西岙水库除险加固方案设计

黄开生

(宁波市鄞州区水利水电勘测设计院，浙江 宁波 315192)

0 引言

建国以来兴建的大量水库不仅增强了江河综合防洪能力，而且提高了水资源调控水平，在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥了巨大效益[1]。但是受限于建设年代的技术经济条件，相当一部分水库存在着不同程度的病险问题。因此，梳理病险水库加固方案，总结各方经验具有重要的现实意义，也是优化提升水利基础设施防洪调蓄、保产增收的重要途径。

1 工程概况

西岙水库位于宁波市海曙区，水库上游流域面积2.640 km2，主流长度2.840 km，是一座以防洪、灌溉为主要功能的小(1)型水库。水库大坝设计洪水标准重现期50 a一遇，校核洪水标准重现期500 a一遇。正常蓄水位31.56 m，相应库容为121.57万m3；设计洪水位32.56 m，相应库容为140.12万m3，相应下泄流量47.77 m3/s；校核洪水位32.84 m，相应库容为145.67万m3，相应下泄流量69.47 m3/s。水库目前主要存在以下问题：①坝顶沥青路面靠上游位置存在不连续的纵向裂缝，且分布整个坝顶；②大坝左坝端防浪墙局部轻微开裂；③溢流堰及泄槽底部表观良好，未发现开裂变形等现象，泄槽段右侧导墙局部轻微开裂；④下游左岸坝侧排水沟发现局部漏水，水质清；⑤下游右岸坝脚平时无渗水，下雨后有渗水，下游左坝脚平台与坝坡处出现局部渗水；⑥启闭机螺杆轻微腐蚀生锈，2#启闭机无法运行至指定规程。

2 坝体安全复核

2.1 溢洪道泄槽水面线复核成果

采用分段求和法求水面曲线，计算公式见式(1)：

(1)

(2)

根据上述计算方法，溢洪道泄槽挡墙高度和宽度满足校核工况下洪水的下泄要求。

2.2 坝顶高程复核

土坝坝顶高程应分别按以下情况计算，取其大值：

(1)正常蓄水位或设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。

(2)校核洪水位加非常运行条件的坝顶超高。

(3)正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高(取0.5 m～1.0 m)。

坝顶超高的计算公式见式(3)：

Y=R+A

(3)

式中：Y为坝顶超高，m；R为波浪沿着坝坡的最大爬高，m；A为安全加高，m，正常运用条件取A=0.5 m，非常运用条件取A=0.3 m。

坝顶高程计算成果见表1。

表1 西岙水库大坝高程计算成果

计算结果表明：

(1)西岙水库设计洪水位为32.56 m，要求防渗体顶高程高于32.56 m，大坝防渗体最低点高程为32.84 m，大坝防渗体顶高程满足规范要求。

(2)西岙水库设计洪水位(32.56 m)加上波浪爬高(0.54 m)、安全加高(0.50 m)，为33.60 m；西岙水库校核洪水位(32.84 m)加上波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.30 m)，为33.48 m；正常蓄水位(31.56 m)加上非常运用条件波浪爬高(0.34 m)、安全加高(0.3 m)，再加上地震安全加高(0.5 m)，为32.70 m。综上，要求防浪墙顶高程高于33.60 m，大坝防浪墙最低点高程为33.92 m，防浪墙顶高程满足规范要求。

(3)根据规范对有防浪墙的大坝坝顶超高的要求，正常运用条件下坝顶应高出静水位0.5 m，在非常运用条件下坝顶应不低于静水位32.84 m，要求坝顶高程高于33.06 m，大坝坝顶最低点高程为33.09 m，坝顶高程满足规范要求。

3 除险加固方案

基于坝体安全复核结果和大坝存在的现状问题，维修加固不改变大坝主体防洪高程及坝体结构安全要求，只针对水库现存的渗漏问题、坝顶不连续纵缝、局部防浪墙开裂等问题进行维修加固处理，主要分为大坝防渗及坝体修复两部分。

3.1 设计标准

西岙工程等别为Ⅵ等，主要建筑物级别为4级。水库维修加固工程防洪标准为50年一遇设计洪水重现期，500 a一遇校核洪水重现期。

3.2 大坝防渗加固

大坝防渗主要分三部分，分别为坝肩防渗、溢洪道防渗、右坝端上坝道路路侧段防渗，灌浆孔布设见图1。

图1 左坝肩及溢洪道灌浆孔布置

3.2.1 坝肩段防渗

坝体土防渗采用黏土灌浆，坝基、坝肩及溢洪道接触带及基岩防渗采用帷幕灌浆处理。肩防渗灌浆孔孔间距1 m。

3.2.2 溢洪道防渗

灌浆孔在大坝桩号BK0+000.7位置向上游坝坡延伸，然后沿溢洪道横向布置，并向左侧上坝道路及山体延伸，形成封闭防渗体。溢洪道防渗灌浆孔为单排孔，孔距1.0 m～2.0 m。溢洪道纵向灌浆孔沿溢洪道中心线向溢洪道下游延伸，灌浆孔为单排孔，孔距2.0 m。

