欧阳海水库除险加固工程概述

房勇

（湖南省欧阳海灌区水利水电工程管理局耒阳市421800）

1 工程概况和除险加固的必要性分析

湖南省欧阳海水库枢纽工程位于湖南省桂阳县境内，坐落在湘江支流舂陵水大滩峡谷，距耒阳市54 km，控制流域面积5 409 km2，总库容4.24亿m3，是一个以灌溉为主，兼有防洪、发电、航运和养殖等综合效益的大（Ⅱ）型水利水电工程。

工程主要由大坝、二道坝、引水式电站、斜面升船机和左右岸灌溉渠首组成。其中，拦河坝为双曲拱坝，最大坝高54 m，坝顶高程76 m，坝顶弧长243 m；二道坝位于大坝下游180 m处，为定圆心单曲砌石拱坝，最大坝高16 m，功能为雍高尾水位，形成水垫塘，利于大坝泄流的消能；坝左右岸各建有一条灌溉引水隧道，设计流量分别为6.8 m3/s和37 m3/s，共灌溉农田4.87万hm2（73万亩）。

大坝于1970年建成蓄水，运行以来，灌溉农田稳定在4.85万hm2（72.74万亩），年发电量2亿kW·h，对下游的衡阳、株洲、湘潭等重要城市和武广高铁、京广铁路、高速公路和107国道等交通干线及厂矿有着十分重要的防洪保护作用。由于运行年代久远，大坝出现了一些严重的问题，2000年主管部门组织专家进行了安全鉴定，鉴定结论认为大坝安全级别为三类坝。存在的主要问题有：坝段的垂直贯穿性裂缝、坝体渗漏、大坝水垫塘淘刷和两岸坍塌严重、左岸坝肩的失稳问题、观测设备失效和观测项目不全面、孔口启闭架主梁裂缝等问题。

水库经过加固处理后，不仅可确保大坝的安全，还可明显提高防洪效益和兴利效益。每年将减少下游洪灾损失约3 000万元，保护农田0.33万hm2（5万亩），可使灌溉水量增加，提高供水保证率，每年增加灌溉效益1亿元，增加发电效益1 000万元。可见，对工程进行除险加固是十分必要的。

2 水库大坝工程加固项目和处理方案

2.1 拱坝坝肩和左岸陡边坡加固

大坝左岸拱肩存在FA2断层组，右岸存在多组破碎夹层和节理裂隙，两岸顺河向高倾角节理发育，对拱座稳定极为不利，因此对左岸拱肩和左岸陡边坡0+90 m～0+140 m范围内进行预应力锚索加固，同时辅以系统锚杆、排水减压和喷护塞缝处理措施。加固工程共计预应力锚索30根，系统锚杆2 504根，长（4.5～8.0）m，主要采用机钻成孔，孔径50 mm，内注水泥砂浆；排水孔共1 706 m，孔径100 mm；左岸拱肩（80～103）m范围内采用混凝土护砌，最小厚度1.0 m，共计混凝土6 276 m3；边坡表面采用挂网喷护处理，喷混凝土厚12 cm，总面积约8 781 m2。

2.2 水垫塘加固

水垫塘0+30 m～0+80 m范围内建有混凝土护砌，左右岸护砌高程分别为97 m和95 m，运行至今20余年，水垫塘内岩块磨损严重，部分部位表面钢筋外露。另外，根据大坝消能计算分析，设计水位下最大冲坑位置在0+90 m～0+100 m范围内，水垫塘的原有护砌范围不够，且两岸岩坡节理裂隙发育，多处出现崩塌。

针对上述问题，主要加固措施如下：

（1）对水垫塘进行堆积体清渣后，在其表面采用现浇硅粉混凝土（厚10 cm）进行补强；

（2）在原护砌混凝土顶面高程以上，预留2 m宽施工马道，对岩块进行清理后，浇筑1.5 m厚C20混凝土贴坡式混凝土护砌至103 m高程；

（3）在0+80 m～0+140 m范围内新修护砌，坡脚设置于原河床高程附近，清除两岸滑坡松散岩体后，根据实际地形采用贴坡式护砌至103 m高程，控制厚度不小于1.5 m，外坡为1∶0.5～1∶1.5，坡脚设1.5 m×2.0 m的趾板；

（4）对两岸岩坡进行系统锚杆加固，锚杆均采用Φ25 mm，间距2 m，呈梅花型布置，并做好挂网喷护和岸坡排水。

2.3 大坝基础帷幕灌浆

原设计防渗帷幕采用单排孔，孔距3 m，孔深为2/3倍设计水头，但施工时只在个别部位进行了帷幕灌浆。运行后发现左右岸（110～114）m高程处，坝基裂隙带有渗水，库水位较高时，渗漏量更大。其中，左岸的渗水对坝肩岩体稳定不利，故对大坝基础补做帷幕灌浆。防渗标准采用单位透水率q≤3 Lu，根据此标准，帷幕灌浆采用单排孔，孔距2.5 m，钻孔位置距上游边线2 m，钻孔深度控制在大坝建基面以下（15～30）m，共布置28个孔，总钻孔深度约669 m。

