溢洪道修复加固技术在王家崖水库除险加固中的应用

赵平远（陕西省宝鸡峡工程局陕西宝鸡712001）

溢洪道修复加固技术在王家崖水库除险加固中的应用

赵平远
（陕西省宝鸡峡工程局陕西宝鸡712001）

本文结合宝鸡峡王家崖水库实际，分析了溢洪道运行过程中存在的问题、水毁原因、修复加固技术应用以及实际效果，可供同类工程借鉴。

王家崖水库；溢洪道修复加固；技术应用

1　概况

王家崖水库是宝鸡峡灌区最大的蓄调水工程，在渭河流域防汛排洪减灾中承担重要错峰消峰作用。水库位于宝鸡市陈仓区千河镇王家崖村北的千河之上，枢纽由土坝、溢洪道、放水洞、引水洞、坝后抽水站、进水道及过坝干渠等建筑物组成。溢洪道位于坝体右岸，由引水渠、闸室段、陡坡、消能段、尾水渠部分组成。溢洪道断面为梯形开敞式，全长1535m，溢流堰为宽顶堰，堰顶高程596m，堰顶宽70m，堰上设有6孔10.3m×8.3m开卧式平板钢闸门，配置卷扬式启闭机6台，最大泄水量2370m3/s，溢洪道在水库抗洪保安中具有重要调节保障作用。

2　存在问题

2.1溢洪道闸前淤积影响输水和行洪

根据现场查勘，溢洪道闸前淤积十分严重，淤积厚度达3m多，严重影响水库输水和溢洪道正常泄洪，给王家崖水库枢纽运行带来安全隐患。

2.2溢洪道引渠多处塌陷

原溢洪道引渠采用浆砌石砌护，经过多年运行已大面积脱落、塌陷严重，严重塌陷两处，其中最大一处塌陷面积达60m2，最大深度1.5m，严重影响工程安全。

2.3溢洪道设施破损严重

溢洪道堰面裂缝严重，局部混凝土破损、剥落，溢洪道导流墙钢筋保护层开裂、脱落，钢筋暴露、锈蚀，混凝土表层疏松、剥落、破损；陡坡段出现多处冲坑、裂缝等。

2.4溢洪道消能设施冲毁严重

尤其2010年汛期发生特大洪水致使溢洪道消力池及其以下结构全部毁坏，潜坝完全破坏；堰顶裂缝，消力池冲刷破坏严重。上述问题严重影响溢洪道的正常泄洪，从而威胁王家崖水库枢纽、下游城镇、交通设施的安全。

3　溢洪道进口引渠段的修复处理

溢洪道进口引渠的修复处理包括进口淤泥清理及引渠段边坡的修复两部分。

3.1淤泥清理

本次除险加固对溢洪道进口部位的淤泥进行了清理，恢复了引渠原断面。清理范围从溢流堰起向上游260m，两侧至引渠边坡坡脚，其中从溢流堰向上200m范围内为一大平台，清理后平台底高程595m，比溢流堰堰顶高程低1m，从距溢流堰上游200m至260m范围内为1∶8的斜坡。

3.2引渠边坡的砌护

在溢洪道引渠段原浆砌石护坡表面布设C20混凝土护坡，护坡采用台阶状，每个台阶尺寸0.5m×0.25m（宽×高），对其渐变段扭面上浇筑C25钢筋混凝土；为了使新浇筑混凝土与原浆砌石结合紧密，在原浆砌石表面布设单根长L=1.0m的φ25插筋，插筋间排距2.0m×2.0m，梅花型布置。

4　溢流堰面及陡坡段磨蚀破坏的修复

对于溢流面采用布设钢丝网及高性能砂浆的办法进行处理，即在整个溢流堰面布设单根长L=0.5m的φ25插筋，插筋间排距2.0m×2.0m，然后布设钢丝网片，最后浇筑高性能砂浆。

