浅谈林州市沙蒋水库除险加固工程

2015-08-15杨帅兵原中亮林州市水务局

河南水利与南水北调 2015年16期

□杨帅兵 □原中亮（林州市水务局）

0 引言

在当前我国的各项基础设施建设中，水利设施建设仍处于薄弱环节，频繁发生的水灾和旱灾时刻提醒着加强水利建设的重要性。因为除险加固工程的质量直接关系到水库病害的发生，与人民群众的生命财产安全也息息相关，所以对水库进行除险加固工程尤为重要。沙蒋水库于1975年10月动工修建，1977年12月完成，位于河南省林州市，是小（2）型水库，由于多年运行存在一些病险问题，需要对沙蒋水库进行除险加固。

1 沙蒋水库概况

1.1 工程条件

沙蒋水库位于河南省林州市陵阳镇沙蒋村东约1km处，属于海河流域卫河水系，是洹河支流上的一座以防洪、工业供水和灌溉为主的小(2)型水库，是红旗渠灌区调蓄配套工程。洪水标准为20年一遇设计，200年一遇校核。水库总库容18万m3，兴利库容13万m3，死库容0.70万m3，设计灌溉面积33.33hm2。

1.2 自然条件

水库流域属暖温带大陆性气候，气候变化受季风影响，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽季短，冬季寒冷干燥。多年平均气温13℃，最高气温40.80℃，最低气温-23.60℃。最大风速20m/s，标准冻结深度0.40m，无霜期205d。多年平均降雨量650mm，年内平均分配很不均匀，7-9月份降雨量占全年的70%左右。由于降雨集中，洪水暴涨暴落，极易造成洪灾，冬春季干旱少雨，又容易形成旱灾。

2 沙蒋水库存在病险的原因

沙蒋水库由于多年运行存在一些病险问题：大坝防洪标准低；筑坝材料不合格、填筑质量差；上游坝坡无护坡；下游边坡不稳定，下游坝坡浸润线出溢点高，下游无排水设计等。存在这些病险原因如下：

2.1 设计防洪标准低

沙蒋水库建于20世纪70年代，属于小（2）型水库，由于历史原因，当时水利工程制定的防洪标准低。虽然20世纪80年代后期完善了与水利工程相关的建设标准和规范，但之前建设的中小型水库普遍存在防洪能力低的情况。

2.2 设计缺陷

由于20世纪的生产力有限，工程洪水计算通常采用查图法或参照邻近工程的资料，导致计算成果与实际有很大出入，因此，造成沙蒋水库设计布局不合理，如上游坝坡无护坡，下游无排水设计等设计缺陷。

2.3 施工质量控制不严格

当时我国仍处于施工技术完善，施工机械短缺的年代，对水库筑坝材料没有统一的要求，以及土体的处理无法达到设计要求。因此，沙蒋水库存在着筑坝材料不合格、填筑质量差等问题，这些问题累积起来就会导致水库坝体出现渗漏至滑坡。

沙蒋水库由于受当时经济力量以及技术条件的约束，水库坝体为均质土坝，与如今的混凝土大坝相比，砌体结构的强度和抗腐蚀性都不如混凝土大坝。在经几十年的腐蚀后容易产生裂缝，严重时甚至会失稳坍塌。

3 沙蒋水库除险加固工程

3.1 除险加固工程包括的内容

水库除险加固工程主要包括：①桩号(0+000～0+200)坝顶以下2m厚坝体翻修；桩号(0+000～0+300)上游坝坡护砌，新建踏步；桩号(0+000～0+300)下游坝坡培厚、整修、植草，新建踏步、排水沟及坝脚排水棱体；桩号(0+000～0+370)坝项路面硬化，新建坝顶防浪墙。②整修溢洪道进口导墙，（进口～桩号0+020）底板混凝土护砌，控制段、泄槽段浆砌石局部修补，末端设消能设施。③输水洞加长，末端原砌石拱圈拆除重建；更换闸门及启闭设施。④增设大坝观测设施。⑤新建管理房50m2。

除险加固工程需完成工程量：混凝土0.11万m3；土石方开挖0.41万m3；土石方填筑1.48万m3。工程施工主要材料有：土料、水泥、砂、碎石、钢材、块石等。土料可在周边开采，砂料、碎石等均可由当地采购。

