加利福尼亞州水資源部

1 修復(fù)計(jì)劃概覽

2017年2月7 日奧洛維爾大壩的溢洪道發(fā)生破壞以來，加利福尼亞州水資源部（Department of Water Resources，DWR）的主要目標(biāo)一直是：確保公共安全和確保大壩及其相關(guān)結(jié)構(gòu)物的完好。加州水資源部對工程進(jìn)行了持續(xù)的檢查，并定期對天氣和庫水位等情況變化進(jìn)行評估。加州水資源部也將根據(jù)最新的信息調(diào)整計(jì)劃和工程運(yùn)營。這包括繼續(xù)使用海厄特電廠，偶爾使用帶閘門的主溢洪道來泄放入庫水流，直至加州水資源部確信在春末和夏季月份不再需要其發(fā)揮作用。

奧洛維爾修復(fù)項(xiàng)目的目標(biāo)是在2017年11月1日之前，系統(tǒng)能就位，即今冬能讓從自然界進(jìn)入菲澤河（Feather River）流域和奧洛維爾湖的所有洪水流量都能安全順利通過。加州水資源部將與合作機(jī)構(gòu)進(jìn)行不間斷的合作，以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

奧洛維爾修復(fù)項(xiàng)目需將帶閘門的主溢洪道和非常溢洪道恢復(fù)至原來的設(shè)計(jì)過流能力，以通過流經(jīng)奧洛維爾湖的可能最大洪水。由于工程量巨大和工期的時(shí)間限制，對破損的主溢洪道和非常溢洪道的全面修復(fù)或更新工程需要分成幾個(gè)階段完成。修復(fù)工程計(jì)劃將帶閘門的主溢洪道的泄流能力恢復(fù)至最大歷史流量的2倍，以盡量減少非常溢洪道的使用。該設(shè)計(jì)方案中，帶閘門的主溢洪道的泄流能力為27×104cfs（約7 645.54 m3/s），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其歷史最大流量16×104cfs（約4 530.69 m3/s）。

由于春季氣候仍然存在不確定性，且直到建設(shè)工期完全確定之前，加州水資源部將尋求多種設(shè)計(jì)方案。對帶閘門的主溢洪道，進(jìn)行了常規(guī)設(shè)計(jì)和應(yīng)急設(shè)計(jì)。這些方法是互補(bǔ)的，因此無論天氣如何，奧洛維爾湖在冬季的管理都是安全的。若遭遇延遲，應(yīng)急設(shè)計(jì)也能滿足過流27×104cfs（約7 645.54 m3/s）的目標(biāo)，但未來的建設(shè)期中仍需要完成大量工作。非常溢洪道的修復(fù)設(shè)計(jì)方案中，其施工工作都安排在11月1日之后繼續(xù)。

所有的設(shè)計(jì)方案中都考慮了長效的解決辦法。

不論溢洪道修復(fù)設(shè)計(jì)如何決策，未來工程區(qū)域內(nèi)或周邊的工作都是“不反悔”型，如道路建設(shè)和邊坡穩(wěn)定處理。

2 帶閘門的主溢洪道的修復(fù)工程設(shè)計(jì)

2.1 上部泄槽段

當(dāng)前的修復(fù)計(jì)劃是對帶閘門的主溢洪道上部、未受損部位進(jìn)行部分拆除和重建，具體包括更換泄槽、底板和邊墻，這是必要項(xiàng)目。另外還需要移除少量或適量基巖，以確保新建的底板坐落在適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上。設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，并經(jīng)過了監(jiān)管機(jī)構(gòu)的審批。

應(yīng)急進(jìn)度計(jì)劃是在一個(gè)施工期中盡可能多地重建溢洪道上段的底板，并對剩余的底板和邊墻進(jìn)行額外的修復(fù)或采取保護(hù)措施。保護(hù)措施可包括巖錨，以改善溢洪道的可靠性，達(dá)到過流27×104cfs（約7 645.54 m3/s）的目標(biāo)。

對主溢洪道的上部泄槽段，潛在的修復(fù)措施是：采用現(xiàn)代、可靠的設(shè)計(jì)，在2017年11月1日之前，盡可能多地重建上部泄槽段。對剩余的底板和邊墻采取錨固措施，直到下一工期中對其進(jìn)行重建。