具体方法是：①采用电动角磨机，将基层混凝土破损部位，切割成直角边，深度至少保证2cm。②将切割的破损部位打磨干净，彻底清除表层的浮灰、松散的混凝土、破损部位、苔藓、污泥等。③锈蚀钢筋处理：将暴露钢筋表面的锈迹打磨干净，涂刷UGD-3110水泥基钢筋阻锈剂2遍。④采用凿毛机，轻微凿毛基层混凝土。⑤按照每平方米5个点的密度，在溢流面原基层混凝土上植入钢筋，平面部分钢筋暴露于基层混凝土达到1cm上下；在溢流面曲线部位，钢筋暴露于基层混凝土达到2cm上下，沿坡度找高程；对所有暴露的钢筋头涂刷UGD-3110水泥基钢筋阻锈剂2遍。⑥将铁丝网绑扎于暴露的钢筋头上，铁丝网应该距离地面有一定距离。⑦用清水彻底冲洗基层混凝土，确保基层混凝土清洁、湿润（手压无明水）。⑧将搅拌好的高性能砂浆均匀摊铺于清洁、坚固、湿润的基层混凝土上，用抹刀用力抹平、压少；抹平时，一定要用力将高性能砂浆压入钢丝网网格内，使其紧紧挤压基层混凝土，坚决、严格避免空鼓现象。⑨高性能砂浆施工结束后，按排专人检查是否存在空鼓现象，一旦发现有，应立刻切开空鼓部位，重新填入新的高性能砂浆。⑩高性能砂浆抹面厚度，从溢流面顶端的2cm开始，到溢流面尾部的5cm为止，根据坡度的变化，厚度不断变化。

对于溢洪道导流墙亦采用高性能砂浆进行处理。①采用电动角磨机配带金刚石磨片，将导流墙基层混凝土全部打磨干净，彻底清除表层的浮灰等，打磨到清洁、坚固的基层混凝土。②锈蚀钢筋处理：采用电动角磨机配带钢丝刷刷头，将暴露筋表面的锈迹打磨干净，涂刷UGD-3110水泥基钢筋阻锈剂2遍。③用清水彻底冲洗、湿润基层混凝土。④抗冲磨保护：采用高性能砂浆修补破损部位，恢复结构轮廓，同时在结构混凝土表面涂抹2cm厚的抗冲刷保护层。⑤在高性能保护砂浆上，涂刷UGD-3510憎水型混凝土保护剂2遍。

对于溢洪道陡坡段出现的多处冲坑、裂缝等采用在陡坡段底板和侧墙表面布设厚度为0.3m的C25F100钢筋混凝土；为了使新、旧混凝土结合紧密还布设单根长L=1.0m的φ25插筋，梅花型布置；在新混凝土表面布设φ6的钢丝网（150mm× 150mm），新混凝土分缝分块与旧混凝土相同，变形缝宽度20mm，内填651型橡胶止水带及厚度为20mm的低发泡聚乙烯塑料泡沫板，过流面再用弹性密封膏封口。

5　溢洪道消能设施的修复

5.1消能设施水毁原因分析

2010年7月23日，千河流域发生大洪水，溢洪道下泄流量Q=735m3/s，致使溢洪道消能设施严重损毁。经组织水利专家现场勘查、综合分析，具体原因如下：

（1）由于受地形条件的限制，溢洪道陡坡段上游布置一个较大的弯道，转弯半径R=100m，转角=240°，而且从溢洪道实际现状看，弯道段左右存在高差，右岸明显高于左岸，导致水流呈现三维流态，流态复杂而且将主流导向溢洪道消力池的左侧。

（2）原消力池在布置上呈扩散状，扩散角=13°9′3.42″，这种布置形式以前很常见，随着几十年工程实践，人们逐渐认识到其存在不足之处，即消能效果不够理想，目前这种扩散式布置逐渐被矩形形式所代替。

