梁江河

（南安市文溪水庫管理處，福建南安 362300）

1 工程概況

福建省南安市文溪水庫于1965年10月興建，是一座具有灌溉、防洪、發(fā)電和養(yǎng)殖等綜合功能的中型水庫。水庫壩址以上流域面積20.7 km2，總庫容1 159萬m3。水庫按50 a一遇洪水設(shè)計(jì)，1000 a一遇洪水校核，正常蓄水位195.56 m，設(shè)計(jì)洪水位195.86 m，校核洪水位197.46 m，地震基本烈度為7°。工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞和電站等組成。

大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為198.66 m，最大壩高48.4 m，壩長210 m，寬6.5 m。上游壩坡坡比自上而下分別為 1∶2.75、1∶3.25、1∶3.75，壩坡為干砌石護(hù)坡;下游壩坡坡比自上而下分別為 1∶2.0、1∶2.5、1∶2.5，壩坡為草皮護(hù)坡，壩腳設(shè)堆石棱體。

由于文溪水庫存在下游壩坡出現(xiàn)散浸現(xiàn)象，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，溢洪道砌體勾縫老化脫落等諸多病險(xiǎn)問題，被鑒定為“三類壩”，并進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2 大壩安全評(píng)價(jià)

2.1 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

水庫大壩工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法主要從現(xiàn)有資料和現(xiàn)場檢查上來看，大壩施工時(shí)上壩土料基本符合有關(guān)規(guī)定，大壩施工質(zhì)量基本達(dá)到規(guī)范要求。1972年下游壩坡高程174.56～180.06 m發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，1974年進(jìn)行了加固處理，但至今仍未完全解決下游壩坡滲漏問題，大壩左端下游壩坡高程184.06～189.06 m處存在較大面積的散浸現(xiàn)象;溢洪道陡坡段被水沖毀后，經(jīng)修復(fù)仍然發(fā)現(xiàn)局部砌體勾縫脫落。工程經(jīng)過多次維修加固，處于安全運(yùn)行狀態(tài)。綜上所述，工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為基本合格。

2.2 大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括大壩運(yùn)行、維修和安全監(jiān)測;為安全鑒定提供大壩的運(yùn)行管理等基礎(chǔ)資料，作為大壩安全綜合評(píng)價(jià)及分類的依據(jù)之一。根據(jù)《中華人民共和國水法》、《水庫大壩安全管理?xiàng)l例》、《水庫工程管理通則》等管理法規(guī)，結(jié)合本水庫具體實(shí)際情況，制定了“文溪水庫樞紐工程運(yùn)行管理制度”和其它規(guī)章制度，貫徹執(zhí)行情況較好。大壩經(jīng)過多次維修加固，但不夠徹底。大壩安全監(jiān)測工作較為薄弱，未能按規(guī)范要求全面開展，必測項(xiàng)目不完善，觀測設(shè)施損壞嚴(yán)重，設(shè)備落后，儀器精度差。

2.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

文溪水庫屬中型水庫，大壩屬3級(jí)水工建筑物，洪水復(fù)核采用50 a一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1000 a一遇標(biāo)準(zhǔn)校核，符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）的規(guī)定。本次復(fù)核利用48 a降雨實(shí)測資料，采用推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水，采用華東特小流域法推求的洪峰流量作為設(shè)計(jì)洪水。調(diào)洪演算原則為：當(dāng)庫水位達(dá)到195.56 m并開始上漲后，開啟閘門，先按來多少，泄多少，盡量保持庫水位不變，直到閘門全開泄洪，由此計(jì)算各頻率洪水位，根據(jù)洪水位推求壩頂高程，經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)有壩頂高程能滿足規(guī)范要求，但在實(shí)際運(yùn)行中，溢洪道下游河道淤積較嚴(yán)重，影響了溢洪道正常的泄洪能力，大壩防洪安全性評(píng)定為B級(jí)。