圖1 主溢洪道上部泄槽段修復(fù)計(jì)劃Fig.1 Potential remedial measures for upper chute area

2.2 下部泄槽段

嚴(yán)重侵蝕區(qū)域下游的破損溢洪道結(jié)構(gòu)將被拆除并進(jìn)行重建，包括對附近的邊坡進(jìn)行加固處理。該區(qū)域的溢洪道結(jié)構(gòu)將按照當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造。具體的計(jì)劃取決于2017年夏天的建設(shè)進(jìn)度。進(jìn)度過程內(nèi)的決策點(diǎn)將決定將哪個(gè)計(jì)劃向前推進(jìn)。

所選擇的方案是將主溢洪道的下部泄槽段恢復(fù)到事故發(fā)生前的形態(tài)。這包括在嚴(yán)重沖蝕的區(qū)域澆筑混凝土和碾壓混凝土，以使未來新建的鋼筋混凝土溢洪道比事故發(fā)生前的原溢洪道更強(qiáng)韌，并使設(shè)計(jì)達(dá)到當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)。

因其澆筑速度比傳統(tǒng)混凝土快許多，碾壓混凝土通常用于大壩建設(shè)。碾壓混凝土是一種更干燥的混凝土混合料，需使用大型壓實(shí)設(shè)備。

應(yīng)急方案是采用碾壓混凝土對受損的上部泄槽段的尾端進(jìn)行支撐，并對侵蝕區(qū)域的消力池進(jìn)行加固。對于被認(rèn)為安全、可以在冬季繼續(xù)使用的區(qū)段，將對其進(jìn)行加固和利用，比如左側(cè)的排水溝，這樣未來就可以修建更強(qiáng)韌的永久結(jié)構(gòu)物。如果這一方案被執(zhí)行，其余未完成部分的最終建設(shè)工作將在2018年夏天完成。

主溢洪道下部泄槽段的修復(fù)概念見圖2。

圖2 主溢洪道上部泄槽段和下部泄槽段平面圖Fig.2 A plan view of both the upper and lower chute portions of the gated flood control spillway

3 非常溢洪道的修復(fù)工程設(shè)計(jì)

所有的努力，其目的是讓來年的洪水流量100%地通過帶閘門的主溢洪道，盡量不使用非常溢洪道。

目前為止，在非常溢洪道上完成的工作都是臨時(shí)的，未來需要對其進(jìn)行改善。

非常溢洪道的設(shè)計(jì)：

（1）在地下澆筑混凝土墻，深入現(xiàn)有堰體下游的基巖中。在大壩工程中，這種做法很常見，通常被稱為“截滲墻”，其作用是在必須使用非常溢洪道時(shí)，防止混凝土堰底部發(fā)生“水力切割”。

（2）倚現(xiàn)有堰體澆筑混凝土。在大壩工程中，這種做法很常見，通常被稱為加強(qiáng)大壩的支撐，以確保在洪水工況中或在未來可能的地震荷載條件下保持結(jié)構(gòu)的完好。

（3）在堰體下游澆筑碾壓混凝土，以向下游泄洪。這通常被稱為碾壓混凝土防沖板，以防止基巖的侵蝕。

已制定了施工進(jìn)度，以保證最關(guān)鍵的混凝土截滲墻能在2017年11月1日前完工。

其余部分的施工工作于2017年夏天開始，如果有必要的話，11月1日之后也可以繼續(xù)施工。所有的水流都通過海厄特發(fā)電廠泄放，如果需要的話，可通過帶閘門的主溢洪道泄放。

非常溢洪道修復(fù)方案見圖3，包括碾壓混凝土支墩、防沖板和下游截滲墻。

圖3 非常溢洪道修復(fù)剖面圖Fig.3 A profile view of an emergency spillway recovery concept

4 修復(fù)工程進(jìn)度表

加州水資源部已經(jīng)向承包商發(fā)出通知，無論最終實(shí)施的設(shè)計(jì)方案是什么，若必要，都允許其進(jìn)行相關(guān)的“不反悔”型初步項(xiàng)目。這些項(xiàng)目包括：（1）對上壩道路的建設(shè)或改善；（2）對施工準(zhǔn)備區(qū)域的開發(fā)；（3）對受損主溢洪道附近的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定加固；（4）非常溢洪道的設(shè)計(jì)建模模擬。

