某小（二）水库工程除险加固设计施工方案分析

王晓艳

（江西省赣抚平原水利工程管理局,江西 南昌 330096）

1 工程概况

江西省有小（二）型水库百余座，大部分水库已完成除险加固。某小（二）型水库是一座以灌溉为主[1]，兼有防洪等综合利用的水库，现状枢纽建筑物由大坝、溢洪道、输水涵洞组成。大坝坝型为均质土坝，最大坝高11.5 m，坝顶长55 m，大坝上游坝坡无护坡设施，下游采用植草护坡。溢洪道紧靠右坝肩布置，总长32.9 m，为开敞式宽顶堰溢洪道，控制段长5.3 m，堰宽1.5 m，控制段两侧为浆砌石挡墙，底板为10 cm厚混凝土衬砌；泄槽段左边墙浆砌石衬砌，右边墙靠山，无衬砌。输水涵洞位于坝体中部，总长46 m，进口底板高程为229.42 m，出口底板高程为229.00 m，平均底坡为1∶100，洞身断面为0.5 m×0.6 m，浆砌条石衬砌。进口设一道φ200 mm斜拉转盘闸。枢纽平面布置图见图1。

图1 枢纽平面布置图

水库岸出露中生界侏罗系上统妥甸组下段（J3t1），其岩性为中厚层状紫红色泥岩夹粉细砂岩，库区左右岸岩层出露，左岸坡岩层倾向上游偏山内，边坡为斜向～反向结构岩质边坡，稳定性好；河流右岸岩层倾向上游偏山外，地表大部分基岩裸露，为斜向结构边坡，自然边坡稍缓，边坡基本稳定。水库淹没区内第四系残坡积层覆盖薄，大部基岩出露完整，库岸稳定。

2 现状水库存在的问题及处理方案

2.1 现状水库存在的问题

经现场鉴定、取样检测及室内分析，枢纽建筑物大坝、溢洪道及输水涵洞均存在一些问题，影响水库的安全运行，本文水库枢纽建筑物存在的问题如下[1]：

（1）大坝存在的问题。经复核，大坝库区泥沙淤积严重，大坝库容不满足现状要求；大坝上游坝坡无护坡设施；坝顶为村级交通道路，坝顶上、下游均设有浆砌石挡墙，但由于挡墙体型较薄，导致挡墙出现开裂，外鼓现象；大坝下游坝坡杂草、灌木丛生，坝面不规整，下游坝体无排水设施；大坝无观测设施。

（2）溢洪道存在的问题。泄槽段左岸边墙浆砌石衬砌，高0.8 m～1 m，厚30 cm；底板混凝土衬砌，厚10 cm；右边墙靠山，无衬砌,边坡岩层风化严重，大量边坡崩塌物堆积物堵塞溢洪道泄槽，影响泄洪，容易导致洪水漫出泄槽进而冲刷坝体，影响大坝安全。

（3）输水涵洞存在的问题。输水涵洞洞身采用浆砌条石衬砌，衬砌净断面为0.5 m×0.6 m，涵洞洞身偏小，无法进行检修养护，出口段洞身淤积有20 cm厚，淤积严重，影响水库正常功能的发挥。经现场检查仅涵洞顶板上部坝面存在潮湿现象，渗漏微弱。

2.2 施工处理方案

2.2.1 大坝处理方案

（1）坝顶处理

根据设计要求，大坝需加高1.2 m，采用粘土料分层回填碾压，本次除险加固对现状挡墙进行拆除、并且坝顶通过整形加高2.0 m，按新坝顶高程在坝顶上下游侧设M7.5浆砌石挡墙。根据防洪计算结果，大坝坝顶设0.8m高防浪墙，坝顶上游侧挡墙临水面为直墙，防浪墙与挡墙连成一体，坝顶以上防浪墙厚0.4 m，坝顶以下挡墙总高1.8 m，以1∶0.4坡度放坡，放坡高度为1.3 m，放坡后底宽0.92 m，以下0.5 m高挡墙为直墙。坝顶下游侧M7.5 浆砌石挡墙总高2.8 m，挡墙顶部高程与坝顶齐平，下游侧挡墙为直墙，上游侧坝顶以下0.5 m挡墙宽0.4 m，以下以1∶0.4 坡度放坡，放坡高度为1.8 m，放坡后底宽1.12 m，以下0.5 m高挡墙为直墙。坝顶采用泥结石铺设路面，泥结石路面厚30 cm，下垫20 cm厚碎石垫层。