2.4 大壩結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

大壩結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括變形和穩(wěn)定分析。土石壩的重點(diǎn)是變形和穩(wěn)定分析。大壩變形分析首先應(yīng)作監(jiān)測資料分析，文溪水庫曾進(jìn)行過簡易的沉陷位移觀測，而后中斷觀測，觀測資料不齊全，且文溪水庫大壩沒有發(fā)生異常變形和開裂，也沒有沿壩軸線地形和地質(zhì)各種變化較大有開裂疑慮的，故可不進(jìn)行變形計(jì)算分析。大壩邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院《土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序》。根據(jù)復(fù)核計(jì)算成果，下游壩坡的最小安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。且從現(xiàn)場檢查情況看，大壩上游壩坡塊石護(hù)坡縫隙較大，小石子被淘空，護(hù)坡存在塌陷隱患;溢洪道啟閉房基礎(chǔ)砌石有較大裂縫，溢洪道局部砌體勾縫脫落。因此大壩結(jié)構(gòu)安全等級(jí)可評(píng)為C級(jí)。

2.5 大壩滲流安全評(píng)價(jià)

大壩滲流安全評(píng)價(jià)的主要任務(wù)是復(fù)核原設(shè)計(jì)施工的滲流控制措施和當(dāng)前的實(shí)際滲流狀態(tài)能否保證大壩按設(shè)計(jì)條件安全進(jìn)行。根據(jù)文溪水庫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大壩滲流安全評(píng)價(jià)主要依據(jù)本次勘察及試驗(yàn)資料，大壩為黏土均質(zhì)壩，計(jì)算斷面選用土壩最大斷面進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法采用水力學(xué)方法達(dá)西定律進(jìn)行計(jì)算，分析大壩各種工況的滲流狀態(tài)，從而判斷大壩滲流安全性。滲流分析成果顯示：根據(jù)大壩滲流分析，在各種工況下，最大水力坡降為0.58，理論上大壩的滲流量較小。通過壩后量水堰對(duì)壩體滲流量的觀測，最大滲流量為0.3 L/S。綜上所述，大壩壩體的防滲性態(tài)滿足規(guī)范要求，通過對(duì)堵口段導(dǎo)滲壓載處理后，背水坡的濕坡范圍有所減少，但壩左端背水坡高水位時(shí)存在滲流穩(wěn)定薄弱環(huán)節(jié)。大壩經(jīng)過30多年的運(yùn)行，情況尚屬正常，可以認(rèn)為水庫滲流性態(tài)基本安全，但仍然存在局部異常的滲漏，滲流安全性評(píng)定為B級(jí)。

2.6 大壩抗震安全評(píng)價(jià)

文溪水庫的區(qū)域地震基本烈度為7度，需進(jìn)行抗震復(fù)核。水庫大壩抗震安全屬結(jié)構(gòu)安全范疇，主要復(fù)核計(jì)算大壩現(xiàn)狀在地震動(dòng)荷載條件下的穩(wěn)定、變形及強(qiáng)度。文溪水庫大壩為均質(zhì)土壩，主要復(fù)核計(jì)算壩坡遇地震荷載作用的穩(wěn)定性，經(jīng)計(jì)算分析，大壩在正常荷載下遇地震的非常運(yùn)用II工況下，下游壩坡的最小穩(wěn)定安全系數(shù)為1.118，小于規(guī)范要求的1.15。不能滿足規(guī)范要求。大壩抗震安全評(píng)定為C級(jí)。

2.7 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)文溪水庫工程質(zhì)量大壩被評(píng)定為基本合格，水庫大壩運(yùn)行管理方面較好，防洪能力為B級(jí)，結(jié)構(gòu)安全為C級(jí)，滲流安全為B級(jí)，抗震安全為C級(jí)的各分項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果，大壩綜合評(píng)價(jià)為“三類壩”，應(yīng)盡快采取除險(xiǎn)加固措施。

3 大壩加固設(shè)計(jì)思路與方案

3.1 大壩加固設(shè)計(jì)

3.1.1 大壩防滲加固設(shè)計(jì)

大壩防滲加固，壩體上部滲漏通道防滲采用振動(dòng)沉模防滲墻，兩岸壩肩采用三管高壓旋噴截滲墻進(jìn)行防滲，背水坡加密導(dǎo)滲溝。振動(dòng)沉模防滲墻厚度為0.20 m，墻體材料為水泥、細(xì)河砂、黏性土、膨潤土、高效緩凝減水劑，砂漿配合以根據(jù)現(xiàn)場材料供應(yīng)，由試驗(yàn)室確定;防滲墻沿壩軸線上游2 m位置，從左岸延伸至右岸，樁號(hào)0+005～0+185。墻頂高程197.7 m，壩內(nèi)墻底高程178.0 m，壩肩段深入強(qiáng)風(fēng)化基巖0.5 m，最大的防滲墻高度為19.7 m，防滲面積3 603 m2。兩岸壩肩強(qiáng)風(fēng)化層處理，兩岸壩肩強(qiáng)風(fēng)化透水層，布置三管高壓旋噴灌漿形成截滲墻，三管高壓旋噴灌漿，采用單排布置，樁徑1.2 m，孔距1 m，排距0.9 m，其下部進(jìn)入相對(duì)隔水層0.5 m，上部伸入全風(fēng)化層1 m。三管高壓旋噴灌漿布置于左壩肩樁號(hào)0+025.0～0+035.2 m，右壩肩樁號(hào)壩0+154.2～0+210.0 m，最大鉆孔深度27 m，水泥漿相對(duì)密度1.5～1.7 g/cm3。

