哈密市五堡水库除险加固技术分析

赵丹丹

（新疆维吾尔自治区水利管理总站，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

五堡水库位于哈密市伊州区五堡镇境内，具有灌溉和防洪任务。五堡水库总库容724.69 万m3，兴利库容377.40 万m3，调洪库容147.54 万m3，死库容1.74 万m3，校核洪水位57.92 m，正常蓄水位57.32 m，汛期限制水位56.60 m，设计洪水位57.37m，死水位52.36 m。坝顶高程58.43 m，防浪墙顶高程59.33 m，水库流域面积167.50 km2，大坝全长2.30 km，坝型为均质土坝。五堡水库为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等。

2 工程病险现状

①大坝。坝体上游护坡混凝土板出现裂缝、移动、填缝材料被掏空；防浪墙护栏损坏严重；下游坝体出现裂缝、渗水现象，上游浆砌石框格及框格内铺砌的干砌卵石淘涮破坏较严重，干砌卵石下的土工膜外露。左岸护坡段未做护坡处理，末端基础被淘空，变形及渗流监测设备无法使用。②溢洪道，放水涵管。闸井混凝土井壁及混凝土胸墙到处漏水，已无法正常引水灌溉，放水涵洞4号桥墩发生倾斜，若闸井、工作桥墩、工作桥板垮塌将威胁到大坝安全。放水涵洞下游放水渠只修建了9 m，放水渠末端设有1 m深齿墙，与下游泄洪通道连接处未做防冲设施，底板与下游泄洪通道底高程差3.50 m，连接处地层岩性主要为红黏土，抗冲能力差；泄洪渠左岸护坡混凝土板出现裂缝。溢洪道末端消能防冲设施被冲毁，下游泄洪通道不畅。

3 除险加固设计

3.1 大坝除险加固设计

3.1.1 主坝段和Ⅰ号副坝上游混凝土护坡板处理

对高程为54.40 m 以上的混凝土护坡板全部更换，现浇混凝土护坡板，厚度为0.25 m，板下设1.50 m 厚的砂砾石防冻垫层，垫层下再铺一道复合土工膜进行防渗。混凝土护坡板采用两毡三油进行分缝，每块板设置8 根连接筋，连接筋间距为1 m。每块混凝土板上布置4个排水孔，排水孔孔径为1 mm，排水孔采用无砂混凝土进行填塞。新旧土工膜连接方式采用搭接，其搭接长度≥5 cm，上部铺设至防浪墙底部。

3.1.2 Ⅱ、Ⅲ号副坝上游护坡处理设计

对Ⅱ、Ⅲ号副坝上游浆砌石框格破坏部分采用C20细石混凝土重新砌筑，框格内淘涮破坏干砌卵石部分重新铺砌干砌卵石。

3.1.3 防浪墙处理

对主坝段和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号副坝段防浪墙进行拆除重建，改建防浪墙总长2 239 m。防浪墙钢筋混凝土标号为C30F300W6，每6 m设一道伸缩缝，缝宽2 cm，迎水面采用5 cm厚的聚氨酯密封胶封缝，下部采用高压闭孔板填塞，中间设一道橡胶止水带。防浪墙底部设置1 cm厚的混凝土垫层，顶部设置钢制防护栏。

3.1.4 主坝段坝后加固处理

对主坝段0+000～0+815段采用坝后培厚（反压平台）方案进行加固处理，坝后培厚土料采用此工程开挖料；对0+600～0+800 段先将坝后出现的裂缝开挖深2 m，底宽1 m，顶宽2 m楔形槽，分层回填碾压，在坝后高程为55 m处增加4 m宽马道，坝后培土分层回填碾压，碾压指标为压实度≥0.97。

3.1.5 坝体排水处理

①主坝段横向排水设计。先将主坝段原横向排水沟挖出，再按原排水沟断面及填筑形式向下游延伸，至此次坝后培土的后坡脚与纵向排水沟连通，最后进行坝后培土。②坝后纵向排水设计。先将原纵向排水渠挖出，底宽为0.80 m，边坡为1:1，再回填60 cm厚砂砾石料反滤层，剩余部分回填砂砾石。

3.1.6 左岸防护处理

采用钢筋石笼对2 m左岸护坡防护，护砌高度4 m，每层错台间距1 m，形成台阶式护岸，最底部及墙后铺设无纺布。钢筋石笼骨架筋网格筋采用Φ16 钢筋，镀锌防腐，钢筋框架及钢筋网交点全部连续、满焊接；石笼填充料采用混凝土弃块，宽≥15 cm。基础开挖后夯实，压实度≥0.97。

3.1.7 防渗处理

Ⅲ号副坝采用“槽孔混凝土防渗墙方案”防渗处理，造孔深度小于4 m时采用挖掘机开挖0.60 m宽的基槽；造孔深度大于4 m 时采用钢丝绳冲击钻机造孔，每个槽孔先钻主孔、后劈打副孔成槽。粘土泥浆固壁，待槽孔嵌入基岩（黏土层）以下2 m，孔型检验、清孔验收合格后，开始防渗墙浇筑。采用直升导管法水下浇筑，厚度0.60 m，深度嵌入基岩（黏土层）以下2 m。混凝土设计标号为C20F200W8。

