史志坤

(梅州市威華水利水電建設(shè)工程有限公司，廣東 梅州 514000)

1 工程概況

汶水水庫(kù)位于廣東省梅縣區(qū)白渡鎮(zhèn)汶水村，距梅州市約18km，水庫(kù)于1968年竣工投產(chǎn)，是一座以灌溉為主的小(I)型水庫(kù)，工程設(shè)計(jì)灌溉面積1500畝，捍衛(wèi)下游人口4000多人，耕地2000多畝。本次除險(xiǎn)加固后水庫(kù)特征水位：汶水水庫(kù)正常蓄水位(防洪限制水位)為131.77m(國(guó)家85高程，下同)，相應(yīng)庫(kù)容95萬(wàn)m3，水庫(kù)死水位122.11m，相應(yīng)庫(kù)容8.88萬(wàn)m3，水庫(kù)興利庫(kù)容866.11萬(wàn)m3。水庫(kù)大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程為135.40m，壩頂長(zhǎng)244m，壩頂寬3.5m，最大壩高19m，迎水坡坡比1∶2.8，背水坡坡比1∶2.5。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級(jí)(包括大壩、溢洪道、輸水涵管)，次要建筑物為5級(jí)。

2 水文地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)屬低山丘陵、溝谷地貌，兩岸為較陡峻的山體，河谷呈不對(duì)稱“U”字型，兩岸山體(丘陵)較陡峻，坡度40°～65°，植被較發(fā)育，主要為雜草和雜木等。山體表層基本為殘坡積土層覆蓋。庫(kù)區(qū)內(nèi)無(wú)居民點(diǎn)。根據(jù)實(shí)地觀察，右岸山體較雄厚，左岸為丘陵，巖土層為相對(duì)隔水的粉質(zhì)黏土，不存在庫(kù)水繞壩滲漏問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀測(cè)，當(dāng)水庫(kù)蓄水位較高期間，壩體下游未見(jiàn)有漏水現(xiàn)象。庫(kù)區(qū)岸坡主要為第四系坡殘積層岸坡，庫(kù)岸未發(fā)現(xiàn)其它坍岸、泥石流等影響庫(kù)岸穩(wěn)定的不良地質(zhì)現(xiàn)象，水庫(kù)庫(kù)岸總體基本穩(wěn)定。

本項(xiàng)目區(qū)所在地屬于亞熱帶氣候區(qū)，緯度低，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照天數(shù)多，平均氣溫高[1]。本項(xiàng)目區(qū)緯度低，熱量豐富，4—10月份平均氣溫均在21℃以上，長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月之久。汶水水庫(kù)區(qū)域內(nèi)雨量豐富，4—9月雨量占比達(dá)到70%，其余時(shí)間降雨較少。

3 現(xiàn)狀和實(shí)施項(xiàng)目分析

3.1 水庫(kù)現(xiàn)狀勘察情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況表明：①大壩壩頂寬度低于現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，填土壓實(shí)度和滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求；大壩防滲和反濾排水設(shè)施不完善，滲流逸出點(diǎn)高于反濾排水設(shè)施頂高程，不滿足規(guī)范要求[2]；②大壩溢洪道結(jié)構(gòu)不合理，穿壩拱涵在泄流時(shí)存在嚴(yán)重安全隱患，溢洪道漿砌石側(cè)墻不滿足抗沖要求；溢洪道進(jìn)口段漿砌石側(cè)墻、泄槽漿砌石側(cè)墻存在裂縫，泄槽漿砌石側(cè)墻面老化和局部已剝落，泄槽溢洪道底板局部存在裂縫；③輸水涵出口退水渠道、壩腳反濾體上部灌溉渠道為近壩建筑物，退水末端護(hù)坎坍塌、渠道變形開裂，灌溉渠道存在滲漏現(xiàn)象，不及時(shí)維護(hù)將對(duì)大壩安全造成影響；④上游混凝土護(hù)坡排水設(shè)施不完善，防浪墻存在裂縫，壩頂排水排向上游壩坡；⑤輸水涵涵頭水封不夠緊閉，涵頭漏水。

3.2 除險(xiǎn)加固擬實(shí)施項(xiàng)目

上游護(hù)坡加設(shè)排水孔、下游壩坡培厚、壩體充填灌漿、新建反濾棱體；溢洪道由有閘控制帶胸腔潛孔式穿壩拱涵改造為有閘控制開敞式溢洪道；輸水涵管套管加固、改造輸水涵出口退水渠道和灌溉渠道；下游河岸防護(hù)和清淤疏浚；右壩肩小型滑坡體處理；完善大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。

