水库群物理隔离安全防护施工技术研究

杜佩玲

（东莞市水务局,广东 东莞 523000）

0 引言

本项目社会稳定风险分析是基于对社会稳定风险主要内涵的界定,通过系统、深入地实证调查研究,获取大量一手资料。通过此种方式,可以识别影响东莞市水库群物理隔离工程社会稳定风险的因素,了解当地居民的心理状况、主要诉求,及当地社会稳定程度。结合利益相关者分析,对工程社会稳定风险性工作政策法规、规划、实施和管理工作进行分析和风险排序,并对其他可能带来的潜在风险进行分析和预测,探寻其原因,分析其主要特征和发生的概率,进而提出风险控制和规避的主要措施[1]。为全面落实此项工作,提出针对水库群的物理隔离安全防护施工技术。此项技术可以在保证水库群正常运营的条件下,不影响工程的施工,以此种方式,全面保障施工的安全性[2]。此次研究将以东莞市水库群为例,东莞市现状供水水源主要依靠东江,为保障东莞市社会经济发展,应对供水水源进行科学布局,及时解决供水安全瓶颈问题,为落实此项工作,东莞市在组织了多次会议后出台并发布了《东莞市城镇供水专项规划》等文件进行水库群建设组织规划工作[3]。与此同时,广东省也在后续工作中提出了针对珠三角地区的西江引水工程。工程实施后,东莞市将形成东江水厂和珠三角工程二大水源共同供水的水资源配置总体格局。为保证相关工作的顺利实施,下述将以东莞市水库群为例,开展物理隔离安全防护施工技术的研究。

1 水库群概况

水库群由五点梅、马尾和芦花坑三个主要水库构成,提出的三个水库均属小（一）型水库,总库容1310 万m3,3座水库通过五点梅水库相连,相互之间通过土堤相隔,其中芦花坑水库位于西部位置、五点梅水库位于中间位置,另一水库位于东部位置[4]。3座水库之间位置关系见图1。

图1 3座水库之间位置关系图

工程位于东莞市长安镇和虎门镇,根据东莞市水资源配置格局的总体规划,将五点梅水库群预设地区水资源分配的主要取水点,明确此水库群是东莞市重要的供水水源地。本项目现状地形较平坦,有少量杂草覆盖,水土流失属微度,侵蚀强度在容许土壤流失量500 t/（km2·a）范围内。以五点梅水库为例,对水库主要特征进行描述,见表1。

表1 五点梅水库主要特征值

水库目前主要以防洪、养殖为主,捍卫下游10 多万人口及S358 线。2009 年水库进行安全鉴定,评定为二类坝。2017 年对主坝、坝二、坝三进行大坝灌浆及溢洪闸改造除险加固。

根据东莞市三防指挥部下达的汛限水位要求控制水位,五点梅水库汛限水位4月～6月为10.24m,7月～8月为10.74 m,9月～10月为10.99 m,设计最高洪水位为11.28 m,相应下泄流量13.27 m3/s（其中溢洪道下泄流量8.85 m3/s）。校核最高洪水位为11.47 m,汛期允许最高水位为10.99 m。当下游水浸严重时进行错峰排洪,但最高水位不能超过设计水位。

2 水库群物理隔离安全防护施工技术

2.1 水库群物理隔离网结构设计

本工程为促进五点梅水库群水源保护区划落地,防止建成区对水库的面源污染[5]。通过将水库集水范围划分为7个清水区和8个隔离区,整体采用物理隔离措施,将隔离区50年一遇标准设计暴雨形成的地表径流截流至水源地下游排放,通过此种方式,实现建成区与水源地的“物理隔离”。隔离措施见表2。

表2 东莞市五点梅水库群预设隔离措施

在掌握水库群的物理格式措施后,选用钢丝作为隔离网结构的主要构成,设计见图2。

图2 水库群物理隔离网结构示意图

上述图2中：（1）与（2）表示为不同型号的方管喷塑；（3）表示为钢丝喷塑。

设计中,根据水库群物理隔离施工需要,设定防护网的高度为1.7 m,整体结构立柱采用方型冷拔钢管设计,对钢管两头进行加堵设计,预设钢管的埋深为30 cm。在设计中,立柱结构与网片结构均需进行防腐浸塑,避免结构在施工中受到外界环境影响出现腐蚀现象。

