羊牯坳水库除险加固施工研究

钟阳军

(江西省富大建业有限公司，江西 赣州 342300)

1 除险加固施工管控对策

1.1 落实好前期准备

除险加固前期，要落实好有关的工作，比如现场勘察与测量，全面检查坝体的安全，安排专人进行勘察，根据勘察资料，确立行之有效的加固方案，确保除险加固可以正常开展。具体操作时，需要根据工程情况，精准采集有关信息与设置标准，不断完善设计方案，确保工程建造的科学与规范。准确定位水库功能，引入先进的技术工艺，在水库建造中充分发挥其作用。正式开工前，需要落实好交底，全面检查图纸，有效处理矛盾与冲突，确保建设方案的合理可行。相关人员要以身作则，把设计图纸、质量规范等纳进职能导向，在全面执行的基础上，真正提升建设效率。另外在前期准备工作中，还要做好汇流计算，见式(1)～式(4)[1-3]：

Q=0.278h/τ·F

(1)

τ=0.278L/mJ1/3Q1/4

(2)

θ=L/J1/3

(3)

m=0.323θ0.265

(4)

式中：Q为洪峰流量，m/s；h为高度，m；τ为汇流历时，s；F为流域面积，m2；m为汇流系数；θ为水力特性经验指数；L为汇流长度，m；J为时间，s。

1.2 严控安全质量关

在工程管理中安全生产是非常重要的，尤其是除险加固施工，安全管理有着不可忽视的地位。需要大力宣传安全第一的思想，充分体现管理机制价值。安全生产应注意以下几点。①构建并且完善监管机制，充分遵循以人为本的原则，将安全检查落实到位，根据结果的反馈与归纳，进行相应的奖励与惩罚。②全面执行安全生产责任制，把其应用于生产管理，让每一项工作更为标准。如当生产和成本有着矛盾时，把安全生产置于第一位，强化投入，确保生产能够正常开展。③定期进行教育活动，让广大职工正确认知安全生产的意义，注重规范个人行为。④完善预警机制，如果有安全事故，需要第一时间反馈，在遵循行为准绳的基础上，把反馈意见执行于根本[4]。⑤在建设现场内，充分把控车辆及其行驶速度，通过专人监督管理，确保工程建造顺利进行。

1.3 强化监理部门管理

对于除险加固作业，全面执行监管机制，可以从源头上避免种种问题的发生。如工程建设期间，需要事先落实好对现场的勘察与监督，再全面落实行为准则，以确保工程整体建造质量。复检中如果发生问题，需要第一时间同专业人士沟通，合理调整建设方案，这样可以避免违规建造情况的出现。此外，需要把好质量关与技术关，避免不达标材料进入现场，如当开展浇筑作业时，需要落实好调查以及抽样掌控，如果有不科学的地方，需要立刻纠正，在满足相关要求之后，才能开展后续作业。

2 水库除险加固实例研究

羊牯坳水库位于于都县罗坳镇罗坳村，同罗坳镇之间的距离为7.5 km，同县城之间的距离为22.5 km，该水库处在中埠河上，地理位置是东经115°16″，北纬25°57″，所控流域面积约达到2 km2，库容约为56万m3，灌溉面积约为66.67 hm2。主要枢纽工程为大坝、引水隧洞等，属于小型水库。该水库于1975年开工，1977年 春竣工，同年开始蓄水灌溉发挥效益。在1988年的时候，对溢洪道进水渠进行了扩宽。次年对西边引水隧洞进行了局部衬砌加固处理，并对大坝进行了坝体黏土充填灌浆处理。2006年对溢洪道进水渠新建了浆砌石边墙，对泄槽末端10 m左右的底板及其边墙进行了加固，对挑流鼻坎及其边墙进行了加固处理，对大坝下游坝坡排水系统进行了修补完善。2010年对溢洪道进行了临时应急降低加固处理。2012年 9月—2014年8月期间，该水库进行了除险加固处理，对大坝、溢洪道、坝下涵管及进场公路均进行了加固处理，并新建了灌溉引水系统。

2.1 水文

该水库处于中埠河上，集水面积约达到2 km2，河长约为2.4 km。中埠河发源于罗坳村的仙人井，主峰高度808 m(黄海高程)，流域形状呈扇形，流域内河谷狭窄，属山溪细流，地貌属中低山丘陵，植被相对较好。该水库水位与容积关系，是按照库区地形图测量计算而获得的，详情见表1。本流域内无水文测站与雨量观测站，工程于1975动工兴建后，也未设立水文观测设施，无水库水文观测资料。根据省水文总站编制的《手册》来进行查算设计暴雨。查得水库坝址年最大24 h、年最大6 h、年最大1 h时段的暴雨均值与Cv值，Cs/Cv倍率取3.5，详细成果见表2。设计洪水，就此次研究的工程而言，集雨面积约达到2 km2，根据实际状况，通过推理公式法计算洪水过程线。流域特征参数分别为F=2.0 km2，L=2.42 km，J=164‰。洪水成果见表3。