5 主要施工合同

2017年春天和夏天，加州水資源部一直在快速推進(jìn)設(shè)計(jì)和修復(fù)工程施工等事項(xiàng)。對主要修復(fù)工程，包含設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的招標(biāo)文件于2017年3月31日發(fā)放給合格的承包商。招標(biāo)前也走訪了現(xiàn)場，投標(biāo)截止日期是2017年4月12日。由于招標(biāo)文件中包含敏感的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，因此被認(rèn)為是關(guān)鍵的能源/電力基礎(chǔ)設(shè)施信息，不能公開。

4月21日，加州水資源部通知承包商開始主要的修復(fù)工作。根據(jù)加州水資源部發(fā)布的工作命令，基特基礎(chǔ)設(shè)施西部公司（Kiewit Infrastructure West Co.）得到了這份價(jià)值2.75億美元的合同，與該合同相關(guān)的早期工作包括承包商搬遷到施工準(zhǔn)備和施工區(qū)域以及其他承包商可以進(jìn)行的前期工作，以便未來幾個(gè)月在溢洪道區(qū)域順利開展主要的施工工作。

6 修復(fù)項(xiàng)目最新進(jìn)展

2017年7 月，加州水資源部宣布其收到關(guān)于奧洛維爾溢洪道緊急修復(fù)項(xiàng)目施工計(jì)劃的最后批復(fù)。加利福尼亞大壩安全部門（California Division of Safety of Dams，DSOD）和聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（Federal Energy Regulatory Commission，F(xiàn)ERC）分別于7月13日和15日給予批復(fù)。日前，修復(fù)項(xiàng)目已收到了所需的所有批復(fù)。獨(dú)立顧問委員會（Board of Consultants，BOC）也于6月批準(zhǔn)了加州水資源部的施工計(jì)劃，當(dāng)時(shí)正在等待聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會的最后批復(fù)。

為期2年的施工計(jì)劃被劃分為幾個(gè)階段執(zhí)行，第一階段的節(jié)點(diǎn)是2017年11月1日。第一階段施工內(nèi)容主要包括：對2 270 ft（約691.9 m）長的部分主溢洪道進(jìn)行拆除和重建；對最重要的730 ft（約222.5 m）長的連接弧形閘門的溢洪道部分進(jìn)行修復(fù)，該部分的拆除和重建將在2018年進(jìn)行；在非常溢洪道下修建地下截滲墻，防止使用非常溢洪道時(shí)發(fā)生侵蝕。

剩余的施工工作將于2018年完成，同樣也需要聯(lián)邦和州的批準(zhǔn)。剩余的施工內(nèi)容包括：對主溢洪道澆筑結(jié)構(gòu)混凝土；重新鋪設(shè)位于溢洪道底部的消能工表面并用高壓水沖洗；修建碾壓混凝土支撐結(jié)構(gòu)（斜墻）和在非常溢洪道上修建防沖板，以達(dá)到消能目的。

加州水資源部的最終設(shè)計(jì)和施工方案將繼續(xù)接受加利福尼亞大壩安全部門、聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會和獨(dú)立顧問委員會的監(jiān)督，包括使用現(xiàn)代的技術(shù)和方法以達(dá)到和超過現(xiàn)行的安全和施工標(biāo)準(zhǔn)。

就修復(fù)項(xiàng)目的具體進(jìn)展，根據(jù)9月初的最新消息，當(dāng)前約有700名合同工，每周7×24 h不間斷工作，他們已經(jīng)工作超過45萬h來修復(fù)主溢洪道，未來還需工作數(shù)十萬小時(shí)。

基特公司的工作人員表示，其工作內(nèi)容包括澆筑不同的混凝土，澆筑深度為8～150 ft（約2.44～45.72 m）。溢洪道中心最大的斷裂將采用碾壓混凝土回填，每次回填1 ft（約0.305 m），保持每天約回填2 ft（約0.71 m）的速度。

施工的首要任務(wù)是主溢洪道，但非常溢洪道的修復(fù)施工也在同時(shí)進(jìn)行，其節(jié)點(diǎn)是2017年12月或2018年1月。將在非常溢洪道表面澆筑混凝土，跨度為1 450 ft（約441.96 m）——大約相當(dāng)于4個(gè)足球場的距離，在奧洛維爾湖壩頂700多ft（213.36 m）以下。加州水資源部的工作人員表示，之前非常溢洪道的性態(tài)并沒有預(yù)想的好，恰巧來了一場大暴雨，不得不使用非常溢洪道，現(xiàn)在既然知道了它的缺陷，所以就要做得更好。