3.3 建筑物加固施工方案

3.3.1大壩加固

(1)壩前坡

對(duì)整個(gè)混凝土面板進(jìn)行加設(shè)排水孔，對(duì)受溢洪道改建影響和已破損的混凝土面板拆除重建。壩前坡坡比為1∶2.8，考慮到施工澆注方便等要求，重建護(hù)坡采用0.12m厚現(xiàn)澆C30混凝土面板，混凝土護(hù)坡下設(shè)150mm厚的砂石墊層，縱縫間距8m，橫縫間距均4m，采用三氈四油隔縫。為保證水位驟降時(shí)壩體上游坡順利排水，本次設(shè)計(jì)對(duì)前坡整個(gè)混凝土面板護(hù)坡加設(shè)排水孔，每板設(shè)4孔，孔距、排距均為2m，梅花形布置，采用直徑150mm水鉆鉆孔施工，孔深300mm，排水管采用DN50PVC排水管，單根管長(zhǎng)300mm，臨土側(cè)管端設(shè)置堵頭，在管周采用電鉆鉆直徑5mm的孔，排水孔之間距離30mm，排水孔按照梅花狀布置設(shè)計(jì)，排水管臨土側(cè)采用土工布包扎結(jié)實(shí)，周邊采用級(jí)配砂回填，排水管周邊采用120mm厚C30混凝土封孔。解決原混凝土面板未設(shè)置排水孔，局部面板開裂，不利于水位降落期壩前坡壩內(nèi)滲水的順利排出，從而影響壩坡穩(wěn)定的問(wèn)題。

(2)壩頂

大壩壩頂現(xiàn)狀寬度為3.5m，壩頂長(zhǎng)度244m，最大壩高19m。壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定[3]，可采用4～6m?？紤]水庫(kù)運(yùn)行期防汛搶險(xiǎn)的需要[4]，大壩壩頂寬度培厚至5.0m。

壩頂高程為135.40m，防浪墻頂高程為136.05m。壩頂拆除原混凝土路面，重建C25混凝土路面，路面厚200mm，下部設(shè)100mm厚6%水泥石屑?jí)|層，對(duì)原漿砌石防浪墻進(jìn)行鑿毛批擋，下游側(cè)設(shè)路緣石，路面向下游側(cè)傾斜2%，壩頂排水排向下游。

對(duì)壩體進(jìn)行充填灌漿，提高壩體的整體性，降低壩體填土滲透系數(shù)。本次設(shè)計(jì)擬于加固后壩頂中心線兩側(cè)各設(shè)一排灌漿孔，灌漿孔中心線與壩頂中心線的距離0.5m，排距1m，孔距2m，2排灌漿孔錯(cuò)位布置，灌漿孔入粉質(zhì)黏土層1m，灌漿壓力小于50kPa。

(3)壩后坡

結(jié)合壩頂培厚，本次設(shè)計(jì)采用下游坡培厚，仍采用兩級(jí)坡，中間設(shè)1道馬道，馬道高程129.40m，寬度1m，培厚后壩體后坡坡度均為1∶2.5。由于原壩體填土滲透系數(shù)為4×10-4cm/s，為保證壩內(nèi)滲水順暢排出，防止因浸潤(rùn)線抬高而危及大壩安全，本次設(shè)計(jì)壩體培厚土料選用壓實(shí)后滲透系數(shù)接近原壩體填土滲透系數(shù)的土料。

由于后坡培厚拆除了原下壩步級(jí)，本次設(shè)計(jì)在下游壩坡新建下壩步級(jí)。方便管理人員日常巡視及汛期巡視，步級(jí)采用M7.5漿砌石步級(jí)，踏步寬375mm，高150mm。

為使壩體內(nèi)滲水順暢排出，在下游壩坡坡腳設(shè)排水棱體，棱體總高度4.5m，棱體頂高程為122.40m，頂寬1.5m，外坡坡比為1∶1.5，內(nèi)坡坡比為1∶1，并于排水棱體底部設(shè)置集滲溝。排水棱體與壩體及壩基接觸面鋪設(shè)3層過(guò)渡反濾層由內(nèi)及外分別是300mm粗砂層、300mm小礫石層及300mm礫石小卵石層，棱體坡腳設(shè)集滲溝，內(nèi)空尺寸為0.75m×0.5m(寬×高)。

下游壩坡周邊設(shè)順坡向排水溝，與高程129.40m處水平向排水溝、排水棱體外坡腳排水溝共同組成壩面排水系統(tǒng)，排水溝采用C20混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)空尺寸為0.3m×0.3m。壩面交通由棱體頂平臺(tái)，與順坡向步級(jí)組成，步級(jí)在壩面中部設(shè)置1個(gè)。

