石壁水库除险加固工程中风险控制的应用

张 峰

（福建省泉州市石壁水库管理处，362000，泉州）

石壁水库是福建省泉州市晋江安海镇唯一的供水水源，在除险加固输水系统建设期间需为安平水厂不间断供水，处理好施工安全、供水保障、经济效益的关系尤为重要。通过风险控制，科学比选三个建设方案，石壁水库输水系统建设最终采用“新建独立输水系统”方案，实现了不间断供水等多项目标。

一、除险加固工程概况

1.水库工程概况

石壁水库位于南安大盈溪上游，1958年建成蓄水，是一座以灌溉为主并具有防洪、供水等综合效益的重要中型水库。坝顶长310.7 m，最大坝高48.56 m，坝顶宽 5.0 m，坝顶高程66.47 m，防浪墙顶高程67.72 m。经数十年运行，水库存在着大坝坝基、两岸坝肩渗漏及进水塔进水结构锈蚀严重、局部混凝土老化等问题。2010年，石壁水库大坝经安全鉴定被评为三类坝，列入中央中型水库除险加固计划，概算总投资5 341万元，其中输水系统的建设是本次除险加固工程的重点和难点。

现有输水系统布置在大坝左岸山体，由进水口、输水隧洞、引水钢管等建筑物组成。进水口为圆形塔式结构，进水塔基础开挖高程27.61 m，塔身总高度38.5 m，其中35.11 m高程以下结构由山体开挖、钢筋混凝土衬砌筑成，35.11 m高程以上为锚固于地埋式竖井上的井筒结构，圆筒内径2.0 m，井壁结构厚0.25 m；进水塔分三层进水布置，三层进水口的底板高程依次为28.11 m、35.11 m和45.61 m。

2.输水系统建设方案选定

通过稳定与结构复核，现有进水塔的整体稳定和原设计结构承载强度满足要求，但进水塔运行时间超过设计使用年限，混凝土碳化、剥蚀严重，特别是水位变动区和水下部位，混凝土表面胶凝物剥蚀、结构粗骨料裸露，现有结构已不能满足工程继续安全运行的要求，需要重建。

根据现场地形条件，本次设计拟考虑三种方案进行比较：方案一为在原地拆除重建方案；方案二为易址新建取水口，并在取水口下游新建输水连通洞接入现有输水隧洞，通过现有隧洞向下游输水；方案三的进水塔加固方案与方案二相似，也是易址新建取水口，并在取水口后新建输水隧洞，但新建隧洞不与现有输水隧洞连通，而是继续前行直接在下游出洞，而后在隧洞出口铺设压力钢管向下游供水。

根据地形，新建岸塔式取水口布置在水库现有进水塔东侧约100 m岸坡上，分三层取水布置，三层进水底板高程分别为 28.1 m、40.0 m和50.0 m。新建进水塔开挖底部高程25.6 m，进水塔顶高程77.1 m，进水塔高51.5 m，平面尺寸5 m×19.2 m，采用原山体做围堰，堰顶高程42 m。根据设计，新建进场道路100 m，石方开挖4 200 m3，混凝土浇筑挡墙 1 535 m3，整个进水口石方开挖11 000 m3，水下石方围堰爆破开挖4200m3，工程量较大。

在进行方案比较时，通过对施工围堰布置难度的比较认为，方案一围堰工程量大、投资高，且围堰防渗施工质量难以保证，拆除难度也很大，因此不作为推荐方案。在重点进行方案二、三比较时，从施工难度、工期、费用三方面进行综合比较时，推荐方案三。输水系统建设方案优缺点及造价对比，详见表1。

在报告评审过程中，太湖流域管理局专家认为：如在两种方案的技术布置和施工安排均可行情况下，应尽量统筹利用已加固的输水隧洞，降低工程投资；对于施工过程可能会出现的风险，只要充分评估、足够重视，相应措施保障、预案到位，可以确保工程的安全施工和顺利实施。因此，批复方案二作为除险加固工程加固方案。

二、风险控制分析

在施工图审查前，建设单位对施工图进行了深入研究，并在2012年12月召开的输水系统施工图评审中，从施工难度、施工安全、技术经济效益、施工期间供水保障等方面进行了详细汇报，提出采用“新建独立输水系统”的方案较为有利。主要原因有：

