方 翔

（三明市水利水電工程有限公司,福建 三明 365000）

1 工程概述

砂坪水庫位于三明市三元區(qū)陳大鎮(zhèn)砂蕉村砂坪自然村丁后嶺下游,所在河流砂蕉溪為臺溪一級支流。水庫壩址以上控制流域面積為13.6 km2。水庫正常蓄水位349.3 m,相應庫容9.41萬m3。該水庫始建于1987年8月,1988年2月建成并投入運行。目前主要功能是為三元區(qū)小蕉工業(yè)園區(qū)供水廠提供原水水源。

砂坪水庫大壩改建工程是梅列區(qū)小蕉片區(qū)第二供水工程項目杉板坑引調(diào)水工程及砂坪水庫清淤改造工程中的重要分部工程。工程于2021年10月1日開工,2023年3月12日完工,2023年3月15日通過分部工程驗收,結(jié)論合格。

本項目建設單位為三明市瑞云新區(qū)建設發(fā)展有限公司,設計單位為福建水院科技服務有限責任公司。監(jiān)理單位為三明市水利水電工程有限公司,施工單位為廈門安能建設有限公司,質(zhì)量監(jiān)督單位是三明市三元區(qū)水利工程質(zhì)量技術(shù)站。

2 大壩改建前工程布置

大壩為砌石單曲拱壩,壩頂弧長40.7 m,頂寬1.2 m,壩頂高程351.3 m,最大壩高10.3 m；壩體上下游面為M10水泥砂漿砌方整塊石,壩腹為C15混凝土砌塊石；溢流堰布置在壩頂中央,堰頂高程349.3 m,溢流壩段弧長20.0 m；放水管道布置在大壩右側(cè),采用DN400鑄鐵管壩內(nèi)埋管,下游面閘閥控制。

沙坪水庫上游部分流域,由于多年來人為活動、項目建設無序開發(fā)、水保設施遭受破壞,加重了流域內(nèi)水土流失現(xiàn)象,庫內(nèi)泥沙淤積嚴重,泥沙淤積擠占了興利庫容5.88萬m3和死庫容1.5萬m3,共計達7.38萬m3,占總庫容的78.4%,水庫淤積嚴重。此處,大壩壩基滲水、排泥管道堵塞、閘閥銹蝕破損等問題,嚴重影響到大壩正常運行,并危及水庫下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)居民的生活安全。

3 大壩改建的主要內(nèi)容

（1）拆除溢流壩段346.7 m高程以上和非溢流壩段351.3 m高程以上的舊壩體及溢流面、工作橋。

（2）在大壩下游側(cè)采用C15埋石混凝土培厚加高,壩頂寬度由1.2 m擴至3.5 m；壩頂高程由351.3 m上升到352.0 m。培厚壩基布設固結(jié)灌漿孔和帷幕灌漿孔進行固結(jié)、帷幕灌漿。

（3）溢流堰頂增設3扇擋水閘,孔口尺寸3.5 m×3.0 m（寬×高）,排水閘采用螺桿啟閉機控制。溢洪道總寬15.5 m,采用挑流消能,下游面增設鋼筋混凝土護坦。

（4）大壩左、右岸增設C15埋石混凝土重力墩,平面尺寸3.0 m×3.5 m；左岸增設DN600生態(tài)流量管；右岸增設1扇排砂閘,孔口尺寸2.3 m×2.2 m（寬×高）,螺桿啟閉機控制閘門。

（5）壩頂恢復工作橋,增設二層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)啟閉房。

4 拱壩培厚、加高改建應掌握的技術(shù)要點

4.1 舊壩體拆除不得影響及破壞大壩壩體的整體性

壩體拆除部分包括大壩鋼筋混凝土、塊石漿砌體,并拆除大壩左下側(cè)埋置的生態(tài)流量管,并擴寬大壩右下側(cè)沖砂閘孔,其尺寸為3.0 m×3.0 m的方孔,拆除總量約100.0 m3。在拆除過程中為了不影響和破壞壩體的整體性。動工拆除前應根據(jù)大壩體型單薄、拱壩受力特征,制定安全合理的施工方案,采取人工拆除為主,用小型電、風鎬等拆除工具,從上游面往下游面水平逐層破拆的施工方案,較好地完成了破拆,達到了不破壞未拆除壩體整體性的設計要求,為大壩補強改建作好準備。

