棉花冲水库除险加固工程建设管理的有效措施

2013-04-08刘凯

水利技术监督 2013年5期

刘凯

(贵州省麻江县水利局，贵州麻江 557600)

1 工程概况

棉花冲水库位于麻江县谷硐镇黄泥村，是一座以农田灌溉为主的水利工程，原设计灌溉面积3600亩，大坝于1977年5月动工，1982年11月竣工。水库坝址以上流域面积4.1km2，水库总库容67.8万m3,大坝为均质土坝，坝顶高程1058.00m，最大坝高20.5m。坝顶宽4m，坝顶长61m，坝底宽95.48m，枢纽工程是由大坝、溢洪道、放水涵洞三部份组成。

由于受当时条件限制，边设计和施工，加上施工条件较差，主要是人力施工，工程质量难保证，大坝建成后一直不能正常蓄水，仅能保证500多亩农田灌溉，大坝建成至今已30年，年久失修，稍遇洪水，水位上涨到1049.0m高程开始出现渗漏，水洪上涨渗漏更为严重。

根据《贵州省水库大坝安全管理办法》及《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），水库大坝鉴定为三类坝，需进行除险加固，根据相关的规范、径流调节与调洪计算其规模如下。

在不增加任何的泄洪措施，保持原有设计左岸溢洪道和右岸放水涵洞的情况下，增设1.2m高防浪墙，坝顶宽度4.0m不变、大坝坝顶高程1059m仍保持不变。坝肩及水库左岸进行回填、削坡、砌护处理，而且要对砌护加固和坝体进行防渗。同时也要将放水卧管改造成塔式进水口，改变水库的运行方式。将溢洪道堰顶高程进行降低并拓宽，也要对其左岸的高边坡进行削坡处理。

2 存在的主要问题及管理措施

2.1 水库除险加固工程设计中存在的主要问题

（1）坝顶的高度不符合要求：经过调洪计算，大坝坝顶高程不符防洪指标；溢洪道在宣泄 20年至200年洪水时，水位均高出坝顶，造成水流冲刷下游坝面。

（2）大坝清基质量差，且未经灌浆处理，存在坝体与地基接触带、坝基浅层渗漏；坝基渗流性态存在严重安全隐患，危及大坝安全，当水库处于高水位运行时，易产生挤压，黄土层极易发生坍塌，预计塌岸会向坝体内方向延伸，造成坝体产生缺口，影响坝体的稳定。

（3）危及大坝安全之溢洪道功能失效：溢洪道现有导墙高度不满足设计及校核洪水情况的高度要求，泄槽洪水将翻越边墙，冲刷右岸下游坝坡。消能设施现有结构也不满足规范要求，下泄洪水将对下游坝脚、农田及村寨造成重大的影响。现基础变形，砌石混合砂浆严重脱落，砌筑工程失效，左岸存滑塌现象，出口没有消能设施，这降低溢洪道以及土坝的稳定性。

（4）坝体压实系数不符要求，碾压不严实，均匀性差。

（5）需加固放水卧管：放水卧管长期受库水的冲刷，出现滑塌、沉陷以及渗漏的险象，威胁放水卧管的稳定。

（6）反滤存在设计不合理：由于历史的原因，坝址反虑排水体长仅 40m，不能满足坝体下游排水的需要，造成左坝体浸润线升高，导致半坡出流，引发呗坡变形，降低其稳定性。

（7）工程未设置基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

2.2 水库除险加固工程设计管理措施

2.2.1 大坝加固设计的具体措施

根据《贵州省黔东南州麻江县棉花冲水库大坝安全复核报告》，参考引用坝坡稳定分析、大坝渗流稳定以及相关的标准得出，需要对左右坝肩、坝体、排水棱体及水库左岸进行除险加固处理。

（1）坝顶处理：现坝顶高程不变为1058m,坝顶宽4m，并增设防防浪墙，为钢筋混凝土，宽0.8m，高1.2m。

（2）对上游坝面进行处理：在坝踵处增设混凝土截水墙。然后沿截水墙布置坝基帷幕灌浆孔，用水泥进行帷幕灌浆，使坝面防渗与坝基防渗形成一个封闭的防渗体。清除其迎水面剥脱、风化破碎的表面乱石及表层松散的粘土，呈台阶式开挖到密实粘土层，再用粘土分层夯实碾压达到设计坝坡体型1:2.5，然后对整个迎水坝坡面采用二布一膜复合土工膜防渗层（PE膜厚0.5mm、两布700g/m2）铺在15cm厚压实细砂下垫层上，膜上铺15cm厚砂壤土上垫层，上垫层上为6cm厚干砌C15混凝土预制块（六角形板、边长20cm、厚6cm ）防护层。

（3）对下游坡处理：先清除下游坝面0.3m厚的表层土体，然后在培厚堆石排水棱体顶以上按1:2.5的坝坡用粘土夯筑培厚下游侧坝体。培厚堆石排水棱体顶面高程1042.15m，顶宽1.5m，外侧边坡1:2.0。种植草皮来护坡，而且按要求设置横向、竖向排水沟并和下游排水棱体相衔接。

（4）加固原有的排水棱体。

2.2.2 改进放水洞进口的设计

由于历史的设计原因，大坝上游迎水面原来的放水洞卧管放水设计已不符当前的需求，应废弃，在原放水涵洞进口处增设放水钢管及封堵混凝土。采用C15混凝土将涵洞进口处封堵，在放水钢管进口处设置消力井，消力井为现浇C25钢筋混凝土，其顶部高程即为死水位1044.34，底板高程为1042.87m，平面尺寸为2.0m×2.0m。井口尺寸为直径50cm的圆形。采用φ500的斜拉式双向转动闸门作为检修用，闸门采用手摇启闭机启闭。

