朱坊水库除险加固分析与设计

陈 静

（江西省水利规划设计院，江西 南昌 330029）

朱坊水库位于南昌市新建县石岗镇西北方向的朱坊村和高圩村境内，水库距新建县城长陵镇约30km，距石岗镇约 6km。坝址以上控制流域面积11.07km2，水库正常蓄水位 46.20m，总库容 1126万m3，设计灌溉面积2.2万亩，实际灌溉面积1.8万亩，是一座以灌溉为主，兼有养殖等效益的中型水库。朱坊水库所处流域属亚热带季风气候区，一年四季分明，气候温和，阳光充足，降水量丰沛。多年平均降水量1578.7mm。

该工程主坝、二副坝、三副坝兴建于1958年，1959年基本建成。一副坝兴建于1972年，1973年基本建成，经多次续建、加固形成现有工程规模。枢纽工程主要由主坝、副坝（3座）、溢洪道（2座）、坝下涵管（4条）、连通渠（3条）等建筑物组成。

坝址下游有石岗镇及流湖乡两个乡镇，人口 2万多人，耕地2.2万亩；有昌樟高速公路和南昌～石岗公路等交通干线，地理位置十分重要。

1 存在的主要问题

朱坊水库工程区属构造剥蚀低山丘陵地貌，库区为丘陵沟谷，四周低山丘陵环抱，地形开阔，库内冲沟较发育，但切割不甚强烈，山坡一般较缓且较稳定，植被较发育。水库经多年运行，未见明显的库水外渗及淤积现象，近坝库岸未出现较大的崩塌及滑坡，但局部较陡，存在小规模的塌岸。未见其他不良物理地质现象。

区内出露地层中元古界双桥山群及新生代第四系地层，位于扬子准地台、江南台隆、萍乡～乐平台陷的丰城～乐平凹断束构造单元中。基底褶皱强烈，经受晋宁构造旋回影响，形成一系列以北东东～北东走向为主的紧密线型褶皱，伴随褶皱的作用，形成了一些北东东及北东走向的断裂或破碎带。经大坝安全鉴定，并由水利部大坝安全管理中心核查确认，朱坊水库大坝属三类坝。存在的主要问题如下。

（1）主坝及三座副坝清基不彻底，坝基及坝肩存在渗漏问题，坝体填筑质量差，渗透系数不满足规范要求，运行中下游坝坡见有渗水，坝体存在渗漏问题。

（2）二、三副坝坝顶高程不满足规范要求，二副坝下游坝坡抗滑稳定不满足要求，主坝及一、三副坝下游无排水反滤设施，二副坝贴坡排水体已被填埋。

（3）坝体存在蚁害问题。

（4）溢洪道衬砌混凝土老化、剥蚀严重，有多条裂缝，浆砌石边墙砂浆脱落，局部坍塌，消力池长度不够，影响泄洪安全。

（5）主坝及二、三副坝坝下涵管管身混凝土老化、蜂窝麻面，裂缝、漏水严重，一副坝坝下涵管建设年代较早，管径小，存在安全隐患。

（6）启闭设施及闸门老化、锈蚀，螺杆变形，不能正常运行。

（7）三条连通渠边坡均未衬护，局部塌陷，断面不规则，渠内淤积严重，影响水库运行安全。

（8）工程管理设施、大坝安全监测设施及水、雨情观测设施简陋，防汛公路标准低、路况差。

江西省发展改革委员会于2008年4月21日以赣发改设审字[2008]484号《关于新建县朱坊水库除险加固工程初步设计（代可研）的批复》对《初设报告》进行了批复，批复的主要建设内容为主坝加固工程、副坝加固工程、溢洪道加固工程、坝下涵管加固工程、连通渠加固工程、大坝安全监测工程及白蚁治理工程等。

2 除险加固设计

2.1 主坝加固设计

根据坝高及坝体抗滑稳定复核计算，设计坝顶高程49.40m。结合坝顶路面的施工，坝顶宽度6.0m，坝顶上、下游侧设25cm×60cm（宽×高）C15混凝土路肩梁，坝顶总长400m，坝面上游侧设置照明灯具。为改善大坝防汛交通条件，结合水库的运行管理要求，坝顶设置混凝土路面，路面宽6.0m，路面向两侧各设2%的横坡，路面混凝土强度等级为C25，厚度为20cm，按15m长度进行分缝，混凝土路面下设厚20cm的5%水泥稳定碎石基层。