3.3.2溢洪道加固施工方案

根據(jù)溢洪道加固方案比選，本次溢洪道加固方案為：拆除原有穿壩拱涵，改建為開敞式溢洪道，堰頂高程加高1m，即堰頂高程為128.77m，泄洪閘底寬5.8m，過(guò)水凈寬4.8m，中墩1m，共2孔2閘，閘門尺寸2.4m×3.5m(凈寬×凈高)。泄槽段、挑流鼻坎段利用原漿砌石泄槽和鼻坎外包C25鋼筋混凝土加固，消能仍采用挑流消能。加固后溢洪道仍位于大壩左岸，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段、挑流鼻坎組成[5]，具體如下。

(1)進(jìn)水渠

由于原進(jìn)水渠前段邊墻存在貫穿斜裂縫，本次對(duì)破損部分進(jìn)行拆除重建，重建進(jìn)水渠型式為整體式矩形C25鋼筋混凝土明槽。改建溢洪道進(jìn)水渠順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)13.5m，進(jìn)水渠底板為傾向上游坡比為1/42的反坡，底板高程為128.45～128.77m，導(dǎo)水墻墻頂高程為134.80m，底板厚度1m，邊墻厚度0.8m。進(jìn)口段采用曲面導(dǎo)水墻，曲面圓弧半徑為5m，曲面導(dǎo)水墻后接8.5m順直段導(dǎo)水墻至控制段。

(2)控制段

本次設(shè)計(jì)拆除原穿壩拱涵的拱頂部分，利用現(xiàn)有溢洪道底板和拱涵的立面墻進(jìn)行內(nèi)襯C25鋼筋混凝土加固[6]。本次設(shè)計(jì)溢洪道控制段為有閘控制開敞式寬頂堰，堰頂高程128.77m，控制段寬度為5.8m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為13m，設(shè)2孔2閘，閘門尺寸為2.4m×3.5m(凈寬×凈高)，閘底板厚度為1m，中墩厚度為1m，邊墻厚度為0.8～1.1m，邊墻頂高程為134.80m。水閘中心線位于控制段起點(diǎn)下游3.3m處，水閘上部布置啟閉機(jī)房，啟閉機(jī)房采用C30鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，分2層，第一層為檢修層，層高3.8m，第二層為啟閉機(jī)層，層高3m，屋頂為斜屋頂，啟閉房面積35.7m2，尺寸4.8m×8.75m(長(zhǎng)×寬)。溢洪道交通橋位于控制段下游邊墻頂部，交通橋橋面高程為135.40m，梁底高程為134.80m。

(3)泄槽段

泄槽段利用原有溢洪道，原底板混凝土鑿毛后和側(cè)墻表面批擋鑿除后，采用外包C25鋼筋混凝土的型式進(jìn)行加固，外包泄槽底板厚度為0.3m，側(cè)墻厚度為0.5m，壓頂厚度為0.3m。泄槽段分為2級(jí)陡坡，第一級(jí)陡坡長(zhǎng)14.60m，坡比為1∶18，寬度由5.8m漸變至7m，底板高程為128.77～127.94m，邊墻高程為134.80～131.85m；第二級(jí)陡坡長(zhǎng)28m，坡比為1∶3，寬度為7m，底板高程為127.94～119.17m，邊墻高程為134.80～121.54m。溢洪道底板接原排水管排水。

(4)挑流鼻坎

結(jié)合泄槽段加固，挑流鼻坎段對(duì)原鼻坎外包鋼筋混凝土進(jìn)行加固，挑流鼻坎反弧半徑9.7m，挑流出射角為18°，鼻坎高程為119.23m，邊墻頂高程121.15m。

3.3.3輸水建筑物加固施工方案

本次施工方案對(duì)輸水涵進(jìn)行內(nèi)襯鋼管，采用套管法施工，套管管徑0.7m，管長(zhǎng)90m，管壁厚度為6mm。輸水涵進(jìn)口采用煙斗涵型式，涵口設(shè)鑄鐵閘門和攔污柵。輸水涵出口采用法蘭和異徑三通岔管進(jìn)行分水，直向接DN700mm的蝶閥作為放空控制閥，放空控制閥下端接退水渠道；側(cè)向接DN500mm的蝶閥作為灌溉控制閥。

(1)退水渠道加固

本次設(shè)計(jì)對(duì)原退水渠道進(jìn)行拆除重建，放空閥下部設(shè)置跌水消能池，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消能池寬1.2m，池長(zhǎng)7.33m，池高2.2～3.36m，底板及壁厚均為0.5m，池深0.65m。消能池末端為跌水坎，直接跌水至下游河床。下游河床已有C20混凝土護(hù)坦進(jìn)行防護(hù)。