2.2.3 溢洪道改进设计的具体做法

拓宽加固改造设计溢洪道：现溢洪道太窄，按洪水复核计算结果对溢洪道进拓宽加固，按现堰顶高程不变，将原溢流前缘净宽改为12m的正槽实用堰，增设挑流消能设施，用C20钢筋混凝土底板和侧墙。

2.2.4 大坝安全监控设计的具体做法

位移、沉降、渗透以及气象监测是大坝安全监控项目设计的主要内容。在这个安全监控项目中，需要安装4个观测孔在坝最大断面处社浸润线；设置位移两条沉降断面在上下游坝坡处；设置一处渗流监测在反滤体下游。

3 除险加固主体工程建设中的管理措施

3.1 放水洞进口施工过程中采取的管理措施

在麻江县棉花冲水库除险加固工程中，由于放水洞的改造繁琐，需要将水库放空且要修筑围堰才能进行施工。采用人工的方式进行基坑内的淤泥开挖。采用拌和站拌制的0.4m3移动式混凝土建造进水口，沿溜槽入仓。由于放水溅口的混凝土浇筑施工期是在安排在12～1月，而此时当地的气温在5℃～-8℃之间，属于低温冬季施工，必须严格采取必要的监控工程质量的相关控制措施，以免工程出现质量问题。具体做法如下。

（1）对拌和水的水温不应该超过60℃。在混凝土拌和前，应对拌和机进行冲洗，用热水冲洗，拌和时间延长约50% 。

（2）所有的运输设备在使用之前，用热水冲洗干净；恢复运输的时候，对所有的运输设备进行加热。

（3）冬季混凝土浇筑应采用蓄热法，此法适合冬季施工，施工简单，是最为经济的施工措施，不需额外混凝土加热设备。

（4）采用蓄热法施工的混凝土模板选用保温模板，混凝土浇筑完成后立即用保温材料覆盖其顶面。

（5）混凝土浇筑是在水库的河床中进行施工，应做好防风措施。

3.2 溢洪道工程施工过程中采取的管理措施

麻江县棉花冲水库除险加固工程中针对溢洪道施工，主要从下述几个方面进行了管理。

3.2.1 混凝土的质量控制方法

在开始混凝土的浇筑作业之前，需要对仓内基础进行彻底检查，确保模板、钢筋以及预埋件的位置都符合设计要求，全部验收合格之后才可以开始浇筑。在浇筑的过程中一定要按照相应的厚度、顺序以及具体的方向等进行分层浇筑。注意在浇筑斜面时应该从低处逐渐向高处浇筑，确保水平分层，避免出现骨料集中的问题。

利用振捣器提高密实度，振捣工作在混凝土的下降不再明显、没有气泡出现、开始泛浆以后停止。对于不合格的混凝土一律不得入仓，已经变硬的混凝土不得继续使用。在对施工缝进行处理的过程中，需要根据混凝土的硬化程度，通过采用凿毛等方法进行有效处理，将混凝土表面残留的松弱层等全部清除并确保其表面保持干净。在完成混凝土的浇筑工作之后要做好覆盖保护工作，并保持混凝土表面湿润，根据设计规定合理安排混凝土的养护时间，确保混凝土表面具有较高的平整度。

3.2.2 钢筋的质量控制措施

在溢洪道工程施工过程中采用的钢筋必须具有出场证明书以及相关的试验报告单；每批钢筋在进入施工现场之前都应该进行冷弯试验，检验合格后才可以使用；保证钢筋的数量、安装的位置与施工设计的相一致；焊缝一定要结实不能有裂缝，也要避免漏焊。

3.2.3 干砌石的质量控制

在施工的过程中一定要确保使用的材料能够有很好的抗风化的能力，禁止使用有裂缝的石头。通过错缝锁结的方式进行砌筑工作，裂缝宽度控制在25mm内，保证其边缘能够顺直。

4 除险加固工程建设中的其他管理措施

（1）为确保工程质量，麻江县棉花冲水库除险加固工程建设应严格按“四制”组织实施。设计图纸的规定和解释、施工验收的相关规范、技术交底要求以及工程施工中签署的各项合同要求等内容要熟知；严格监督现场的质量检验工作，及时扫清干扰阻碍物，做好高程点的检查以及轴线的定位工作；严格审核施工情况，落实检查制度，保证项目经理、监理工程师和业主工程负责人达到工作岗位；严格控制施工过程中所用的材料、设备的质量；认真检查承包商提供的设计；控制并改善生产环境中的各项相关措施，严守工程质量关。

（2）为施工方提供必要的帮助以及监督，棉花冲水库除险加固工程要严格按规程规范进行施工，严格执行质量检查控制体系；健全施工工序移交过程的验收规范；对隐蔽工程的检查工作不能放松；对于工程变更要做好相关的手续并备案留底；合理行使质量监督权，为保证质量必要时行使停、复工令；发生事故时，做好处理工作并建立施工质量日志保证施工质量。

（3）严格检查和审核竣工资料、质量检查报告以及工程相关的质量技术文件，撰写施工技术目录，建立相关文档；先对工程质量状况做出科学的评估然后组织试运行工作，并对工程做出初步验收。