八都水库除险加固工程设计经验浅谈

王龙祥

摘 要：八都水库自建成至今已运行二十余年，在供水、防洪、发电、灌溉等方面发挥了巨大的社会经济效益。由于受当时经济条件、施工工艺及设备制造技术等制约，混凝土结构尺寸、强度标号及金属结构设备等安全余度预留量相对较小，耐久度、使用寿命偏低。工程运行年限较长，在运行过程中发现存在较多安全隐患，需要进行除险加固。本文就水库除险加固工程设计经验进行总结，期待能为今后水库除险加固提供借鉴。

关键词：面板堆石坝;除险加固;裂缝处理;隧洞衬砌

1 水库除险加固背景

八都水库位于义乌市境内钱塘江流域浦阳江支流大陈江上游的八都溪上，坝址坐落在义乌市大陈镇上坑仁村，距义乌市中心20km，水库集雨面积35.1km2，主流长度11km，总库容3634万m3，是一座以供水、防洪、发电、灌溉为主的中型水利枢纽工程。工程规模为中型水库，工程等别为Ⅲ等工程，主要建筑物拦河大坝、溢洪道及泄洪放空发电隧洞为3级建筑物，临时建筑物为5级。

八都水库建设于上世纪90年代，受当时经济条件、施工工艺及设备制造技术等制约，混凝土结构尺寸、强度标号及金属结构设备等安全余度预留量相对较小，工程运行至今年限较长，在运行过程中发现存在较多安全隐患。2013年4月，义乌市水资源开发有限公司组织开展了八都水库大坝安全技术认定工作，经义乌市水务局审定，水库大坝安全类别定为二类坝，需尽快进行大坝的除险加固。

水库建筑物存在着结构老化破损等安全隐患，主要存在以下问题：

1）防浪墙左侧存在贯穿性裂缝，裂缝自防浪墙延伸至堤顶下游挡墙止;面板接缝处止水压板与螺栓轻微锈蚀;背水坡护砌块石局部存在较严重的风化情况、左侧护砌块石略有凸起;

2）溢洪道侧槽底板局部存在4条宽约2～3mm裂缝，局部有水渗出;左侧岩体裂缝局部发育，存在渗水;陡槽右侧边墙局部存在小于2mm宽裂缝;泄槽局部存在16条宽约1～3mm裂缝;

3）泄洪放空发电隧洞进口检修平台四周护栏混凝土胀裂钢筋锈蚀;排架结构局部混凝土砂浆剥落，露筋锈蚀;启闭机房左右两侧墙体上部局部渗水;上下引桥两侧护栏混凝土胀裂、钢筋锈蚀严重;

4）泄洪放空发电隧洞洞身喷混凝土支护部位局部存在少量渗水现象，泄洪洞充水时，其上部山体及泄槽部位存在冒出气泡情况;

5）泄洪洞出口闸室楼板存在裂缝，裂缝长90cm，宽0.2mm;启闭平台横梁受损存在裂缝，缝长40cm，宽0.2mm，且存在露筋锈蚀现象;弧门支座闸墩局部受拉区的裂缝控制不满足现行规范要求;

6）泄洪放空发电隧洞检修闸门主要结构防腐涂层脱落、表面锈蚀;闸门面板与吊耳板局部锈蚀;启闭机制动轮等构件表面锈蚀，机房缺少接地设施;

7）泄洪放空发电隧洞快速事故闸门主要结构防腐涂层脱落、表面锈蚀，闸门主轮、反轮、侧轮与连接装置等锈蚀严重已不能转动，闸门面板厚度不满足现行规范要求;其中上主梁后翼板与吊耳左板局部存在锈蚀现象;啟闭机制动轮等构件表面锈蚀，机房缺少接地设施;

8）泄洪洞出口工作闸门门体存在涂层脱落、表面锈蚀;闸门支绞部位锈蚀严重;闸门左上方顶止水处止水老化，漏水严重;启闭机在实际启闭操作中由于关闭过度导致启闭螺杆弯曲，目前电动机拆下，已改为纯手动操作;

9）大坝表面垂直、水平位移观测频次每年仅一次，不满足规范要求;内部沉降观测SG9、SG10仪器老化，已于2008年4月停测;内部水平位移自2003年始，缺少观测房位移观测;周边缝观测设施测点TS1（X、Y、Z向）、TS2（Z向）、TS5（X向）、TS6（X、Z向）、TS7（Z、Z向）损坏;水文监测设施需进一步完善;量水堰水尺刻度刻于堰板，堰板锈蚀、刻度不清;部分观测资料未进行整编归档，且有遗失;