(2)灌溉渠道改造

本次設(shè)計(jì)將灌溉渠道改為埋管型式，斷面型式DN500mmPE管外包C25混凝土，外包混凝土截面尺寸為1.5m×1.5m(寬×高)。管道走向仍沿壩腳方向接至右側(cè)的山體，位置下移至新建反濾棱體坡腳2.5m，灌溉管道進(jìn)口采用DN500mm蝶閥進(jìn)行控制。PE管進(jìn)口高程為121.47m，出口高程為120.20m，管長(zhǎng)105m。

3.3.4下游兩岸連接建筑物施工方案

本次對(duì)下游兩岸連接建筑加固施工方案為：①修復(fù)挑坎右側(cè)、退水渠道下部坍塌的護(hù)擋墻，長(zhǎng)度為10m。該護(hù)岸擋墻采用M7.5漿砌石，墻頂高程為119.70m，基礎(chǔ)高程為113.90m，墻身高5.8m，墻趾、墻踵寬0.8m，高0.8m，墻身填土側(cè)填筑砂礫料反濾層，層厚300mm，墻身排水采用DN75-PVC排水管。②修復(fù)挑坎下游河道右岸的破損漿砌石護(hù)坡，長(zhǎng)度約10m，對(duì)其進(jìn)行拆除重建，仍采用護(hù)坡型式M7.5漿砌石擋墻護(hù)坡，護(hù)坡厚度為500mm，下部設(shè)150mm厚的砂石反濾層，護(hù)坡設(shè)兩道DN50PVC排水孔，排水孔間2m。③下游河道清淤疏浚，本次設(shè)計(jì)按20年一遇設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的下泄流量71.2m3/s，對(duì)河道進(jìn)行清淤，清淤斷面采用梯形斷面，底寬為5m，邊坡坡比為1∶1.5。

3.3.5泄水閘交通橋施工方案

本次水庫(kù)加固改造擬對(duì)原有溢洪道進(jìn)行拆除重建，拆除重建后閘頂為開敞式結(jié)構(gòu)，為保障壩頂應(yīng)急搶險(xiǎn)通暢，故在溢洪道(控制段后半段)新建一座交通橋。交通橋長(zhǎng)7.6m，單跨，兩側(cè)橋臺(tái)為閘室邊墩。橋面凈寬4.7m，橋面中心高程135.40m。橋體結(jié)構(gòu)采用C30混凝土。設(shè)計(jì)荷載150kN，人群荷載3.0kN/m。

4 本工程重點(diǎn)、難點(diǎn)項(xiàng)目分析及技術(shù)措施

4.1 淤泥清挖運(yùn)輸

4.1.1淤泥挖運(yùn)難點(diǎn)分析

按設(shè)計(jì)要求，需清挖淤泥數(shù)量大，開挖深度大，位置開挖深度深。首先，挖掘機(jī)械無(wú)法在大壩邊一次清淤，需要2臺(tái)或3臺(tái)挖掘機(jī)下坎傳挖裝車，下坎的挖掘機(jī)很可能陷入淤泥里；其次，運(yùn)輸困難，因場(chǎng)地限制，基坑開挖后，運(yùn)輸汽車只能一個(gè)方向往返，而且，淤泥車不能上路，只能先找一個(gè)堆場(chǎng)堆放，吹干水分后，二次裝車外運(yùn)；最后，堆泥場(chǎng)地不易尋找，效率較低。

4.1.2挖掘機(jī)下坎傳挖土方、淤泥的技術(shù)措施

盡量就地取材，先將堤邊挖低1～1.5m，用原有壩邊擋土墻塊石、磚渣填筑一段挖掘機(jī)施工走道，在磚渣走道上安置履帶位，根據(jù)需要鋪上鋼板，便于挖機(jī)下坎開挖，防止挖掘機(jī)陷入淤泥中；如果磚渣量不夠，則向外購(gòu)買塊石或石渣，填筑挖掘機(jī)走道。

4.2 充填灌漿施工技術(shù)控制

灌漿施工前首先確定好充填灌漿施工觀測(cè)點(diǎn)，沿汶水水庫(kù)大壩軸線每隔10m布設(shè)1組觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。做好灌漿施工機(jī)械設(shè)備、材料、試驗(yàn)儀器和記錄圖表。正式施工前，在有代表的壩段開展灌漿測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果優(yōu)化灌漿工藝參數(shù)[7]，為大規(guī)模作業(yè)取得經(jīng)驗(yàn)值。按照造孔、制漿、灌漿、終止、封孔的順序依次進(jìn)行灌漿施工作業(yè)。按照先上游后下游，從下至上下管分段灌漿，每段長(zhǎng)度控制在5～10m。先稀后濃，做好灌漿施工記錄。