坝坡根据稳定分析计算确定[1]，上游坝坡平整至1:3，下游坝坡在43.9m高程设置一级马道，宽度为 3.5m，马道以上坝坡 1:2.75，马道下游坝坡1:3。为防止坝身受风浪淘刷及雨水冲刷，上游坡在高程40.0m以下（施工洪水位为38.10m）采用抛石固脚，在高程40.0m以上采用10cm厚混凝土预制块护坡，下游坡采用草皮护坡。主坝横断面设计详见图1 。

为防止大坝浸润线出逸处产生渗透破坏而危及大坝安全，对大坝坝脚处新建贴坡式排水体，贴坡排水体顶高程41.5m，顶宽1.9m，外坡1:3，排水体下设0.4m厚二级反滤层。

为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧、马道内侧、贴坡排水内侧及下游坡脚处，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置三条横向排水沟，大坝下游坡面与两岸交线处各设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

图1 主坝设计横断面图

对大坝坝体及坝基覆盖层采用混凝土防渗墙进行防渗处理，墙底伸入强风化基岩0.5m；坝基及坝肩具中等透水性岩体采用帷幕灌浆进行防渗处理，灌浆帷幕与大坝混凝土防渗墙连成完整的防渗体系[2]。防渗墙顶高程47.83m，墙底伸入强风化状千枚岩深0.5m。左坝肩原坝内涵管挖除易址重建，新建涵管向左坝肩移 12m。因此，左坝肩原涵管以左坝体在涵管施工时基本挖除，左坝肩坝体按均质土坝设计，混凝土防渗墙插入新建左坝肩坝体 10m处；右坝肩混凝土防渗墙同一副坝混凝土防渗墙相接。在大坝坝基及左肩设一排帷幕灌浆进行防渗处理，灌浆帷幕底高程深入相对不透水层（透水率q≤10lu）深度不小于2m。

2.2 一副坝加固设计

一副坝设计坝顶高程48.9m，坝顶结构同主坝，坝顶总长 467m。上、下游坝坡采用 1:3，坝顶宽6.0m，最大坝高6.0m。在坝轴线上游设截水槽，截水槽基础位于强风化的基岩顶面以下1.0m，截水槽底宽采用2.0m，边坡1:1.5。

一副坝上游护坡采用厚10cm，边长30cm的正六边形混凝土预制块护坡，下设 10cm砂卵石混合料垫层，高程 40m以下设抛石固脚,下游护坡采用草皮护坡。坝脚设置贴坡排水体，排水体顶高程40.0m，下游边坡1:3，干砌块石厚0.4m，下设40cm厚二级反滤层。

为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧、马道内侧及坝脚排水体内侧，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置二条横向排水沟，一副坝下游坡面与左岸交线处设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

2.3 二副坝加固设计

二副坝设计坝顶高程48.9m，坝顶结构同主坝，坝顶总长 335m。结合坝顶结构设计施工，上游坝坡回填至 1:3.0，下游坝坡按美化整治要求马道以上为1:2.5，马道以下为1:3.0。

二副坝上游护坡采用厚10cm，边长30cm的正六边形混凝土预制块护坡，下设 10cm砂卵石混合料垫层，坝脚41.0m以下设抛石固脚[3]。下游护坡采用草皮护坡。

为使坝脚渗流稳定，坝脚设置贴坡式排水体，排水体顶高程 39.0m，下游边坡游 1:3，干砌块石厚0.4m，下设50cm厚二级反滤层。在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧及坝脚排水体内侧，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置二条横向排水沟，二副坝下游坡面与两岸交线处各设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。

二副坝防渗墙采用液压抓斗混凝土防渗墙方案，顶高程设计墙顶高程取为47.83m，底高程伸入强风化状千枚岩深0.5m，最大墙深约13.71m。帷幕灌浆防渗伸入相对不透水层以下2m。左坝肩坝体挖除后，基础浇筑C15混凝土压浆板，板宽3.0m，板厚0.5m。

