己衣水库除险加固设计过程及工程效益评价

己衣水库除险加固设计过程及工程效益评价

谢庆明1， 盛高学2， 陈天宝2

(1.云南省水利水电勘测设计研究院， 昆明650021； 2.云南省武定县水务局， 云南 武定651600)

【摘要】己衣水库位于云南省武定县境内的的金沙江南岸一级支流己衣大河的法保峡谷，是一座以灌溉为主，结合人畜饮水的省属重点中型水利工程。文章分析了该水库病害原因，介绍了大坝、泄洪设施、输水隧洞除险加固处理措施方案和工程实施后取得的效益。

【关键词】己衣水库； 除险加固； 措施； 工程效益评价

中图分类号：TV697.3文献标志码： B

Jiyi Reservoir Danger Elimination and Reinforcement Design

Process and Project Benefit Evaluation

XIE Qing-ming1, SHENG Gao-xue2, CHEN Tian-bao2

(1.YunnanWaterConservancyHydropowerSureyandDesignInstitute,Kunming650021,China;

2.YunnanWudingCountyWaterAuthority,Wuding651600,China)

Abstract：Jiyi Reservoir is located in Fabao Canyon of grade I tributary Jiyi River on South Bank of Jinsha River in Wuding County of Yunnan Province. It is a provincial key medium-sized water conservancy project combining human and animal drinking water based on irrigation. In the paper, disaster reasons of the reservoir are analyzed, danger elimination and reinforcement handling measure plan of dam, spillway facilities and water delivery tunnel, and benefits achieved after project implementation are introduced.

Keywords：Jiyi Reservoir; danger elimination and reinforcement; measure; project benefit evaluation

1工程概况

己衣水库位于云南省武定县己衣乡，地处长江流域的金沙江南岸一级支流己衣大河的法保峡谷。水库除险加固后，枢纽工程由碾压堆石加高坝体、新建泄洪隧洞、改建输水隧洞进口竖井组成；水库坝址以上径流面积100km2，总库容1260.2万m3，最大坝高85.2m，坝顶长140m，是一座以灌溉为主、结合人畜饮水的省属重点中型水利工程。

2工程病害情况[1-2]

己衣水库于1978年5月26日采用定向爆破筑坝技术，一次爆破堆积成坝，实际使用炸药752t，爆破土石方147万m3，上坝率81%，单位耗药量0.63kg/m3。爆破堆积平均厚度83m，最低马鞍点坝高74m，坝顶长约140m，底宽约410m，上下游平均坝坡比约为1∶2.5，是国内外定向爆破筑坝一次爆堆最高、上坝单位耗药量较省、坝体成形较好的工程。爆破后坝体堆积物为两岸爆破形成的碎块石、滚石夹少量碎石土，一般块径30～50cm，最大达5m以上，岩性主要为薄～中层状白云岩，其次为页岩、泥灰岩及硅质灰岩，强～弱风化，结构松散，架空现象十分明显。目前工程存在以下问题：

a.爆后坝体未作任何防渗处理。1991年、1993年进行原型渗流观测试验，大坝在死水位以下，渗漏量较小，随着水头增加，其渗漏量明显增加，并经两次高水头(66.55m、68.54m)蓄水试验，测得渗漏量分别为2.24m3/s和3.23m3/s，说明大坝爆破堆石体渗漏十分严重。

b.枢纽建筑物中没有泄洪设施，仅靠输水隧洞输水兼泄洪。经复核，远远不能满足泄洪要求，汛期对爆破堆积坝体的安全存在着极大隐患。

c.水库库区泥沙淤积严重。1987年实测坝前隧洞进口淤积高程为1962.08m，淤积高度20m；1993年实测坝前淤积高程为1971.58m，淤积高度29.5m；2000年实测坝前淤积高程达1984.08m，淤积高度42m。坝前淤积高程已超过现输水隧洞进口底板高程(1979.58m)4.5m，隧洞已不能正常发挥其功能。

由于存在以上几个方面的问题，水库除险加固前几乎无法蓄水，每年只能蓄水60万m3，处于“空库运行”状态，仅能灌溉256.67hm2农田，工程应有的作用和效益得不到正常发挥。2001年，水利部大坝安全管理中心核定该坝为三类坝(坝函[2001]1442号)。己衣水库的除险加固处理工作已刻不容缓。