2.4 坝身裂缝处理

对于坝段裂缝主要采用化学灌浆方法进行处理。沿坝体上游面裂缝方向粘贴止水橡皮，这样可以防水和止浆，并适应坝体裂缝的变形；沿坝体下游裂缝方向以环氧胶泥进行封堵，并跨缝埋设灌浆盒和斜孔，进行化学灌浆时，浆液从下游灌浆盒和斜孔注入坝体裂缝内，直到充满为止。灌浆面积总计1 286 m2。

2.5 孔口闸门启闭架主梁裂缝处理

在2#～5#闸孔启闭架主梁出现裂缝，这些裂缝大多数出现在主梁跨中，沿垂直方向向上发展，基本上贯穿梁体，裂缝宽度为（0.1～0.2）mm，最宽为0.3 mm，发生在2#闸孔主梁上。经过承载能力和裂缝宽度复核计算，主梁的配筋满足要求，裂缝宽度超过规范允许值，故采用粘贴钢板进行补强加固处理。在每根主梁底部粘钢，长度为14.395 m，厚6 mm，宽0.4 m，主梁两端加腋处还设3条U型箍板，每条长2.05 m，厚6 mm，宽50 mm，间距250 mm。粘贴钢板总面积50.984 m2，总重量2.4 t。

粘钢的工艺流程如下：

（1）先对主梁表面进行处理，用钢丝刷将混凝土表面的松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾高效清洁剂去油垢污物，并用清水冲洗；

（2）对粘合面和裂缝进行打磨，除去（2～3）mm厚表层，露出混凝土新层，再用环氧树脂砂浆对裂缝进行修补，干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面；

（3）对钢板进行除锈和粗糙处理；

（4）主梁卸荷后，用JGN粘胶剂粘贴钢板；

（5）钢板粘贴完毕后，立即用夹具加紧，并适当加压；

（6）加压约24 h后即可拆除夹具，3天后可受力使用。

2.6 二道坝下游护岸加固

二道坝下游河段，因泄流时严重淘刷，造成多处塌方滑坡、河道淤塞，危及两岸建筑物的安全，故进行护岸加固和河道清障，保证管理区的运行安全。

右岸护岸至电站10#挡墙，长180 m，采用浆砌石贴坡式护岸，最小厚度0.8 m。左岸护至桥头上游，长490 m，结合地形，也采用浆砌石贴坡护岸，最小厚度0.8 m。

3 水库大坝安全监测系统更新改造

由于原观测系统于1974年就开始工作，年代久远，内部观测仪器多数失效，加之设备落后，精度不高，效率低下，不能满足现行的规范要求，故必须进行更新改造。

监测项目主要有变形监测、渗流监测、应力应变监测和环境量监测。监测点布置如下：①坝体水平位移和垂直位移观测方面，在大坝下游布置3个工作校核基点，右岸上游布置1个工作校核基点；共设置10个变形测点，其中坝顶设置5个测点，下游面126.5 m高程马道设3个测点，在下游面117 m左右1/4拱处布置2个测点；②下游岸坡位移观测方面，在左岸下游边坡不稳定岩块上设4个测点，同时在有关深层滑动面上设3组位移计；③裂缝观测方面，在各裂缝不同位置布置14个测点；④渗流监测方面，在左右岸下游边坡各设4个测压管进行绕渗观测；⑤应力观测方面，选择6根锚索进行应力监测。

大坝安全自动化监测系统采用水利部南京水利水文自动化研究所研制生产的DG-2000型智能分布式大坝安全监测系统，包含数据采集软件（DG）、消息管理软件（DSIM）、计算分析软件（MDAP）、全站仪专门监测平差分析处理软件、外部观测成图软件。观测设备主要为对讲机、对中杆、角架、光缆、光端机、棱镜及底座等。

4 结语

我国早期修建的水库工程，限于当时特定的历史条件和设计施工水平，运行至今，由于各种原因，许多水库都不同程度存在一些病险问题，如果不及时进行加固处理，将限制当地的经济发展，严重的还会威胁下游人民生命财产安全。由于欧阳海水库除险加固项目实施及时，资金有保障，加固处理措施合理妥当，保证了加固工程的质量，提高了灌溉效益和防洪效益，促进了当地经济的和谐发展。水库工程加固后，至今运行良好。