上马台水库维修加固工程设计

焦文龙

摘要：以上马台水库维修加固工程设计为例，通过对围堤、泵站压力池等现状存在的问题，提出了相应的维修加固措施，保障水库的安全运行。

关键词：围堤；透水盖重；蓄水泵站压力池

1 工程概况

上马台水库位于天津市武清区的运东地区上马台镇境内，距武清城区25km。水库占地8872亩，总库容2730万m3，控制灌溉面积13万亩。是一座以蓄代排，灌溉为主、兼顾排涝及水产养殖等综合利用的中型平原水库。

水库围堤为均质土堤，堤顶高程9.5m，正常蓄水位7.6m，死水位1.0m。西堤坡為2009年造陆后新填筑堤坡，长2709m，坡比为1：8.0。北堤段迎水坡设二级马道，4.6m高程马道宽3m，2.6m高程马道宽30m。4.6m高程马道以上边坡坡比采用1：3.0，以下边坡坡比为1：6.0。4.6m高程马道至堤顶采用浆砌石进行护砌，浆砌石厚40cm，下设10cm厚碎石垫层。东南堤段迎水坡设二级马道，4.6m高程马道宽6m，2.6m高程马道宽30m，4.6m高程以上边坡坡比为1：3.0，以下边坡坡比均为1：6.0。5.6m高程以上至堤顶采用浆砌石护砌，浆砌石护坡厚40cm，下设10cm厚碎石垫层。围堤背水坡坡比均为1：3.0土坡。

2 维修加固的必要性

水库下游保护区域面积20.01km2，涉及上马台镇、梅厂镇22个村，保护区人口1.91万人。水库周围区域经济较为发达，上马台镇开发区的众多企业位于该区域内，水库的安全也直接影响到京津高速公路、津蓟铁路等多条重要交通干线的安全。水库经历多年运行，水库存在许多安全隐患。

水库现状存在以下主要问题：

2.1水库围堤4+000～5+400堤段，堤后坡脚至截渗沟处平台土壤潮湿，但没有明流渗出。

2.2围堤迎水坡浆砌石护坡由于多年冻融及波浪淘刷破坏，多处浆砌石勾缝损坏严重，浆砌石坡面杂草丛生，影响围堤的安全运行。

2.3 围堤只在2+000、4+100及6+000三个断面布置了测压管对堤身浸润线进行观测分析，观测断面较少。

2.4蓄水泵站压力池混凝土表面冻融破坏严重，表层混凝土剥落。

根据水库现状存在的主要问题。消除水库工程安全的隐患，充分发挥其在灌溉、养殖等方面的综合效益，需尽快实施水库维修加固工程。

3 维修加固工程设计

3.1渗漏隐患治理

3.1.1渗漏现象分析

根据水库管理处工作人员介绍及现场查勘发现水库4+000～5+400堤段堤后坡脚至截渗沟平台土壤潮湿，但没有明流渗出，堤后截渗沟水位低于坡脚。近几年坝体测压管水位观测结果也没有异常现象，堤身浸润线没有明显抬高现象。

渗流及边坡稳定计算采用河海大学水工结构有限元分析系统（AutoBANK V7.0）软件进行计算。经计算，库区水位相同，测压管相应位置渗流计算浸润线高程与实际观测水位高程接近。堤身浸润线于堤后坡脚平台以下、截渗沟边坡出逸。背水侧堤坡抗滑稳定满足规范要求。

3.1.2渗漏隐患治理方案

根据此堤段所存在的问题，可采用堤后坡脚平台填筑透水盖重的方案进行维修加固，消除安全隐患。此方案需要在堤后坡脚至截渗沟之间铺设50cm厚三层反滤，反滤料相对密度不低于0.7；为防止发生冻胀破坏，满足冻深要求，在反滤料上方填筑80cm厚粘性土，粘性土压实度不低于0.85。反滤料与粘性土之间铺设一层400g/㎡土工布。渗流出口处采用40cm厚干砌石，下设20cm厚碎石垫层防护，将渗透水流排入截渗沟。施工时先对下游堤脚平台垃圾、杂草、树木、树根等全部清除，清基厚度一般为30cm。透水盖重填筑完工后，将工程清表移植的树木进行重新栽种；并对平台植草绿化。

3.2浆砌石护坡维修

上马台水库北堤段迎水坡4.6m高程至堤顶为40cm厚浆砌石护坡，东南堤段迎水坡5.6m高程以上至堤顶为40cm厚浆砌石护坡，坡比均为1：3.0。除险加固工程实施时，间距3m布置了PVC排水管。由于多年受风浪淘刷和冻融的影响，多处浆砌石勾缝损坏，杂草丛生。本次维修加固工程设计对勾缝损坏部位剔缝后采用M10水泥砂浆进行重新勾缝。

3.3增设观测设施

上马台水库围堤布置3个渗流观测断面明显偏少。本次维修加固工程设计在除水库西岸造陆区外的堤段增设8个渗流观测断面，每个断面设3个观测点，测压管采用φ50镀锌钢管。8个观测断面桩号分别为1+500、2+500、3+000、3+500、4+500、5+000、5+500和6+500。

3.4泵站压力池维修加固

水库蓄水泵站压力池混凝土表面冻融破坏严重，表层混凝土剥落。需对压力池混凝土表面进行加固处理。根据本次维修加固工程水质检测结果，水中硫酸盐含量对混凝土结构具有弱腐蚀性；水中（Cl-+SO4-2）含量对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性，维修加固设计应考虑防腐措施。

3.4.1破损腐蚀碳化部位的凿除和修补

压力池所有混凝土结构面冻融剥蚀、老化破损、碳化、蜂窝麻面、腐蚀的部位需要进行凿除和修补。

（1）材料选用： ① HYF-界面剂；② TB-Ⅲ砼宝

（2）维修加固设计

①先将破损混凝土彻底凿除，露出坚实新基面；打磨并冲洗基面，干净无尘，无明水。

②涂刷2道HYF界面剂，分层抹压TB-Ⅲ砼宝。

3.4.2外漏混凝土表面整体防渗防碳化翻新处理

压力池保留的所有老混凝土结构表面进行防碳化翻新处理。

（1）材料选用： ① TB-Ⅱ砼宝底料； ② TB-Ⅱ砼宝面料

（2）翻新处理设计

①先将原混凝土基面进行彻底清除，露出坚实新基面； 打磨并冲洗基面，干净无尘，无明水，无疏松混凝土。

②涂刮2遍TB-Ⅱ砼宝底料，涂刷2遍TB-Ⅱ砼宝面料，使混凝土表面平整光滑，翻旧如新，增强混凝土的抗腐蚀性及耐久性。

4结语

上马台水库通过对围堤、蓄水泵站压力池等综合治理，解决了围堤渗漏隐患、迎水坡抗冲刷、观测断面偏少及蓄水泵站压力池混凝土碳化等问题。水库加固完成后，根据水库运行情况，做好水库各建筑物的日常检观测和养护维修，随时掌握工程状态，并作好记录，发现问题及时汇报，以便确定维修方案并实施，保障工程的正常运行。以保障水库的运行安全，确保水库的灌溉和养殖等效益的发挥。

参考文献：

[1]《碾压式土石坝设计规范 SL274-2001》，2002.

[2] 张启岳主编，土石坝加固技术[M]. 中国水利水电出版社.1999.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）