范要求，下游河床極易被沖刷。此次除險加固考慮將消力池、海漫的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整。

因工程總長度較之前延長，需要合理選擇壩址。方案一是壩軸線不變，在原壩軸上新建擋水建筑物，與原布置銜接較好，現(xiàn)狀的鋪蓋、底板、消力池、護坦、海漫及防沖槽都需要拆除，而且河道內(nèi)還有大沖坑，需要進行大量的基礎(chǔ)處理；方案二是壩軸線向上游平移10.2 m，與原布置銜接好，基礎(chǔ)處理較少，現(xiàn)狀的集水井及集水廊道需要拆除。因此，從工程效益、施工條件以及水資源利用等方面，經(jīng)綜合比較分析，壩址選擇方案二。

2） 擋水建筑物選擇。原3 孔橡膠壩全部拆除，擋水建筑物需要優(yōu)化比選。選擇擋水建筑物型式，要考慮工程造價、工程景觀以及河道自身特點等方面的影響因素，需要進行綜合比選。本次擋水建筑物選取平板提升閘、橡膠壩、液壓閘3 種型式，從工程投資、防止泥沙淤積、過流能力、運行管理及景觀等5 個方面進行了比選。

本工程擋水建筑物主要是攔蓄部分地表水，結(jié)合本工程具體情況，經(jīng)綜合分析比較，橡膠壩結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、管理方便、工程投資、后期運行費用等方面更具有優(yōu)勢，加之陌堂橡膠壩位于外夾河中游，其上下游均為橡膠壩，因此，選擇橡膠壩方案更適合大沽夾河。

2.4 工程布置

工程主要內(nèi)容包括拆除原3 孔橡膠壩，改建為1 孔斜坡式橡膠壩，上游連接段護坡和鋼筋混凝土鋪蓋，下游改建鋼筋混凝土消力池、護坦、海漫、防沖槽等。

1）橡膠壩段。拆除現(xiàn)狀橡膠壩，降低底板高程，基礎(chǔ)部分進行強夯處理，改建斜坡式橡膠壩共1 孔，橡膠壩底寬122.0 m，兩岸坡比為1∶2.5，壩高4.0 m，設(shè)計擋水位13.80 m；底板順?biāo)鞣较蜷L13.0 m，兩岸漿砌石邊墩拆除改建為C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)斜坡式底板。

2）上游鋪蓋。上游設(shè)C25 鋼筋混凝土鋪蓋，順?biāo)鞣较蜷L12.0 m，寬124.6 m，鋪蓋始端頂高程9.20 m，末端頂高程9.80 m，上下游側(cè)設(shè)齒墻，底部設(shè)C15 素混凝土墊層厚0.10 m。

3）下游消能防沖。拆除原消能設(shè)施，新鋪C25鋼筋混凝土消力池，池深1.0 m，池寬125.6 m，消力池總長18.0 m，底板厚0.60 m。消力池下游設(shè)10.0 m 長水平鋼筋混凝土護坦，護坦厚0.40 m，頂高程9.45 m，護坦寬125.6 m；末端設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制樁；護坦下游設(shè)長25.0 m，M10 漿砌塊石海漫，頂高程9.45～9.00 m，樁徑0.50 m，樁長5.0 m；海漫下游新建10 m 長格賓石籠防沖槽。

4）兩岸護坡工程。上、下游兩岸護坡均采用M10 漿砌方塊石，護坡頂新建漿砌方塊石防浪墻，墻頂新建不銹鋼欄桿。

5）泵房工程。原泵房拆除，在橡膠壩西北部，外夾河左側(cè)灘地內(nèi)新建橡膠壩泵房，采用獨立基礎(chǔ)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

6）安全監(jiān)測。陌堂橡膠壩除險加固在橡膠壩左右岸的上游水流平順處設(shè)2 組水位標(biāo)尺；沿壩軸線方向布置滲流觀測斷面3 個，每個斷面設(shè)3個滲壓計，兩岸刺墻上下游各設(shè)1 個滲壓計；橡膠壩兩側(cè)各新建工作基點2 處，校核基點2 處，位移、沉陷觀測點5 處，水準(zhǔn)基點2 處。

3 結(jié)語

陌堂橡膠壩工程自建成初期以來，經(jīng)過多次維修，但均是治標(biāo)不治本。為了徹底解決病險問題，結(jié)合安全鑒定結(jié)論，綜合考慮各方面因素，有針對性地制定出陌堂橡膠壩工程除險加固方案，從根本上解決了安全隱患，保證橡膠壩周邊村莊的生命財產(chǎn)安全。工程已于2020 年12 月22 日采用該除險加固方案，完成所有建設(shè)任務(wù)，并通過合同工程完工驗收。除險加固后的陌堂橡膠壩在2021 年汛期經(jīng)受了較大洪水的考驗，工程運行正常，于2021 年12 月23 日通過竣工驗收。