高陵水库除险加固工程大坝设计变更分析

孙晓东，曲强，李德志

（烟台市牟平区水务局，山东 烟台 264100）

高陵水库除险加固工程大坝设计变更分析

孙晓东，曲强，李德志

（烟台市牟平区水务局，山东 烟台 264100）

以高陵水库除险加固工程为例，对原设计进行有针对性的变更，并对变更前后的各项技术经济指标进行比较，证明设计变更的科学性和合理性。为类似工程提供了参考。

高陵水库；除险加固；设计变更

高陵水库设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准2000年一遇，溢洪道消能防冲设计标准为30年一遇。大坝工程原批复主要加固内容包括：拆除重建防浪墙和坝顶路面工程；大坝桩号0-003～0+080段防渗体接高工程；大坝桩号0+032～1+168段新建坝体及坝基混凝土防渗墙工程；大坝桩号0-010～1+180段坝基基岩帷幕灌浆工程；大坝桩号0+008～1+153段上游坝壳翻压及桩号0+022～1+147段上游坝脚抛石压重工程；大坝上游坡干砌方块石护坡和上坝台阶工程，下游坝坡整修、种草皮护坡工程；大坝下游坡拆除重建纵、横向排水沟、岸坡排水沟及上坝台阶；桩号0+076～1+111段坝脚新建排水体、排水沟工程。

1 设计变更缘由

目前，高陵水库水位为52.26m，原设计施工控制水位为50.5m，鉴于目前市区水资源供应紧张，建设单位要求在保留水库现有水量的基础上，于2015年12月16日至2016年2月底通过引黄调水配套工程向高陵水库调水600.0万m3，因此，施工控制水位将相应抬高。受库水位影响的工程设计主要内容：大坝桩号0+022～1+147段上游坝脚抛石压重抛石工程（原设计一级平台顶高程51.0m，二级平台顶高程54.0m）；大坝桩号0+ 00～1+153段坝壳翻压工程（原设计翻压底高程51.0m）；东、西放水洞及溢洪道工程施工围堰（原设计东放水洞围堰顶高程53.0m，西放水洞和溢洪道围堰顶高程52.8m）。针对上述情况，根据建设单位要求，对库水位影响的大坝上游坝坡抗震加固及施工围堰等工程进行变更。另外，由于东放水洞工程施工，不能通过放水洞直接向牟平第一、二水厂供水，设计变更增加向城市供水的临时提水工程。

2 大坝上游坝壳抗震加固设计变更

2.1 水库施工控制水位的确定

根据水量平衡原理，按水库现状水位52.26m，相应库容580.0万m3，水库上游来水量（分别计算95%保证率枯水年份和多年平均来水量两种情况）和2015年12月16日至2016年2月底调水量600.0万m3，扣去牟平第一、二水厂用水量（5.15万m3/d）和水库渗漏、蒸发水量，求得每月月末库水位及相应库容，即求得调水期末水库水位。从计算结果可以看出，95%保证率枯水年份来水量计算调水期末即2月底水库水位为52.96m。按多年平均来水量计算调水期末即2月底水库水位为53.25m。经综合考虑上游来水情况，截至调水期末（即2016年2月底），坝壳翻压施工控制平台高程需达到53.5m以上。