3工程除险加固措施

原枢纽工程由爆破堆积体和输水隧洞两项建筑物组成，除险加固后水库枢纽由大坝、新建泄洪隧洞和输水隧洞进口竖井改建等建筑物组成。

3.1大坝加固

为避开原两岸主、副爆破区影响，将新坝轴线布置在原爆破坝轴线下游82m的爆堆体上，采取从下游培厚加固处理，坝型为混凝土防渗心墙碾压堆石坝。原爆破坝体部分采用造孔混凝土防渗墙，新加高部分采用现浇混凝土防渗墙，最大坝高85.2m。心墙轴线布置在大坝轴线上游0.5m位置处，心墙顶高程为2019.40m，略高于校核洪水位(2019.37m)。混凝土防渗心墙采用垂直等厚布置，厚0.8m，设计抗压强度指标为10MPa，弹性模量E=12000～19000MPa，抗渗等级W8，渗透系数k不大于1×10-7cm/s。在高程1980.00m以下采用造孔混凝土防渗心墙，在高程1980.00～2019.40m采用现浇混凝土防渗心墙，并在其上游侧增设一层复合土工薄膜联合防渗。根据施工设计安排，在心墙上下游采取以浆砌石作为永久性胎膜的现浇塑性混凝土防渗心墙模板施工的新技术，先进行上下游浆砌石模板施工，再进行心墙与堆石坝体间的砂石过渡料、坝壳料填筑施工，最后进行现浇混凝土心墙施工，同时在心墙混凝土下游面设沥青油毛毡，以减少碾压堆石对混凝土心墙的作用，适应坝体堆石变形，对改善坝体防渗墙应力应变能起到较好作用。采取该施工方法，减少了坝体堆石碾压对混凝土的扰动破坏，降低了混凝土浇筑的难度，既加快了进度，还节省了施工成本，而且解决了场内跨防渗墙填筑施工道路的问题，带来良好的经济效益[3]。大坝加固结构布置见下图。

大坝结构分区顺河剖面展开图

3.2泄洪设施加固

由于枢纽建筑物中没有泄洪设施，仅靠输水隧洞输水兼泄洪，远远不能满足泄洪要求，汛期对爆破堆积坝体的安全存在着极大隐患。经比较，泄洪设施采取在大坝右岸山体新建泄洪隧洞，采用无闸控制泄洪隧洞，由进口控制段、龙抬头斜井渐变无压洞身段、无压洞身段、抛物线无压洞身段、出口明渠陡槽段及挑流段组成。进口底板高程2009.00m，堰顶高程为2010.92m，采用实用堰，宽10m，隧洞全长275m(洞身长234.66m)，进口洞身断面尺寸为10m×11.1m，无压洞身断面尺寸为6m×6.732m的城门洞形，底坡为1/100，设计下泄流量为302.8m3/s，校核下泄流量为489.4m3/s，出口消能采用挑流消能。

3.3已建输水隧洞处理加固

已建输水隧洞是在原导流洞的基础上改建而成的，隧洞全长316.3m，输水洞工作竖井前为“龙抬头”段及水平压力段，竖井下部闸室设有1.4m×1.4m的两道闸门，闸后接无压隧洞段及出口挑流段，洞身断面为2.4m×3m的“城门洞形”，采用全断面钢筋混凝土衬砌，设计输水流量1.55m3/s。

由于输水隧洞进口底板高程1979.58m，低于现库内泥沙淤积高程1984.08m，水库运行50年后，泥沙淤积高程为1994.1m，输水洞进口需进行改造。采取在原输水洞进口龙抬头段修建“圆形竖井式”进水口，进口断面为矩形，底板高程1994.10m，断面尺寸为2.4m×2.4m，采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.5m。

闸门竖井井壁渗漏处理，从地面高程2006.58m以下井壁采用固结灌浆处理，沿井壁周围布置一排灌浆孔，孔距1.5m，对洞身段渗漏采用回填固结灌浆处理，孔深2.0m。

对输水隧洞事故检修和工作闸门的孔口尺寸维持原状进行改造，更换闸门及启闭设备，闸门为1.4m×1.4m，均采用平板钢闸门，由下游止水更换为上游止水，设计水头为63m。

4除险加固后的社会效益、经济效益和生态效益[4]

己衣水库除险加固工程于2006年10月开工，2009年7月18日大坝封顶， 2010年3月通过了下闸蓄水安全鉴定，2010年5月通过了云南省水利厅组织的下闸蓄水验收，2012年12月通过了工程竣工验收，并交付运行管理单位正式投入使用。目前水库已蓄水到正常蓄水位。

己衣水库除险加固工程完成后，水库蓄水由原来的60万m3增加到总库容1260.2万m3，其中死库容384万m3，兴利库容489.2万m3，防洪库容387万m3。水库初步具备了蓄水、输水、防洪泄洪、灌溉等能力，是一座以农业灌溉为主，集人畜饮水、旅游观光为一体的省属重点中型水利工程，保灌面积由原来的0.026万hm2扩大到0.139万hm2，为当地农业、旅游观光、农村经济发展提供了有力的支撑和保障。

5结语

己衣水库除险加固施工于2012年12月竣工验收。投入使用至今，水库运行正常，坝体渗漏由除险加固处理前的3.23m3/s减少至0.12m3/s左右，消除了工程隐患。水库功能得以继续发挥，保证了大坝和人民生命财产的安全，解决了己衣乡受益村社多数群众的温饱问题，人民群众的生活水平向小康社会又迈进了一步；对发展优质高效农业起到了促进作用，并促进了当地农业种植产业结构的调整，增加了农民收入，每年增加农业灌溉效益800万多元；为当地社会经济平稳较快发展、实现水资源合理高效和可持续利用、及当地高效农业发展提供了强有力的水资源保障。社会及经济效益的显著增加，说明水库除险加固是成功的。

参考文献

[1]云南省水利水电勘测设计研究院.云南省武定县己衣水库除险加固工程竣工资料设计工作报告[R].2012.

[2]陈斌林，陈天宝，等.定向爆破坝坝体结构与渗透特性的研究[J].水利学报，1998(1).

[3]奉丽铃，姜泽侯，韩春秀，等.使用永久性胎膜的现浇塑性混凝土防渗心墙施工[J].价值工程，2013(8).

[4]武定县己衣水库管理所.武定县己衣水库除险加固效益分析报告[R].2014.