2.2 基于受力分析的安全防护立柱基础砼就位

在施工中,考虑到物理隔离安全防护设计在实际应用中可能会受到外界环境等因素的影响出现稳定性与强度不足的问题,因此,需要在浇筑施工前,考虑外界环境等因素,进行整体结构的受力分析,通过此种方式,避免安全防护立柱出现倾覆或松动现象[6]。根据水库等构筑物结构荷载规范（GB 50009-2018）,计算结构荷载标准值,计算公式如下。

式中：σ表示为安全防护立柱基础砼截面应力；M表示为基础砼截面面积；Wx表示为截面抗弯模量。

完成上述计算后,进行安全防护立柱基础砼浇筑施工。施工时,需要先在基坑垫层铺设一个厚度约为20 cm混凝土,再将安全防护立柱结构放置在坑内,确保基础砼结构就位。立柱结构就位见图3。

图3 安全防护立柱就位示意图

完成对安全防护立柱的就位后,使用临时支撑结构对基础砼进行固定与混凝土浇筑。

2.3 防护网安装施工

当安全防护立柱基础砼浇筑混凝土强度达到70%以上时,进行防护网的安装施工[7]。在此过程中,隔离与防护网片需要在加工厂完成加工后运输到施工现场,确保网片整体无明显的凹凸问题后,将框架结构与立柱结构进行紧密连接,过程见图4。

图4 防护网安装施工

在安装施工时应注意对防护网周围结构的压实处理,同时,确保大小门的安装位置与测量定线需要精准。在此基础上,结合门柱的安装方向,进行安全防护网的一并安装。通过此种方式,实现对水库群物理隔离安全防护结构的施工。

3 安全防护施工效果

为检验本文设计的施工技术在实际应用中可以发挥预期的效果,下述将对水库群物理隔离安全防护施工效果进行检验。

完成施工后,在水库群选择若干个随机测点,主要测点有两个,分别为五点梅水库区域监测点和马尾水库区域监测点,由于芦花坑水库未发现合适的监测点,因此,未在此区域进行安全防护施工效果同步监测。

五点梅水库监测点位于马术场鱼塘南侧,莲湖路北侧,莲湖路下建有一涵洞,主要收集莲湖路以及莲湖路南侧东莞东兴商标织绣有限公司的地表径流造成的防护结构冲击。

马尾水库监测点位于马尾水库北侧,怀雅路南侧,为一地面雨水汇流口,主要收集怀雅路以及雅瑶村的地表径流造成的防护结构冲击。

计算在施工中水库径流对物理隔离安全防护结构造成的冲击作用力,计算公式如下。

式中：Ft表示为水库径流对物理隔离安全防护结构造成的平均冲击力；t表示为作用力持续时间；γ表示为径流冲击速度；m表示为结构自重；v表示为变化量。将测点计算结果与式（2）计算得到的结构荷载标准值进行对比,当Ft＞时 ,证明本文设计的防护施工结构在实际应用中仍存在倾覆或松动的风险 ,当 Ft＜时,证明本文设计的防护施工技术在实际应用中,具有较好的防护作用。统计测点计算结果见表3。

表3 安全防护施工效果分析

从上述实验结果可以看出,所有测点均满足Ft＜的条件,说明本文设计的防护施工技术在实际应用中,具有较好的防护作用,按照本文设计的施工技术进行水库群物理隔离安全防护施工,可以提高结构的稳定性与综合强度,保证施工过程的安全性,最大程度上避免隔离网结构在施工中受到外界环境等相关因素的影响,出现倾覆问题。

4 结语

五点梅水库群的水源保护区划虽然尚未批复,但是为了保护水库水质及降低今后的修复难度,近年来东莞市有关职能部门对拟划入水源保护区区域内的建设项目实行了严格审批。在实际执行中,参照《中华人民共和国水污染防治法》对水源保护区的规定。这就造成了水库周边现状的建成区一些建设项目无法实施,包括一些与民生密切相关的生活服务配套设施。比如医院、学校、超市等。即一方面政府目前没有条件迁移这些区域现有居民。另一方面又使其社会和经济发展受限。甚至生活服务配套设施都得不到充分保障。这些问题极易激发不满情绪。造成影响社会稳定的隐患。因此,本文从水库群物理隔离网结构设计、基于受力分析的安全防护立柱基础砼就位、防护网安装三个方面,对“物理隔离”工程安全防护施工技术展开设计,为将现状建成区调整出水源保护区创造了条件,未来建成区不再按照水源保护区进行管理,群体生活条件将实现全面优化。因此,实施本项目是维护区域社会和谐稳定的迫切需要。