2.2 上游坝壳抗震加固方案比选

针对库水位影响的大坝抗震加固设计采用以下3种方案进行比选。1）方案一：振冲+坝壳翻压方案。桩号0+022～1+147段上游坝脚抛石压重一级平台顶高程由51.0m调整为52.8m，外边坡1∶1.0不变，底部距大坝坝脚不小于8.0m。二级平台顶高程54.0m，顶宽6.0m，外边坡1∶2.5，维持不变。大坝桩号0+008～1+153段高程54.0m以上坝壳翻压，底高程54.0m，底宽12.38m，碾压边坡为1∶2.5，碾压后相对密度不小于0.75；高程54.0m以下坝壳采用振冲加固，顶高程54.0m，底高程51.0m。2）方案二：抛石和坝壳翻压于2015年12月16日起同时施工。桩号0+022～1+147段上游坝脚抛石压重一级平台同方案一。二级平台顶高程55.8m，顶宽6.0m，外边坡1∶2.5，维持不变。大坝桩号0+008～1+153段高程52.8m以上坝壳翻压，底高程52.8m，底宽12.38m，碾压边坡为1∶2.5，碾压后相对密度不小于0.75。本方案计划于2015年12月16日起同时进行抛石压重和坝壳翻压，并于2016年2月底完成53.5m高程以下坝壳翻压和抛石压重任务，2016年5月底前完成剩余抛石压重和坝壳翻压任务。3）方案三：2015年12月16日起先进行抛石压重，2016年2月底起进行坝壳翻压方案。桩号0+022～1+147段上游坝脚抛石压重一级平台同方案一。二级平台顶高程56.5m，顶宽6.0m，外边坡1∶2.5，维持不变。大坝桩号0+008～1+153段高程53.5m以上坝壳翻压，底高程53.5m，底宽12.38m，碾压边坡为1∶2.5，碾压后相对密度不小于0.75。本方案计划于2015年12月16日起开始坝脚抛石压重，2016年2月底完成53.5m高程抛石压重任务，并开始坝壳翻压，于5月底前完成剩余抛石压重和坝壳翻压任务。

坝壳加固方案比较时，东、西放水洞及溢洪道施工围堰设计变更方案相同。经综合比较，方案三施工工艺简单，技术可行，工序不交叉，施工质量易控制，投资省。因此，设计变更推荐方案三。

3 放水洞和溢洪道临时工程设计变更

高陵水库东放水洞承担着城市供水功能，其设计为拆除重建，计划工期为3个月，2015年12月20日～2016年3月15日，东放水洞施工期间，需增加临时提水，按最大供水量确定泵站规模为6.2万m3/d，即0.718m3/s。为加快东放水洞施工进度，及早恢复水库供水功能，施工工期为2015年12月20日～2016年3月15日。

放水洞施工工期调整后，经综合考虑上游来水情况，按2016年2月底水库水位52.96m作为施工控制水位，堰顶高程变更为54.50m，堰顶宽5.0m，堰顶长60.0m，上、下游坡比1∶2不变，利用坝壳开挖的砂砾料进行填筑，迎水面采取袋装砂砾土及一层两布一膜复合土工膜防护，并将土工膜延伸到堰顶平台下1m固定。

溢洪道及西放水洞原设计施工控制水位51.41m，堰顶高程52.80m，堰顶宽5.0m，堰顶长110.0m，上、下游坡均为1∶2.0。按2016年2月底水库水位52.96m作为施工控制水位，堰顶高程变更为54.5m，堰顶宽5.0m，堰顶长110.0m，上、下游坡比1∶2.0不变。

4 设计变更影响分析

本次设计变更为大坝上游坝壳抗震加固方案变更，溢洪道和放水洞施工围堰及临时提水工程等工程规模按原设计不变。大坝上游坝坡抛石压重体二级平台顶高程由54.00m变更为56.50m，坝壳翻压底高程由51.00m变更为53.50m，抛石顶高程和翻压底高程搭接高度3.0m不变，抗液化安全性满足要求。设计变更增加了上游坝脚抛石压重工作量，减少了上游坝壳翻压及干砌石护坡工程量，对工程工期无影响。

1）大坝上游坡抗震加固变更投资影响分析：大坝上游坝壳抗震加固设计变更后，增加了上游抛石压重方量，减少了上游坡坝壳翻压和干砌方块石护坡工程量。2）施工围堰变更投资影响分析：施工控制水位抬高后，东放水洞围堰、西放水洞和溢洪道围堰加高后工程投资略有增加。3）东放水洞钢筋砼箱涵冬季施工保温措施投资影响分析：东放水洞冬季施工需增加保温措施费，及因库水位抬高增加排水费。4）施工期供水提水工程：因高陵水库担负向牟平水厂供水任务，放水洞施工时，不能中断，需要增设向坝后输水渠供水的泵站和管路，需要增加投资。

[1]建设工程勘察设计管理条例[S].北京，中国计划出版社，2000.

[2]水利工程设计变更管理暂行办法[S].北京，中国水利出版社，2012.

（责任编辑迟明春）

TV697

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1009-6159（2017）-02-0021-02

2016-06-08

孙晓东（1972—），男，工程师