表1 石壁水库输水系统加固方案比较汇总

1.施工进度快

根据福建省发改委关于“研究一个枯水期内全部完成新建进水口和连通洞的可行性方案”意见，设计单位与建设单位多次深入现场踏勘，分析认为要在一个枯水期内全部完成新建进水口和连通洞开挖衬砌及旧进水塔的封堵施工，理想状态下可以完成。经计算，为保证枯水期安平水厂供水需要，10月15日水库最低水位需要控制在40m高程，11月31日完成42.0m高程到25.6 m底高程竖井石方开挖，12月5日浇筑进水塔基础，2014年1月10日开始进行进水塔浇筑，2月28日完成100 m隧洞爆破衬砌，3月31日完成旧隧洞封堵，同时进水塔浇筑到45 m高程，4月30日雨季来临前完成28.1 m及40.0 m高程闸门安装及42 m高程以下围堰的爆破拆除，这样基本可保证在一个枯水期内完成新建进水口和连通洞施工。如可缩短连通洞施工工程量或增加施工工作面，将更有保证。但从现场地形条件看，因地形太陡不具利用现有山体作围堰条件；若另辟施工工作面需增设一条支洞，因高差太大，也无法实施。而新建输水系统方案，新建进水口与隧洞施工工作面相对独立，隧洞可从下游工作面向上游施工，施工组织简单，施工速度快，一个枯水期即可施工完成。

2.安全有保证

经理想的施工组织安排，有可能一个枯水期内完成新建进水口和连通洞施工。但隧洞爆破开挖、灌浆、衬砌施工难度较大、空间小，施工速度慢，且隧洞与进水塔同步施工交叉多，施工中不可预见的导致工程延误的因素很多，实际施工中难度很大。很有可能，在枯水期内完成进水塔初步挡水条件及围堰拆除，但无法全部完成隧洞衬砌、旧洞封堵等工作，这样该部分工程所需材料就需通过新建进水塔的进人孔进行运输，施工效率低，费用增加；施工难度和施工风险都较大，万一隧洞内出现安全事故，施工人员难以快速撤离。同时由于连接洞开挖爆破距离旧进水塔最近处不足30 m，爆破也将威胁到旧进水塔的安全。而新建输水系统的方案中，人员撤离方便、快捷，施工爆破对旧进水塔的威胁也较小。

3.用水有保证

如遇到较为特殊情况，无法在一个枯水期内完成围堰拆除爆破工作，则需要在第二个枯水期降水爆破拆除。由于石壁水库加固期间还必须承担安平水厂供水任务，这将严重影响到水库的供水，甚至出现水库无水可供的局面，难以采取有效的弥补措施，届时将产生无法估量的经济损失。

4.投资不增加

根据方案比较，新建隧洞方案工程投资较现有方案增加约88万元。对于由抽水泵抽水的临时供水方案，为确保供水安全，除了购买2台抽水泵用于日常24小时运行外，还需购买1台备用，需要增加费用30万元。如因施工出现意外情况，需增加抽水供水时间，每个月增加费用达25万元。如综合考虑施工不确定因素可能造成抽水时间增加的抽水费用，以及减少了除安平水厂外的其他两个水厂供水给业主造成的收入减少等，新建输水系统的方案与原有施工方案费用总体差异不大，甚至会更少，且施工简单，工期、供水等均有保障。

通过上述分析得知，石壁水库除险加固工程输水系统项目原批复方案二的施工中，存在较多的不确定性风险，主要有工期、安全、供水、投资等四方面。施工进度通过加强施工现场监控、管理，加大人、材、物的投入，可以一定程度上进行控制；而客观因素如降雨、大风等则无法控制，风险总体较大。为此，建设单位建议将方案二改为方案三，得到省、市两级水行政主管部门的支持，并批复设计变更。

三、输水系统施工

石壁水库除险加固工程输水系统标段于 2013年 8月 15日开标，8月20日施工单位进场，工程进展顺利。2014年6月13日，7号台风海贝思在南海生成，6月14日影响到石壁水库，过程降雨量达到175 mm，水位上升到41.8 m，此时进水塔已浇筑到47.6 m高程，水库安全度汛，保证了一个枯水期完成进水塔底部具备挡水条件的施工任务。

四、结 语

石壁水库是晋江安海镇唯一的供水水源，为保障安平水厂不间断供水，建设单位对水库除险加固输水系统在施工前开展深入、细致的风险源调查，通过综合分析比较提出较为有保障的方案，得到了上级水行政主管部门的认可和支持，最终完成了变更，确保了石壁水库除险加固工程施工的顺利推进，最大程度地减少了工程施工对供水的影响，实现了施工安全、供水保障的多赢。

[1]林杨敏.泉州市南安石壁水库除险加固工程初步设计[R].2012.

[2]张大伟.李雷水库大坝除险加固体制机制问题与对策思考[J].中国水利，2013（10）.