4.2 大壩培厚段基礎(chǔ)處理,不得擾動原拱壩壩體基礎(chǔ)

按照設計要求,大壩培厚段基礎(chǔ)開挖底高程與原壩體基礎(chǔ)底高程持平,基底地質(zhì)為弱風化變質(zhì)石英砂巖,基礎(chǔ)處理包括基礎(chǔ)土、石方開挖,局部破碎帶挖除并用C15混凝土回填,C15混凝土墊層,固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。

大壩基礎(chǔ)開挖采用先岸坡后河床,左、右岸對稱,自上而下的施工方法,并遵循大壩基礎(chǔ)開挖施工的有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求,采用200 反鏟挖掘機開挖基礎(chǔ),基底按設計高程預留0.2 m～0.3 m厚的保護層,保護層應采用人工方式挖除,以避免造成基礎(chǔ)面破損?；A(chǔ)開挖達到設計要求并進行驗收合格后,方可采用C15混凝土進行墊層封閉。

壩基灌漿包括固結(jié)和帷幕灌漿。固結(jié)灌漿采用1臺100型潛孔鉆成孔,孔徑91 mm,鉆頭采用合金鋼鉆頭,漿液采用LJ-1.0型立式150 L雙桶攪漿機攪拌,灌漿則采用1臺ZMB-6型雙缸雙液活塞式注漿泵進行循環(huán)灌漿。在灌漿前,先將灌漿孔按排序逐孔編號,遵循排序逐漸加密的原則,同時,漿液水灰比按設計規(guī)范要求,從稀到濃依次進行。為確保不擾動原拱壩壩體基礎(chǔ),固結(jié)灌漿壓力采用0.3 MPa～0.5 MPa,在最大壓力0.5 MPa,吸漿量小于1 L/min時繼續(xù)30 min即結(jié)束灌漿,并采用導管注漿法封孔。

帷幕灌漿在固結(jié)灌漿完成后進行,孔距2.0 m,在溢流壩段單排防滲帷幕,孔深達到相對隔水層以下3.0 m,根據(jù)先導孔確定。灌漿順序和漿液比按設計規(guī)范要求進行。

在固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工過程中,現(xiàn)場技術(shù)員巡視檢查拱壩上下游面是否溢漿,漏漿和未拆除壩體墊層的變化情況,確保在加壓灌漿時不擾動原壩體基礎(chǔ),通過灌漿加強大壩基礎(chǔ)整體性和剛度。

大壩基礎(chǔ)開挖后,即進行左、右岸重力墩C15埋石混凝土施工,待固結(jié)、帷幕灌漿檢查驗收合格后即進行壩體C15埋石混凝土培厚施工。

4.3 拱壩培厚施工,必須確保新舊壩體緊密結(jié)合,形成整體

在拱壩培厚施工前,應認真組織技術(shù)人員,熟悉設計方案,與設計人員溝通,了解和掌握設計理念和設計前置條件；并向施工人員進行技術(shù)交底、明確拱壩培厚新、舊壩體形成整體性的關(guān)鍵技術(shù)要點,在施工過程中,工作人員采取了新、舊壩體接觸面處理、錨桿連接和接觸灌漿等關(guān)鍵技術(shù)要點,以確保拱壩培厚新、舊壩體形成整體性的目標。同時,還需要進行技術(shù)交底,明確以上要點,以保證施工的效果。