3.2 大坝工程施工

3.2.1 坝顶翻修、下游坝坡培厚

沙蒋水库坝顶及下游坝坡需填筑部位填筑前应清除施工范围内草皮，采用人工清理、推运。先将坝坡清理成台阶状后进行坝体填筑，填筑时分层碾压夯实，每层填土厚0.20～0.30m，采用74kW推土机摊铺平整，羊角碾碾压，边角部位采用2.80kW蛙式打夯机夯实，压实标准应符合设计要求。填筑完成后按设计边坡进行削坡。

坝顶回填碾压后，上游侧现浇混凝土防浪墙，下游侧埋设路缘石。坝顶泥结碎石路面采灌注法施工，拌制泥浆，碎石摊铺，采用双轮压路机进行初次碾压，灌浆并使用8t压路机进行带浆碾压，待表面已干内部泥浆尚属半湿状态时，进行最终碾压。

3.2.2 上游坝坡护砌

将沙蒋水库上游坝坡削坡平整后，铺筑砂砾垫层，浇筑混凝土护坡面板。混凝土面板的浇筑：混凝土拌合机安置在坝顶上，所用原材料的水泥、沙、碎石都沿坝轴线堆放，由0.40m3搅拌机拌制，机动翻斗车水平运输用溜槽至坝坡模板方格处，按从下至上顺序浇筑。

3.2.3 下游坝坡修整

沙蒋水库下游坝坡按设计培厚平整后，先按照设计进行排水沟、踏步的施工，然后撒播草籽。排水沟、踏步采用C20混凝土现场浇筑。

沙蒋水库下游坝脚排水棱体应与坝坡培厚同时施工，先铺筑反滤垫层，再砌筑干砌块石。干砌石施工应符合以下要求：石块要用手锤加工，打击口面。不得使用裂石和风化石。长度在30cm以下的石块，连续使用不得超过4块，且两端须加丁字石。一般长条形丁向砌筑，不得顺长使用。垫层铺设与干砌石砌筑配合进行，随铺随砌。

3.3 溢洪道工程

沙蒋水库溢洪道工程主要包括溢洪道清理、混凝土护底、浆砌石挡墙等工程。

3.3.1 溢洪道清理

人工清理溢洪道内杂草及风化岩石，清理进口降至设计高程，弃渣由人工装车运至弃渣场，运距300m。

3.3.2 混凝土工程

溢洪道混凝土护底所需混凝土采用移动式0.40m3搅拌机现场搅拌，人工支设模板，混凝土由人工辅助入仓，振捣密实、养护。

3.3.3 桨砌石挡墙工程

要严格控制块石大小及砂浆标号，石料应质地坚硬，无风化。施工要做到砂浆饱满，错缝砌筑，勾缝整齐密实，大石砌面，小石填缝。

3.4 输水洞工程

输水洞工程主要包括混凝土工程、浆砌石挡墙工程等。

3.4.1 混凝土工程

沙蒋水库的输水洞混凝土工程，主要为工作洞拱圈改造。

输水洞工作洞出口砌石拱圈拆除后，采用混凝土重新浇注并加长。在输水洞出口附近设置1台0.40m3混凝土搅拌机，采用混凝土罐吊装混凝土入仓，人工振捣。

混凝土工程应按技术规范施工。施工时要注意以下几个问题：①要把好骨料质量关，其中包括强度、抗冻、化学成分、颗粒形状、级配和杂质含量等；②模板要符合要求，应安装和拆除方便，拼装严密准确不漏浆，表面平整，不产生过大变形，有足够强度等；③钢筋抗压抗拉强度要符合设计要求，安装时易采用整装，这样可防止过大变形和破坏，有利于提高安装质量，提高工效，降低成本；④混凝土浇筑的各个施工过程：浇筑前的准备作业，浇筑时入仓辅料、平仓振捣和浇筑后的养护等必须按照有关施工规范严格执行。

3.4.2 出口浆砌石八字墙工程

要严格控制块石大小及砂浆标号，石料应质地坚硬，无风化。施工要做到砂浆饱满，错缝砌筑，勾缝整齐密实，大石砌面，小石填缝。

3.4.3 金属结构

输水洞钢管末端更换DN400阀门，必须由持有生产许可证的厂家制造和安装。阀门安装调试完毕，应作试运行3次。金屑结构设备制造及安装应严格遵守相关规范、规定。