（2）上游坝坡处理

对高程234.5 m以上上游坝坡设C20 砼护坡，按0.5 m×0.3 m、0.3 m×0.3 m两种尺寸间隔铺设，其中0.5 m×0.3 m为厚度12cm预制块，0.3 m×0.3 m为现浇砼结构，底脚厚12cm，顶端厚8 cm。护坡下铺10 cm厚砂砾石垫层。

（3）下游坝坡处理

下游坝坡239 m～232.5 m高程坝坡进行整形处理，232.5 m高程以下增设贴坡棱体，棱体顶部戗台宽2m，内坡坡比为1∶1.2，外坡坡比1∶1.5，棱体高2.6 m，棱体上游侧及底部设层厚40 cm的反滤层，高程232.5 m高程以上坝坡采用植草护坡。

（4）坝面排水设施

下游坡与岸坡接触处设0.4 m×0.4 m的排水沟；戗台内侧设0.3 m×0.3 m的纵向排水沟；棱体脚设坝脚排水沟。

（5）大坝观测设施

按《土石坝观测技术规范》要求，在水库正常运行期应进行系统的观测，该水库大坝应布设表面位移观测点6 个，工作基点6 个，2 m水尺6 根，三角量水堰一个。并在大坝中部设宽1.2 m的C20 砼踏步以便于大坝观测、运行管理。

2.2.2 输水涵洞及闸门处理方案

本次除险加固对输水涵洞进行封堵处理，由于涵洞断面较小，进、出口采用C20 砼堵头，中间洞身段从进、出口伸入φ50 mm灌浆花管灌水泥砂浆封堵。设计灌浆压力0.2 MPa～0.3 MPa，要求多次复灌，直至洞身砂浆填充饱满为止。

本次除险加固在顺流右岸开挖并新建输水涵洞，新建输水涵洞总长75.2 m，由引渠段、拦砂井段、闸室段、洞身段、出口段组成。引渠段进口高程230.00 m，隧洞断面为1.5 m×1.8 m城门洞型，进口设拦砂井，闸室进口前设拦污栅，闸室段安装1.2 m×1.2 m铸铁闸门一道,并相应配备LG-20 t启闭机一台。

2.2.3 溢洪道处理方案

针对现状溢洪道泄洪能力不足，本次除险加固对原溢洪道进行拆除重建处理，仍布置于大坝右岸，采用宽顶堰，堰顶高程239.90 m，控制段宽1.5 m，总长36.8 m。由引渠段、控制段、泄槽段段组成。溢洪道最大下泄流量3.24 m3/s。

3 施工中关键工序技术方法探讨

3.1 开挖及回填技术问题分析

（1）设计边坡开挖前，必须做好开挖线外危石清理，削坡、加固和排水措施等工作。岩基开挖，应采用钻孔爆破法施工。边坡轮廓面开挖，建议采用预裂爆破法，并应按设计图纸分台阶开挖。基岩开挖主要采用分层的梯段爆破法，紧邻水平建基面，应预留岩体保护层。土石方明挖应自上而下进行，施工用水排放，不得冲刷坡面，所采取的施工措施应保证不破坏山坡的稳定[4]。

（2）溢洪道边坡开挖前，应做好开挖线外危石、植被清理，在最终开挖边坡以外的上部开挖山坡截水沟，并按要求做好坡顶排水沟，边坡坡脚、施工道路均应挖设排水沟，特别应做好基坑和边坡的排水。