3.1.2 壩頂、壩坡加固設(shè)計(jì)

壩頂防浪墻底部位置布置振動(dòng)沉模防滲墻，施工完成后進(jìn)行修復(fù)，壩頂右岸雨水匯流、沖刷地帶，結(jié)合下游坡排水設(shè)施進(jìn)行加固。大壩下游壩坡173.9 m高程以下，原為干砌石護(hù)坡，未設(shè)置反濾層，擬拆除排水棱體頂160.0～179.90 m高程的草皮護(hù)坡及砌石護(hù)坡，改建為貼坡式排水，壩坡平整后，依次鋪設(shè)土工布（300 g）、0.2 m砂墊層、0.2 m碎石墊層及0.3 m干砌塊石，坡比不變，高程179.9 m平臺(tái)寬度為2.2 m，排水棱體頂寬度為1.5 m。壩頂附近、壩下游兩側(cè)及壩腳排水溝進(jìn)行修整、改造，排水溝邊及底板均采用漿砌塊石。

3.1.3 大壩觀測設(shè)計(jì)

沉陷位移觀測。為配合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，擬新建設(shè)置沉陷位移自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。在大壩共設(shè)置15個(gè)自動(dòng)觀測沉陷位移測點(diǎn)，沉陷位移觀測點(diǎn)在迎水坡197.0 m一排5點(diǎn)，壩頂靠下游側(cè)198.0 m高程一排5點(diǎn)，背水坡179.90 m和160.00 m高程各布置一排分別設(shè)3點(diǎn)和2點(diǎn)，總共15點(diǎn)，分別位于大壩縱向樁號(hào)0+035 m、0+065 m、0+095 m、0+125 m和0+150 m處。并在沉陷位移標(biāo)點(diǎn)上安裝感應(yīng)遙測系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置人工觀測所需的視準(zhǔn)線、工作點(diǎn)、后視基點(diǎn)等，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行人工補(bǔ)測，以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

人工觀測水平位移觀測采用視準(zhǔn)線法，共布置4條視準(zhǔn)線，8個(gè)工作基點(diǎn)，8個(gè)后視基點(diǎn)，15個(gè)自動(dòng)觀測沉陷位移觀測點(diǎn)。

人工觀測垂直位移觀測采用水準(zhǔn)法，建立三級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)在大壩承壓區(qū)外巖石（或?qū)嵉兀┥稀?/p>

3.1.4 量水堰加固

壩后量水堰周邊排水設(shè)施被山溝水沖毀，山坡水流入堰內(nèi)，造成碎石、泥沙堆積，無法正常觀測，要進(jìn)行重新修整，挖除堰內(nèi)堆積的碎石、泥沙，量水堰底部尺寸為長 ×寬 =13 m×2 m，邊墻采用C15混凝土結(jié)構(gòu)，堰口和排水溝設(shè)于左岸，M7.5漿砌石排水溝總長122 m。

3.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

溢洪道位于大壩右岸，為掛閘實(shí)用堰，堰頂高程191.06 m，凈寬12.0 m，設(shè)兩扇6 m×4.8 m弧形鋼閘門，閘門使用水封橡皮止水，鋼閘門主梁、縱梁和斜支撐等均采用鋼板焊制。采用底流式消能，最大泄洪流量305 m3/s。啟閉設(shè)備為手電兩用2×10 t卷揚(yáng)機(jī)。啟閉房為磚混結(jié)構(gòu)。溢流堰閘室后依次為平底段、第一陡坡段、第二陡坡段、一級(jí)消力池、消能坎、第三陡坡段、二級(jí)消力池、平底過渡段、第四陡坡段及第三消力池。