表1 水库水位与容积关系

表2 设计暴雨成果

表3 坝址设计洪水成果

2.2 工程任务与规模

羊坳牯水库存在的主要问题有坝下涵管出口处及附近坝脚区域、右岸山体存在渗水现象。若不进行处理，有形成管涌的风险，危及羊坳牯水库大坝安全，工程一旦出现问题，会带来较大的损失。应急处理的核心任务有：①对涵管再次实行封堵，并在涵管上游端设黏土防渗体，防渗体外侧采用混凝土预制块护坡。②对坝下涵管两侧一定范围内的坝基及右岸部分山体进行帷幕灌浆处理，处理项目中出现的隐患，为水库的正常运转提供有力保障。按照相关的标准规定：此次项目等别是Ⅴ等。水工建筑等级：无论是主、次建筑，都是五级。在洪水位方面，设计值是285.82 m，校核值是286.28 m，蓄水位依次是284.41 m、263.21 m，库容一共达到56万m3。

2.3 总体布置

针对该水库目前所存在的问题，本次应急处理的总体方案为：①坝下涵管。拆除坝下涵管原堵头，新建5 m长C20混凝土封堵段及C20混凝土堵头，堵头外侧设黏土防渗体，对于防渗体外侧边坡，通过对混凝土预制块的使用，进一步来进行护坡处理；在探清坝下涵管位置后，在坝顶对坝下涵管进行封堵处理。②坝基帷幕灌浆。对坝下涵管左侧6 m至引水隧洞右侧10 m范围内坝基及山体进行帷幕灌浆，以便能够形成稳定的防渗帷幕，有效截断渗漏通道。

2.4 应急处理设计

2.4.1 坝下涵管封堵设计

拆除坝下涵管原堵头之后，使用C20混凝土对坝下涵管进行封堵处理，形成不小于5 m的封堵段。封堵后，在坝下涵管上游端新建C20混凝土堵头，混凝土堵头呈矩形，它的厚度是1 m，宽度为坝下涵管左右两侧各深入0.5 m，高度为坝下涵管上下两端各延伸0.5 m。C20混凝土堵头外侧设黏土防渗体，坝下涵管上游及左右侧黏土防渗体厚度以不小于坝下涵管处最大水头的1/4为准。考虑到有利于黏土的碾压，与此同时，参考其他类似工程经验，本工程黏土填筑体顶高程为275.00 m，顶宽为3 m，上游边坡坡度为1∶3.5，黏土防渗体底部平行坝轴线方向总宽度为14 m。黏土防渗体上游端及左右两侧均设截水槽，截水槽须深入基岩深度不小于0.5 m，截水槽两侧边坡均为1∶1。黏土填筑体外边坡设0.1 m厚混凝土预制块护坡，在混凝土预制块下添加垫层，厚度为15 cm。坡脚设置混凝土齿槽，厚度为50 cm，高 0.8 m。具体施工操作时，可以采取钻孔的方式，进一步来探清坝下涵管在坝顶段的具体位置，确定坝下涵管位置后，在坝轴线及其上下游各1 m处设110 mm钻孔，通过该3处钻孔采用细砂及1∶1纯水泥浆对坝下涵管进行封堵。

2.4.2 帷幕灌浆设计

灌浆孔布置范围为坝下涵管左侧6 m至引水隧洞右侧10 m处，一共设置31个孔。中心线同坝轴线处于同一方向，实行单排设置，孔径均为110 mm，孔距为2 m。在设计概算方面，工程共投入127.2623万元，建筑费107.9271万元，独立费以及预备费依次是13.2751万元、6.0601万元。

3 结 论

水库建设为一项非常重要的工程，在诸多方面可以发挥较大的作用，比如防洪防汛以及灌溉，实际上，一些水库因为修建时间较久，当时技术与经济约束，使得部分水库工程质量不够高，对此有必要对其开展除险加固。第一，对于除险加固环节，需要找到其中出现的问题，主动寻找适当渠道来处理，切实强化作业效率。第二，正式开展操作之前，需要安排专人做好现场勘察工作，精准定位水库病险，同时据此给出行之有效的设计方案。