2.4 三副坝加固设计

三副坝设计坝顶高程48.6m，坝顶结构同主坝，坝顶宽度6.0m，坝顶上、下游侧设25cm×60cm（宽×高）C15混凝土路肩梁，坝顶总长274m。三副坝上游护坡采用厚10cm，边长30cm的正六边形混凝土预制块护坡，下设 10cm砂卵石混合料垫层，高程41.0m以下设抛石固脚。下游护坡采用草皮护坡。

三副坝坝脚设置贴坡式排水体，排水体顶高程42.00m，下游边坡游 1:3，干砌块石厚 0.4m，下设40cm厚二级反滤层。

为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于坝顶下游侧、马道内侧及坝脚排水体内侧，断面尺寸0.3m×0.3m，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，坝面设置二条横向排水沟，二副坝下游坡面与两岸交线处各设一条横向排水沟，排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m，纵、横排水沟相互连通成为整体。防渗墙选用混凝土防渗墙方案，设计墙顶高程取为 47.83m，墙厚 0.3m，墙底高程伸入强风化状千枚岩深 0.5m，最大墙深约 13.71m。坝基不设帷幕灌浆防渗。

2.5 溢洪道加固

东溢洪道由控制段、泄槽段、消力池段、海漫段、出水渠组成。东溢洪道控制段采用宽浅式平底宽顶堰，堰长5m，堰顶高程46.20m，溢流净宽12.0m。为运行管理需要，控制段在坝顶处架设交通桥，桥面高程 48.9m，采用预应力空心板结构，桥净跨净长12.0m，桥面宽6.0m。

溢洪道混凝土强度等级均为 C25。泄槽段分两段，底板混凝土厚 0.4m，第一段水平长 16.54m，净宽由12.0m渐变为10.0m，纵坡为0.01，第二段水平长51.5m，净宽均为10.0m，纵坡为0.196，底板每10.3m长设置横缝，底板下设纵、横排水沟。泄槽边墙为重力式混凝土挡墙，墙高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段长 8m，池深0.8m，宽 10.0m，消力池底板高程 35.82m，底板厚0.8m，下设排水，上游与泄槽末端相连，下游与海漫段相接。消力池边墙为重力式混凝土结构，墙顶宽0.5m，墙高2.5m，墙顶高程38.32m。消力池后接长10m，宽10.0m海漫段，底板高程36.62m底板为0.4m厚，重力式混凝土结构，墙高1.7m。

东溢洪道出水渠全长113m，渠底宽10m，渠底高程 36.62～34.20m，纵向坡降为0.012。出水渠上游设C20混凝土海漫，混凝土护底厚0.3m，两侧设C20混凝土挡墙渐变段，长10m，挡墙顶高程38.32m。下游出水渠采用C20混凝土护底，厚0.1m；边坡1:1.5，采用C20混凝土预制块护坡，厚0.1m，护坡顶高程38.32～35.0m。出水渠下游与河床相接。

西溢洪道控制段采用宽浅式平底宽顶堰式，堰长5m，堰顶高程 46.2m，溢流净宽15.0m，为运行管理需要，控制段在坝顶处架设交通桥，桥面高程48.9m，采用预应力空心板结构，桥净跨净长15.0m，桥面宽6.0m。溢洪道混凝土强度等级均为C25。泄槽段分两段，底板混凝土厚0.4m。第一段水平长55.0m，净宽由15.0m渐变为10.0m，纵坡为0.01。第二段水平长34.4m，净宽均为10.0m，纵坡上段为1：2.93，下段1：4。底板设置纵、横缝及排水沟，泄槽边墙为重力式混凝土挡墙，墙高2.7～1.0m.。

消力池采用底流消能。消力池段长 10m，池深0.8m，宽10.0m，消力池底板高程35.08m，底板厚0.8m，下设排水，上游与泄槽末端相连，下游与海漫段相接。消力池边墙为重力式混凝土结构，墙顶宽0.5m，墙高2.5m，墙顶高程37.58m。消力池后接长15m，宽10.0m海漫段，底板高程35.88m， 底板为0.4m厚，重力式混凝土结构，墙高1.7m。