4.3 混凝土模板制作和安裝

4.3.1模板制安難點(diǎn)分析

考慮到汶水水庫(kù)附近屬于風(fēng)景旅游區(qū)，對(duì)除險(xiǎn)加固施工各方面的要求較高；模板制安質(zhì)量直接關(guān)系到壩、交通橋等構(gòu)筑物的外觀質(zhì)量。模板的垂直度、直順度，弧形構(gòu)筑物的平順度的控制，比較困難。

4.3.2模板制安技術(shù)措施

該項(xiàng)目采用定型組合鋼模板制模，模板之間用扣件扣穩(wěn)，兩側(cè)模板用螺栓對(duì)拉定型，每隔5米設(shè)槽鋼骨肋，墻模底用木枋支牢固定，墻模頂兩側(cè)對(duì)拉，保證模板不移位、不傾斜。

4.4 混凝土澆筑工藝操作技術(shù)措施

4.4.1混凝土接口的平順處理

前一次制作和安裝混凝土墻體模板時(shí)，要考慮實(shí)際混凝土搗澆長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)，以便下次制作模板；混凝土墻體模板拆除時(shí)，在上下兩次墻接口處模板，留1～2m模板不拆除，不松支撐，保證制模不露接口，搗混凝土也不露接口。

4.4.2伸縮縫板的垂直度及位置控制

按設(shè)計(jì)要求，安裝伸縮縫板，支撐牢固，兩面涂浮化瀝青，在搗澆混凝土?xí)r，兩邊同時(shí)澆注，確保兩邊混凝土的高度相近，避免分縫板扭曲變形、移位，保證分縫直順。

4.4.3混凝土振搗密實(shí)控制

每個(gè)班組確定2～3位工人參加混凝土搗澆操作的專門培訓(xùn)，每班由受過(guò)培訓(xùn)工人負(fù)責(zé)振搗工作，確保混凝土振搗密實(shí)、均勻，分層不留縫。

4.4.4施工縫處理

鋼筋混凝土構(gòu)筑物，需做兩次裝模搗澆時(shí)，會(huì)留有施工縫。在制墻模時(shí)，應(yīng)用清潔水沖洗干凈；在搗混凝土前，應(yīng)再次沖洗；然后，基礎(chǔ)面上灑滿純水泥漿，再接著搗混凝土。避免施工縫滲水銹蝕鋼筋。

4.5 回填夯實(shí)

4.5.1回填壓實(shí)度難點(diǎn)分析

回填土方厚在施工過(guò)程中易超厚回填，或者下一層沒(méi)壓實(shí)壓平，就進(jìn)行上一層填土；回填土料不符合設(shè)計(jì)要求，也會(huì)造成土方填筑壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；泄水管包扎及反濾體堆制，容易被忽視。

4.5.2回填的技術(shù)措施

每一道施工工序開展前，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工員和作業(yè)隊(duì)伍、勞務(wù)人員安全技術(shù)交底，明確回填夯實(shí)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，提升人員業(yè)務(wù)水平。在回填過(guò)程中，先回填壓實(shí)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，抽樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度要求，分層回填，保證回填質(zhì)量?；靥顗簩?shí)方法，人工撒土檢平，壓路機(jī)碾壓，不加振，靠近構(gòu)筑物的回填土夯實(shí)，采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)汶水水庫(kù)的具體情況，從水庫(kù)的安全鑒定情況、地質(zhì)條件、施工現(xiàn)場(chǎng)條件等方面合理選擇汶水水庫(kù)大壩的加固施工方案。汶水水庫(kù)投入運(yùn)行3年以來(lái)，經(jīng)歷2022年超10年一遇洪水考驗(yàn)，水庫(kù)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。實(shí)踐證明，該工程除險(xiǎn)加固施工方案合理有效，未發(fā)生質(zhì)量安全事故，也沒(méi)有發(fā)生滲流現(xiàn)象，成效良好。施工中要按照水庫(kù)建設(shè)單位時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件和設(shè)備物資資源，進(jìn)一步完善水庫(kù)除險(xiǎn)加固實(shí)施方案，編排施工計(jì)劃，合理優(yōu)化施工工序，提高施工效率，才能確保整個(gè)汶水水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工整體可控，符合規(guī)范要求。