3.1.8 大坝监测设施

①渗流监测设施。此次0+160、0+350、0+600、0+800 断面无法使用测压管附近重新布设8个测压管；在0+100、0+700处新增观测渗流断面，每个断面埋设测压管3根，上游坝顶1个，下游坝体半高处和坝脚处各1 个。新增及改造测压管共计14个。②坝体外部变形监测设施。原址处重新布设变形观测墩8个，大坝两岸、水库上下游新增永久变形观测基点4个。

3.2 溢洪道改造设计

3.2.1 进口段处理

底板厚0.80 m，翼墙厚0.50 m，底板首端设置2 m 深齿墙，均为现浇钢筋混凝土结构；底板下0.10 m混凝土垫层，垫层下水泥土换填，最大深度1.70 m，压实度≥0.97。进口段与控制段连接处分缝宽2 cm，内设橡胶止水带。

3.2.2 控制段处理

泄洪闸闸室位于溢洪道左岸，闸门一孔布置，闸孔净宽5 m。闸室、排架柱、启闭机梁、工作平台、人行桥板均为钢筋混凝土结构，闸室底板下0.10 m混凝土垫层，垫层下水泥土换填。闸室平板钢闸门采用手电两用螺杆式启闭机，闸室与溢流堰、进口段、泄槽段连接处分缝，缝宽2 cm，内设橡胶止水带。

溢流堰紧靠闸室布置在溢洪道右岸，采用驼峰堰，顺水流方向长6.50 m，堰顶宽1 m，堰底板厚0.80 m，左侧接闸室边墩，右侧为重力式混凝土挡土墙。溢流堰底板下0.10 m混凝土垫层，垫层下水泥土换填，右侧挡墙下用水泥土换填，水泥土回填标准为压实度≥0.97。溢流堰与闸室、进口段、泄槽段、右侧挡墙连接处分缝，内设橡胶止水带。

3.2.3 泄槽段处理

泄槽段底坡i=1/223.40，泄槽段为钢筋混凝土整体式结构，底板、边墙厚度0.30 m，泄槽段末端设置1.50 m深齿墙，钢筋混凝土板下0.10 m混凝土垫层和0.35 m砂砾石垫层。

3.2.4 消能防冲段处理

消力池底宽8 m，斜坡段采用台阶式消能，台阶宽1.20 m，高0.40 m，钢筋混凝土整体式结构，厚5 cm，池深2.50 m，池长15 m；消力池末端接长1 m扭面段，边墙为浆砌石挡土墙，底板现浇混凝土结构，厚5 cm，底宽由首端8 m 渐变至末端4 m，纵坡1/29.16，底板首末端设置2.50 m齿墙。

3.2.5 出水渠段处理

出水渠采用梯形断面，梯形渠底宽4 m，设计渠深1.50 m，内外坡均为1:1.50，渠边坡、底板为3 cm厚雷诺护垫衬砌，下铺设3 g/m2无纺布。水平压顶采用雷诺护垫，规格为宽0.30 m×高0.30 m，堤身设计依据地基条件、筑堤材料及运行管理要求进行，筑堤材料在满足稳定安全的条件下，尽可能就地取材。出水渠顺水流方向左、右岸渠顶宽为1 m。出水渠每5 m 设一道现浇混凝土横隔墙，墙宽0.30 m，墙深0.50 m。

3.2.6 溢洪道交通桥改建

交通桥为公路二级，桥面为5 mm沥青混凝土铺装，两侧引道坡度1：1，桥板采用钢筋混凝土板，公路桥涵板厚42 mm，桥墩为重力式混凝土挡土墙，桥涵形式为跨渠式，不改变溢洪道泄槽段过流条件。桥涵设计净跨8 m，桥面净跨5 m。

3.2.7 新建泄洪通道

泄洪通道断面形式为梯形结构，渠堤顶宽度为3 m，通道内、外边坡系数为1：1.50，通道底宽度为4 m，底板、护坡采用12 cm厚混凝土板护砌，通道渠深为1.50 m，规格3 m×3 m，错缝布置，堤顶封顶板宽度3 cm，厚度cm，缝宽2 cm，采用高压闭孔板填塞，现浇混凝土板下设35 cm厚砂砾石垫层。通道每1 m设一道现浇混凝土横隔墙，墙宽0.30 m，墙深0.50 m，泄洪通道末端设置2 m深齿墙，铺设1 m长，2 m厚的格宾石笼，两侧设置裹头。

4 结论

①校核洪水洪峰流量调整到QP=1%=471.40 m3/s。②对主坝段、Ⅰ副坝、左岸护坡段上游混凝土护坡进行拆除，重新浇筑混凝土护坡板，对主坝段、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ副坝防浪墙进行拆除，重新浇筑防浪墙及其他附属设施。主坝段坝后培厚加固处理，完善排水设施。对左库岸进行防护处理。对Ⅱ、Ⅲ号副坝上游浆砌石框格破坏部分重新砌筑，框格内干砌卵石淘涮破坏部分重新铺砌，对Ⅲ号副坝坝后渗水段进行防渗处理，对原放水洞桥墩及桥板进行拆除。③完善大坝变形监测、渗流监测设施。④改善灌溉面积1 713 hm2，实现农业增产358万元。