3.2.1 溢洪道加固設(shè)計(jì)方案選擇

根據(jù)目前現(xiàn)狀存在的問題是：平底段及第一陡坡段底板有滲水現(xiàn)象，第一陡坡段末端曾遭沖毀，第二、三陡坡段末端漿砌條石底板被掀掉（面積約300 m2），第三消力池底部淘刷嚴(yán)重，下游河道淤積嚴(yán)重，高速公路下左側(cè)墻邊坡堆積層厚。

本次加固設(shè)計(jì)擬定原溢洪道加固、溢洪道改線及泄洪洞3個(gè)方案進(jìn)行方案比較，原溢洪道加固最經(jīng)濟(jì)，雖然采取一些加固措施，但第一消力池，第四陡坡彎段水流紊亂的問題得不到徹底解決，溢洪道改線方案比泄洪洞方案節(jié)省300多萬投資，故推薦溢洪道改線方案，改線方案海漫段為避開高速公路橋橋墩，平面上在消能坎首端設(shè)一折線轉(zhuǎn)彎。改線后的溢洪道由進(jìn)水渠、溢流堰閘室、平底段、第一陡坡段、第二陡坡段、第一消力池、消能坎、第三陡坡段、二級(jí)消力池、水平過渡段、海漫、防沖槽組成，總長462.63 m。加固設(shè)計(jì)包括啟閉房翻建成框架結(jié)構(gòu)，閘室基礎(chǔ)進(jìn)行三管高壓噴射灌漿處理，溢洪道底板澆筑C25混凝土，底板基礎(chǔ)面上開挖縱橫向排水溝，并埋設(shè)排水系統(tǒng)。溢洪道兩側(cè)采用C20埋石混凝土加固，側(cè)墻后設(shè)漿砌塊石排水溝。

3.2.2 溢洪道進(jìn)口鋼閘門和啟閉設(shè)備改造

溢洪道閘門經(jīng)過40多年運(yùn)行后銹蝕比較嚴(yán)重，已達(dá)到使用年限，底側(cè)止水橡皮老化、磨損嚴(yán)重。進(jìn)口閘門啟閉設(shè)備老化，啟閉機(jī)及其鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，運(yùn)行不靈活，為保證安全運(yùn)行，需重新更換2扇弧形鋼閘門，埋件不進(jìn)行更換，更換啟閉機(jī)及其鋼絲繩。

3.3 輸水隧洞加固改造

輸水隧洞位于大壩右側(cè)，為鋼筋混凝土襯砌有壓洞，圓形斷面，內(nèi)徑2.0 m，總長度214.0 m，進(jìn)口高程172.56 m，最大輸水流量7.2 m3/s，閘門型式為鋼筋混凝土閘門，孔口尺寸為1.6 m×1.2 m（高×寬），采用20 t手搖電動(dòng)兩用螺桿啟閉機(jī)。

3.3.1 閘門及啟閉設(shè)備更新

目前輸水隧洞建筑物運(yùn)行正常，閘門及啟閉設(shè)備運(yùn)行40多年，存在進(jìn)口鋼筋混凝土閘門嚴(yán)重老化、變形、啟閉設(shè)備銹蝕等現(xiàn)象。加固設(shè)計(jì)針對(duì)鋼筋混凝土閘門嚴(yán)重老化，無法啟閉的問題，更換為鋼閘門，主要材質(zhì)為Q235鋼，噴砂除銹達(dá)2.5級(jí)后，噴鋅200 μm，再噴涂淺灰色氯化橡膠鋁粉防銹添二道，干膜厚120 μm，鋼閘門尺寸不變，為1.6 m×1.2 m。

3.3.2 輸水隧洞出口放水設(shè)備更新

輸水隧洞出口放水閘閥運(yùn)行時(shí)間久，現(xiàn)已失效，加固設(shè)計(jì)擬對(duì)出口放水閘閥進(jìn)行更換，更換后的閘閥尺寸與原來的一致，為φ1000圓形閥。

4 結(jié)語

文溪水庫大壩防滲加固采用振動(dòng)沉模防滲墻和三管高壓旋噴截滲墻進(jìn)行防滲，能夠徹底解決了大壩長期以來存在的滲漏問題，溢洪道改線方案通過水工模型試驗(yàn)，確保了溢洪道的泄洪能力，而且流態(tài)也得到進(jìn)一步改善。

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