西溢洪道出水渠全长 82.1m，渠底宽 10m，渠底高程 35.88～35.80m，纵向坡降为 0.013。出水渠上游设C20混凝土海漫，混凝土护底厚0.3m，两侧设C20混凝土挡墙渐变段，长15m，挡墙顶高程37.58m。下游出水渠采用C20混凝土护底，厚0.1m；边坡1:1.5，采用C20混凝土预制块护坡，厚0.1m，护坡顶高程37.58m。出水渠下游与河床相接。

2.6 输水建筑物加固

主坝涵管进口处均设进水闸，进水闸内设检修、工作闸门（平面钢闸门），并配置手、电两用卷扬式启闭机。进水闸底板高程沿用原进口底板高程37.20m，进水闸长10m，宽3.2m，闸墩厚1.0m，进水闸井顶高程49.4m，接交通桥，上设启闭排架闸房。涵管内径宽1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管总长66m，设0.0066纵坡，每11m进行分缝，缝内设止水铜片。出口接八字型消力池，池长7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

一副坝涵管进口处均设进水闸，进水闸内设检修、工作闸门（平面钢闸门），并配置手、电两用卷扬式启闭机。进水闸底板高程沿用原进口底板高程39.50m，进水闸长10m，宽3.2m，闸墩厚1.0m，进水闸井顶高程 48.90m，接交通桥，上设启闭排架闸房。涵管内径宽1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管总长33m，设0.01纵坡，每11m进行分缝，缝内设止水铜片。出口接八字型消力池，池长7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

二副坝涵管进口处均设进水闸，进水闸内设检修、工作闸门（平面钢闸门），并配置手、电两用卷扬式启闭机。进水闸底板高程沿用原进口底板高程38.00m，进水闸长10m，宽3.2m，闸墩厚1.0m，进水闸井顶高程 48.90m，接交通桥，上设启闭排架闸房。涵管内径宽1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管总长55m，设0.01纵坡，每11m进行分缝，缝内设止水铜片。出口接八字型消力池，池长7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

三副坝涵管进口处均设进水闸，进水闸内设检修、工作闸门（平面钢闸门），并配置手、电两用卷扬式启闭机。进水闸底板高程沿用原进口底板高程39.50m，进水闸长10m，宽3.2m，闸墩厚1.0m，进水闸井顶高程 48.60m，接交通桥，上设启闭排架闸房。涵管内径宽1.2m，高1.8m，壁厚0.4m，涵管总长55m，设0.01纵坡，每11m进行分缝，缝内设止水铜片。出口接八字型消力池，池长7.5m，池深 0.5m，后接原灌溉渠道。

3 结 语

为保障下游人民群众生命财产及昌樟高速公路等重要交通设施安全，确保工程安全运行，发挥工程应有效益，对朱坊水库进行除险加固是必要的。朱坊水库在除险加固设计中，严格按初步设计批准及优化设计批准方案，确定了合理加固措施,并科学、合理的安排施工进度，对施工过程中出现的问题，及时组织设计、监理、施工等各方予以解决，使除险加固工程顺利完成任务[4]。使水库在规定的时间内得以正常运行,充分发挥了水库的效益。该除险加固工程已成为南昌市水库除险加固工程的样板示范工程。

建议工程管理单位，在今后工程运行管理中，加强对工程运行管理人员的培训，提高工程管理人员的整体素质，使工程管理所的管理水平满足水利工程管理单位考核标准，确保工程安全运行，发挥工程应有效益。

[1] 陈 静,彭德慧,张李荪.两个主要边坡稳定分析程序软件的应用[J].工程建设与设计,2008,4:49-51

[2] 张李荪,周放平,陶柏强.万安水电站库区赣州市旧城区防护工程设计[J].中国农村水利水电,2006,12:110-111

[3] 张李荪.水库防护区库岸失稳与防护[J].江西水利科技,2001,(S2):49-51

[4] 张李荪.工程图纸扫描输入及矢量化在水利工程设计中的应用[J].江西水利科技,1997,3:155－157