10）水库洪水预报模型和方案尚未建立，水库洪水预报只有洪水总量估计，峰值和洪水过程尚不能准确预报。

2 水库除险加固主要内容

八都水库除险加固拦河大坝坝轴线不变，拦河大坝、溢洪道、泄洪放空发电隧洞及电站以局部加固为主，整体保持现状。水库除险加固的内容主要包括大坝上游面板裂缝、防浪墙裂缝及溢洪道底板裂缝的修补;更换防渗面板分缝处锈蚀严重的止水压板与螺栓;更换大坝上游面喷淋系统;下游面增设防护栏杆、排水沟、马道及踏步花岗岩贴面;拆除下游面局部凸起及风化的干砌块石护坡，采用C20砼护坡;于上坝道路临空侧增设C20砼防撞墩，沿上坝道路增设路灯，对路边局部存在滑塌及危石掉块的路段坡面采用主动防护网加固处理，修补沉降、开裂的砼路面;泄洪洞未衬砌及喷砼段采用C40钢筋砼衬砌并进行回填灌浆;更换泄洪放空发电隧洞进水口检修闸门及其启闭机、并增设接地设施;更换泄洪放空发电隧洞进水口快速事故闸门及其启闭机、并增设接地设施;对泄洪洞出口闸墩表面进行清理，并采用环氧砂浆修补破损处，对出口弧门启闭平台进行拆除重建，拆除重建启闭机房，更换弧形工作闸门及其启闭机、并增设接地设施;于电站生态放水管出口增设调流调压阀;更换损坏的三向测缝计、改造量水堰等。

水库除险加固后总体布置保持不变，坝顶高程156.20m，最大坝高57.90m，防浪墙顶高程157.20，坝顶长324m，坝顶宽5.0m。

3 水库除险加固重点分析

水库安全隐患较大处为防浪墙距左坝头8m左右部位存在1条竖向贯穿裂缝，最大缝宽约2～3mm，且堤顶下游挡墙与防浪墙裂缝相对应部位亦存在裂缝，严重威胁水库大坝安全。

参考类似工程经验，结合相关规程规范，对防浪墙、堤顶及下游挡墙贯穿性裂缝除险加固措施为：1）对防浪墙迎水面约5m长裂缝采用柔性加固处理措施。于裂缝处切割“V”型槽，槽深4cm，槽底宽1cm，槽两侧坡比1：1，将槽内清理干净后，于槽内填充SR填料并设两毡三油覆盖层，上部采用止水橡皮压板盖压，并采用镀锌角钢及膨胀螺栓固定;2）对防浪墙背水面及下游挡墙贯穿性裂缝内填充HK-8505聚氨酯弹性密封胶后采用封缝环氧胶泥封闭缝口。

4 水库除险加固难点分析

泄洪放空发电隧洞洞身原喷混凝土支护段存在少量渗水现象，除险加固对喷混凝土支护及未衬砌段采用钢筋混凝土衬砌，并进行回填灌浆;泄洪洞充水时，其上部山体及泄槽部位存在冒出气泡等现象，除险加固于龙抬头下游空气被堵塞无法排出处增设通气孔，通气孔由左岸山体打入泄洪洞洞顶，孔顶高程高于校核洪水位0.5m。

泄洪洞衬砌期间，八都水库需停止供水，根据业主提供区域供水调度资料分析，八都水库停水后，其他水源能供水时间约为60天，因此要求泄洪洞衬砌工期不超过60天。通过咨询有关专家，结合相关规程规范，参考类似工程经验，为满足工期要求，决定采用C40混凝土进行隧洞衬砌，以期约7天后即可进行回填灌浆，由此加快施工进度。

5 结语

水库的除险加固设计，应根据水库存在的问题，结合水库大坝结构型式，参考类似工程经验，着重突破重点、难点，通过方案优化比选，制定合理、可行、具有针对性的除险加固方案，切实消除水库安全隐患，确保水库安全运行，并充分发挥水库原设计功能效益。

参考文献：

[1]《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-2013）。

[2]《水工隧洞设计规范》（SL279-2016）。

[3]《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）。

[4]《水库工程管理设计规范》（SL106-2017）。

[5]《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）。