（3）对可能影响施工及危害永久建筑物安全的渗漏水、地下水，应就近开挖集水坑和排水沟槽，并设置足够的排水设备，将水引至不回流到原处的适当地点。不应将施工水池直接设置在开挖边坡上部，以防由于渗漏水引起边坡的滑动或坍塌。

（4）主体工程建筑物的基础开挖均应在旱地进行施工，为防止修整后的开挖边坡遭受雨水冲刷，边坡的护面和加固工作应在雨季前完成。

（5）对不良地质地段或不稳定边坡的开挖，必须充分重视，做到开挖程序合理，措施得当。如出现裂缝和滑动迹象时，应立即暂停施工和采取应急抢救措施[5]，必要时，应按监理的指示设置观测点，及时观测边坡变化情况，并做好记录。

（6）开挖按设计断面成型，施工单位进行自检后，经工程验查验收，方能进行其下相邻部位的开挖或下一工序施工。开挖过程中应经常校核开挖平面位置、开挖断面尺寸、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度等是否符合施工图纸的要求。

（7）不允许在开挖范围的上侧弃土石方，不得妨碍其它工程施工，在冲沟内或沿河岸岸边弃土石方时，应防止山洪造成泥石流或引起河道堵塞。

（8）回填土石方应分层夯实，压实干密度不小于1.8 t/m3。

3.2 施工中重点与难点分析

本文涵洞顶部大坝回填、碾压是工程施工的重点，也是难点，回填土及碾压指标不满足要求，会造成坝体渗漏。现将大坝、输水涵洞施工中应注意的问题做重点分析[6]：

输水涵洞基础应开挖至基岩，或较坚硬岩土上，若基础较差可回填浆砌石置换，涵洞坝轴线以前设两道截水环，截水环厚度0.5 m，洞壁外延身长度0.6 m，为防止坝体与涵洞结合部位渗漏，涵洞钢筋砼衬砌周围1.5 m内采用粘土回填，并用打夯机夯实，设计施工指标应满足：压实度0.96，干容重γd=1.62 g/cm3，含水量（20±2）%，渗透系数<1.0×10-4cm/s，其中压实度和渗透系数为控制指标，最终施工参数根据现场压实试验确定。

大坝与输水涵洞结合部位填筑时，坝体一侧与填筑体横向接缝的结合坡度不陡于1∶1.5，岩体一侧与填筑横向接缝的结合坡度不陡于1∶0.5，铺土前应洒水润湿结合面，用水泥浆涂刷涵洞拱顶外侧一道，边涂刷水泥浆、边铺土、边夯实，不应在水泥初凝后铺土，凝结后应铲除重新涂刷，再铺土夯实，横断面图见2。

图2 大坝与输水涵洞结合部位施工横断面图

4 结语

通过对现状水库存在的问题进行分析，得到枢纽建筑物设计施工处理方案，现结合目前水库情况，根据自己的设计施工经验，做以下几点说明：

（1）在小型水库除险加固设计中，一定要结合枢纽建筑物各自的功能特性，并考虑各建筑物之间的相互关系和相互影响，进行设计施工，结合每个工程各自的特点进行除险加固设计，杜绝千篇一律做重复工作，造成资源浪费。

（2）以前水库工程设计只是从饮水、灌溉、防洪等满足人们基本需求的思路进行设计研究，现阶段在新建或除险加固设计时要在充分考虑以上功能需求的同时，注重节能环保和生态建设，水库为水源地的还要做水源涵养林、水源地保护等方面的建设，同时做好水库在线监测系统、山洪防御系统等方面的建设。

（3）现阶段很多水库除险加固中存在的问题并非一些自然灾害所致，都是由水库管理人员后期的管理运行不当造成的，水库工程在除险加固建设完成后，管理人员一定要加强管理、维护，从而增加水库的使用寿命。