3.2.3 右坝端上坝道路段防渗

在大坝右侧上坝道路距路侧挡墙压顶外边线1 m处沿路方向布置单排灌浆孔，孔距为2 m。灌浆分序施工，采用自上而下的分段灌浆法，帷幕灌浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥。砂砾石灌浆干料耗量暂定0.5 t/m。黏土灌浆单位孔深干土灌入量暂定为0.5 t/m。

3.3 坝体修复

主要包括坝顶路面及防浪墙局部修复、坝坡局部修复、启闭设备更换及其他零星修复工程。

3.3.1 坝顶路面及防浪墙局部修复

坝顶全坝段挖除沥青路面、下部土层，要求挖至高程31.63 m，待灌浆施工完成后，然后重新采用黄泥夯填，最后浇筑坝顶路面，坝轴线长185 m，坝轴线高程为33.13 m。路面结构自上而下为50 mm厚细粒式(AC-13C)沥青砼、70 mm厚中粒式(AC-20C)沥青砼、6 mm下封层、350 mm厚水泥稳定层。同时将坝顶灌浆孔布置段防浪墙墙身拆除并修复，修复后防浪墙总厚度为600 mm，采用C20砼浇筑，迎水面梅园石贴面，背水面采用25 mm厚1∶2水泥砂层及30 mm厚芝麻灰花岗石镶面处理。坝顶路面修复过程中涉及的原沉降观测点要求原样修复。坝顶路灯拆除后，要求预埋路灯电缆线套管，套管采用φ100UPVC管，并浇筑路灯基础，基础深700 mm，采用C20砼浇筑，同时预留上部路灯安装接入口，路灯更换具体由建设单位另行安排实施。坝顶路左右两坝头与现状上坝道路交接处要求布置路障，路障采用芝麻灰花岗岩石球，每个石球直径800 mm，石球底部基座埋入混凝土基础内，石球总计10个。坝顶及上游坝坡修复设计断面见图2。

图2 坝顶及上游坝坡修复图

3.3.2 坝坡局部修复

(1)上游坝坡修复

主要是对靠溢洪道侧局部段坝坡凹陷处进行修复，拆除原护坡材料砼预制块，坝坡采用碎石垫层进行平整处理，表层铺设C25砼预制块护坡(450 mm×450 mm×150 mm)，该段护坡修复面积为46 m2。

(2)下游坝坡修复

主要是对下游一级坡进行修复处理，一级坡要求更换现有草皮，一级坝坡面积修复为1782 m2。

3.3.3 启闭设备更换

对原1#、2#启闭设备进行更换，1#启闭设备采用SYZ型600镶铜圆闸门，2#启闭设备采用SYZ型300镶铜圆闸门，启闭设备更换含配套启闭拉杆、启闭机、抱轴、扣环、拦污栅等。启闭设备更换前要求放空水库。

3.3.4 其他零星工程

(1)踏步铺装修复：对下游坝坡踏步拆除修复，修复铺装采用30 mm厚防滑青石板及30 mm厚1∶2砂浆抹面，修复段面积500 m2。

(2)溢洪道导流墙压顶修复：主要是对溢洪道右侧导流墙压顶受损处进行修复，压顶宽620 mm，厚150 mm，采用C25砼浇筑。修复段长度25 m，同时对溢洪道侧护坡开始进行修复，修复面积25 m2。

4 结语

水库除险加固方案应结合工程本质深入分析存在的现状问题，分类研判主体工程和次要建筑物病害，按照结构安全、渗流稳定及金属结构部件逐一查摆。在主体工程安全的前提下尽量不改变其防洪高程、特征水位和工程规模参数，以利于既节约投资，又能显著修复病险问题。

西岙水库现存问题通过有效的工程防渗处理及修复措施，保障了水库安全稳定，改善了下游村庄灌溉用水需求。方案采用大坝防渗加固处理、坝顶及防浪墙修复、坝坡局部修复、启闭设备更换及其他零星修复措施，全面提升了水库安全稳定及保障灌溉需求，提升了水库整体面貌。