圖4 奧洛維爾大壩溢洪道侵蝕部位澆筑混凝土Fig.4 Concrete is pumped between rocks in the erosion area between the upper and lower chute at the Lake Oroville spillway

圖5 在結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，工人用千斤頂搭制模架Fig.5 Kim Kerns uses a jack to line up the form work prior to structural concrete placement on the lower chute of the Lake Oroville spillway

圖6 奧洛維爾大壩溢洪道下部的修復(fù)，主要是澆筑找平混凝土。最后一塊結(jié)構(gòu)混凝土板已澆筑好，其他的也已搭好模架，可通過內(nèi)部的綠色鋼筋辨認(rèn)Fig.6 Work on the lower part of the main Oroville Dam spillway as of Wednesday still was largely placing the leveling concrete.However one of the final structural concrete slabs has been poured,and the framing for others is in place,identifiable by the green rebar inside

圖7 奧洛維爾大壩溢洪道頂部的修復(fù)工作，與底部工作類似Fig.7 Work at the top of the Oroville Dam spillway is similar to that being done at the bottom

圖8 奧洛維爾大壩溢洪道上部泄槽結(jié)構(gòu)混凝土板的模架，以及用于加固新的混凝土墻的鋼筋豎板Fig.8 Frames for the structural concrete slabs and vertical rebar panels in place to reinforce the new concrete walls on the upper chute of the main Oroville Dam spillway

圖9 奧洛維爾大壩溢洪道新澆混凝土的灑水養(yǎng)護(hù)Fig.9 A worker sprays water on recently placed roller compacted concrete in an erosion area between the upper and lower chute of the main Oroville Dam spillway

圖10 奧洛維爾大壩溢洪道上部泄槽段澆筑找平混凝土Fig.10 Leveling concrete is placed on the upper chute of the Lake Oroville flood control spillway in Butte County,California

圖11 奧洛維爾大壩溢洪道下部泄槽段的修復(fù)Fig.11 More than 100 construction workers race to rebuild on the lower chute of Oroville Dam spillway in Butte County,California

圖12 工人在奧洛維爾大壩溢洪道下部350英尺（約106.68 m）泄槽段的找平混凝土上進(jìn)行錨固工作，對該部分溢洪道，將澆筑結(jié)構(gòu)混凝土Fig.12 Crews work on slab anchors placed and grouted into the leveling concrete on the bottom 350 feet of the chute of the main Oroville Dam spillway.Structural concrete will be poured over this portion of the spillway

圖13 工人沖洗最近回填某一沖坑的碾壓混凝土表面的疏松材料Fig.13 Crews wash loose material from the surface of roller compacted concrete recently placed into one of the voids that eroded from under the chute of the main Oroville dam spillway during the February emergency

圖14 奧洛維爾大壩和受損的主溢洪道鳥瞰圖Fig.14 The Lake Oroville Dam and damaged control spillway are seen during a flight over the area

隨著施工的穩(wěn)步推進(jìn)，奧洛維爾湖目前正在泄洪。加州水資源部計(jì)劃將水位降到700 ft（約213.36 m），這樣可以為即將到來的冬天騰出250萬英畝-英尺（約30.85億m3）的庫容。加州水資源部有關(guān)工作人員表示，其目的是將施工期盡量拉長，并為多雨的冬天騰出庫容。自2017年2月發(fā)現(xiàn)侵蝕問題后，奧洛維爾湖已泄放的水量達(dá)450萬英畝-英尺（約55.53億m3），遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于水庫300萬英畝-英尺（約37.02億m3）的庫容。

美國奧洛維爾大壩溢洪道的修復(fù)工程分為兩個(gè)階段，11月1日是第一階段的截止日，根據(jù)11月中旬的最新消息，加州水資源部宣布，第一階段對主溢洪道和非常溢洪道的修復(fù)達(dá)到了預(yù)期的效果。第二階段的修復(fù)主要集中于排水密封、排水管道和現(xiàn)場清理等內(nèi)容。 ■