（3）由于上游修建的冯家山、王家崖水库，将可以用来补充河道冲刷的固体径流截断，导致河道只有冲刷没有相应的固体径流补充，从而不能形成冲於平衡；另外由于王家崖溢洪道泄洪时泄掉的一般都是清水，对河床冲刷作用更大；随着当地经济社会快速发展，对建筑材料需求量越来越大，致使河道下游人工采砂量越来越大，直接导致河道下切速度加快，从而导致王家崖水库下游河床已下切5m～6m深。

（4）从冲毁的消力池左岸护坦现状看，原消力池护坦齿墙深度明显不够，而且该护坦部位整个基础为砂卵石，其抗冲能力很差。

在2010年7月泄洪过程中，先是由于左岸护坦齿墙被冲毁，由于护坦基础砂卵石抗冲能力很低，也很快被冲走，导致左岸护坦被冲毁，引起连锁反应导致左侧墙毁坏，而且损坏护坦部位不停地向四周发展，从而导致了整个护坦破坏。

经洪水过后组织技术专家现场查看，原溢洪道消力池底板基础出现不均匀沉降，最大沉降量40cm，底板局部砼破损严重，共发现15处破损点，最大破损面积2m2，深度达0.48m，修补难度很大，因此决定将溢洪道消力池连同损毁护坦等拆除重建。

5.2消能设施的布设

桩号0+308.640m以前维持不变，将原消力池拆除，根据水力计算结果重新确定消力池的深度和长度，采用一级消能方式，达到一次消耗掉多余能量。

陡坡段，坡比1：3，长24m，宽70m，底板厚0.8m，采用C25F100钢筋混凝土结构，底板分为10m×10m的浇筑块，块与块之间预留宽度20mm变形缝，缝内填加651型橡胶止水带及低发泡聚乙烯塑料泡沫板。为了减小扬压力陡坡段底板下布设10m×10m的纵横向排水盲沟，盲沟内埋设土工布包裹碎石体，盲沟断面为倒梯形，底宽0.4m，顶宽1.0m，高0.6m。

陡坡段边墙采用悬臂式钢筋混凝土挡墙，墙高由8.5m渐变至11.6m，墙顶高程由△587.5m渐变至△582.6m，挡墙混凝土标号为C25F100，底板和边墙布置间排距3.0m×3.0m的排水孔，边墙每9.5m预留一宽度20mm的变形缝，缝内填加651型橡胶止水带及低发泡聚乙烯塑料泡沫板。边墙每一浇筑段布设2道肋板，肋板厚度40cm，以增加其整体刚度。

陡坡段底板和边墙均布置间排距3.0m×3.0m的排水孔。

消力池长度67m，宽度70m，池深4.0m，底板底板顶面高程572.0m，底板厚度0.8m，采用C25钢筋混凝土结构，混凝土标号C25F100。消力池、消力池护坦施工方法与陡坡段相同。

海曼段布置厚度为1.0m的钢筋石笼，两侧护岸采用M7.5浆砌石砌护，护岸底部深入河床以下2.6m，高于河道冲刷深度2.0m，以提高防水流冲刷效能。

6　结语

溢洪道工程是防御调节洪水确保水库大坝安全的重要建筑物。王家崖水库溢洪道修复加固工程，积极采用新科技，采取消力池一级消能等办法尽可能减小水流冲力，然后通过陡坡段、海曼段改造抗冲加固措施把水安全输送到下游河床，以确保水库安全防汛泄洪。经过近5年时间实际运行，工程未出现明显问题，证明工程设计方案科学合理，实施良好，为同类工程除险加固提供了重要借鉴。陕西水利

［1］宝鸡峡王家崖水库除险加固工程初步设计报告［R］，陕西省水利水电勘测设计院. 2011.5.

［2］《溢洪道设计规范》［S］（SL253-2000）.

［3］《碾压土石坝设计规范》［S］（SL274-2001）.

（责任编辑：唐红云）

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