4.3.1 原舊壩體接觸面處理

對于培厚部位的舊壩體壩面,先鑿除漿砌塊石體的勾縫水泥砂漿,鑿除深度2 cm,同時清除壩面的雜質(zhì),然后用高壓水槍沖洗干凈。

4.3.2 水泥砂漿錨桿連接新、舊壩體

采用氣腿式鉆機按設計要求間距1.0 m×1.0 m進行鉆孔,孔深0.5 m,錨桿采用Φ22螺紋鋼筋、L=1.5 m,水泥砂漿采用M20,待水泥砂漿凝結(jié)后,進行壩體C15埋石混凝土培厚。施工時注意毛塊石和模板、混凝土入倉不得碰觸預埋的錨桿。

4.3.3 接觸灌漿以加強新舊壩體的結(jié)合

當大壩培厚施工至設計高程,即溢流壩段346.7 m,非溢流壩段351.7 m后,即可進行接觸灌漿。接觸灌漿采用100型潛孔鉆按設計要求孔距3.0 m進行鉆孔,孔深鉆入基巖面1.0 m,在C15埋石混凝土強度達到設計值的70%后即可進行鉆孔,灌漿漿液比按施工規(guī)范要求進行。

在接觸灌漿施工過程中,注漿時要檢查壩上游面和培厚段下游面的漿液冒漿情況,發(fā)現(xiàn)冒漿時應采用棉花堵塞,灌漿壓力必須達到0.3 MPa和新舊壩體接觸縫漿液的飽和度,加強新舊壩體的緊密結(jié)合,形成整體。

4.4 應控制溢流壩表面施工的技術(shù)要點

當壩體培厚形成整體后,進行溢流壩面施工。溢流壩面采用C30 鋼筋混凝土澆筑。為防止溢流壩面與培厚壩面形成水平面通縫產(chǎn)生滲漏,經(jīng)設計方同意,在溢流壩面鋼筋安裝前,采用Φ22 L=1.5 m錨桿垂直壩面進行布設,間距2.0 m×2.0 m,深入培厚壩體1.0 m,在C30 混凝土澆筑前,采用M10水泥砂漿作為膠結(jié)層,形成整體,并確保不會發(fā)生水平通縫而引起滲漏。目前水庫下閘蓄水后,經(jīng)檢查,此法適用可行。

4.5 庫內(nèi)清淤應確保庫周山體的穩(wěn)定性

砂坪水庫歷經(jīng)30多年的運行,庫內(nèi)淤積量已達到庫容的78.4%,嚴重影響水庫的正常運行,清淤迫在眉睫。水庫庫內(nèi)清淤必須注意不要對庫周岸坡穩(wěn)定性造成影響。

在庫內(nèi)清淤時,根據(jù)設計的清淤范圍進行庫周放樣測量,明確具體清淤范圍和岸坡開挖坡比；將岸坡底邊定位清淤開挖上邊線,為確保岸坡穩(wěn)定,盡量沿原始岸坡,從水庫末端往大壩逐層開挖,確保水庫周邊山體的安全穩(wěn)定。

5 結(jié)語

砂坪水庫改建工程于2021年10月1日開工,2023年3月12日完工驗收,并下閘蓄水,未見質(zhì)量缺陷的問題。綜上所述,砌石單曲拱壩改造應掌握的新、舊壩體接觸面處理、錨桿連接和接觸灌漿三大技術(shù)要點是保證改造施工的質(zhì)量關(guān)鍵,對砼或砌石拱壩、重力壩的施工改造均可借鑒。社會在進步,水利事業(yè)在發(fā)展,一批大、中型水利工程陸續(xù)開工建設,為人民的生活質(zhì)量、農(nóng)田灌溉、工業(yè)發(fā)展起到?jīng)Q定性作用；但地處偏僻山區(qū)的二十世紀七八十年代建設的小型水利工程也急需改建、擴建,發(fā)揮應有的作用。本文闡述的改造施工技術(shù)要點也可為奮斗在水利事業(yè)一線的專業(yè)技術(shù)人員起到拋磚引玉的參考價值。