庄河市永记水库现状及加固措施分析

梁洪吉

（大连河海水利水电勘测设计有限公司,辽宁 大连 116021）

1 引言

水库工程作为重要的蓄水建筑物,其安全性对下游居民的安全影响较大。为了促进农业、工业的发展,我国早期修建了大量的水库工程,受限于当时的经济、科技水平,水库工程出现了一定的危险,针对这一类型水库进行加固维修是十分必要的[1-3]。

2 工程概况

永记水库位于辽东半岛庄河市栗子房镇地窨河上游。地窨河为季节性河流,独流入海。永记水库坝址以上河道长度8.758 km,控制流域面积35.42 km2,河道比降10.41‰。水库控制流域内建有小型水库老虎洞一座, 控制流域而积6.77 km2,总库容130 万m3。

永记水库位于庄河市栗子房镇地窨河上游, 总库容3035 万m3, 灌溉水田面积2.3 万亩,养鱼水面2730 亩,是一座具有防洪、灌溉、养鱼等综合利用的中型水库。

图1 永记水库流域水系图

3 工程现状及存在的主要问题

水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水洞等组成。

永记水库大坝为土石坝,大坝防渗体为混凝土防渗墙,坝长476 m,坝顶高程21.80 m,防浪墙顶高程22.40 m,坝顶宽5 m,最大坝高12 m。

水库溢洪道位于大坝右侧,为开敞式宽顶堰,堰顶高程17.58 m,堰宽44 m,最大泄量347 m3/s。

输水建筑物为有压力埋涵,位于大坝左侧,长67 m,断面为1.2 m×1.2 m,最大允许泄量为5 m3/s,闸底高程为10.50 m。

水库运行多年存在一些问题,主要为：

1）输水洞：既有检修闸门及工作闸门为铸铁闸门,已使用20 多年,现状闸门漏水严重,闭合困难。

2）坝顶：混凝土路面破损较为严重,表面剥蚀,裂缝较多,坝顶缺少照明设施。

3）上坝路：大部分水泥路面破损较为严重,坑洼不平,给防汛带来极大不便。

4）左坝段挡墙：现状左坝端挡墙为浆砌石结构,现状挡墙砂浆脱落,基础破损,随时存在倒塌风险。

5）水位观测设施不完善,仅存在一处水尺,且现状水尺不规范,刻度不清,读数不准确。

目前输水洞工作、检修闸门漏水严重,闸门漏水的危害是对结构砼造成的冻害,闸门漏水使混凝土表层长期处于饱和与潮湿的状态,在冬季循环冻融的作用下,输水洞结构砼容易出现表层剥落、钢筋裸露等危害,其次闸门无法顺利关闭及闸门漏水等情况在汛期水库正常运行时存在较大的安全隐患。

现状坝顶道路破损严重。上坝路凹凸不平,泥泞不堪,若洪水来临,直接影响防汛物资的运输；左坝肩挡墙破损,存在倒塌风险,一旦倒塌,洪水将淹没左坝端及墙后水位监测设施等,危及大坝安全；目前水位监测设备不完善,仅存在一处水尺,且水尺模糊不清,导致无法顺利准确的记录水位,汛期来临时,无法快速准确的根据水库水位进行防洪等工作,存在较大安全隐患。本次设计采用雷达水位计与水尺结合的观测方式,雷达水位计可迅速准确的记录水库水位,且一旦雷达水位计出现故障,仍可根据水尺进行读数。

根据水库现状存在的问题综合分析,水库存在安全隐患,为了保证下游居民生命财产的安全,保证水库的正常防洪及灌溉养殖任务,对水库进行维修加固是非常必要的。

4 永记水库维修加固方案

本次永记水库维修加固设计的主要内容为：

（1）输水洞工程：更换输水洞检修闸门和工作闸门各一扇,闸门采用铸铁闸门,尺寸均为1.1 m×1.2 m。更换手自一体螺杆启闭机两台。

（2）坝顶工程：新建坝顶沥青路面共计503 m,路面宽度为4.70 m,坝顶宽度为4.85 m。本次设计利用既有路面作为基层,上层路面采用70 mm 厚中粒式沥青混凝土结构,B0+000～0+021 段两侧设置路沿石,其余段坝顶路单侧设置花岗岩路沿石。坝顶增设路灯共计20 盏。

（3）上坝路工程：维修上坝路2 条,共计415 m,其中1#上坝路长度为171 m,路面宽度3 m～4.7 m；2#上坝路长度为244 m,路面宽度3 m～4.5 m。本次设计利用既有路面作为基层,对既有路面坑洼不平处采用沥青混凝土进行整平,整平后路面铺设70 mm 厚中粒式沥青混凝土结构,两侧新建花岗岩路沿石。

（4）挡墙工程：本次设计拆除重建大坝左侧挡墙共计72.86 m,其中43.36 m 为挡墙及护坡的复式结构。挡墙为素混凝土结构,净高2.5 m,基础厚度为1 m；新建干砌石护坡43.36 m,厚度为300 mm,坡比为1∶1.5；新建浆砌石固脚41.36 m,尺寸为1 m×1 m。

4.1 输水洞工程

本次设计更换输水洞检修闸门和工作闸门各一扇,闸门采用铸铁闸门,闸门宽度1.1 m,高度1.2 m,更换启闭机两台。其中检修闸门采用SPGZ 型双向止水铸铁闸门,工作闸门采用PGZ 型拱形平面铸铁闸门。启闭机为QL-150 手电两用螺杆启闭机。拆除重建启闭机横梁两处,为钢筋混凝土结构,横梁尺寸为0.4 m×0.5 m×1.8 m；新建轻型铸铁井盖一座,尺寸为0.92 m×0.62m。

闸门施工时需对原闸门进行拆卸,并拆除闸门附近原二期混凝土,闸门安装后再重新砌筑二期混凝土。

新建横梁结构砼采用C30,二期砼采用C35,抗冻等级不低于F200,抗渗等级不低于W6。

闸门需在厂家的指导下进行安装,施工时需经过专业技术人员先将输水洞进行临时封堵后方能施工。

输水洞封堵的具体施工工艺和方法如下：

1）设备调试水下双频通信和录像及照明系统调试完成方可潜水作业。

2）潜水员先清理输水口底部沙石杂物。

3）水下测量清理完的输水口高度尺寸。

4）现场制作封堵钢板,钢板周圈安装止水胶条及进水平压阀门。

5）闸门房外安装起重架并用浮力袋迁移由潜水员指挥调平搬运至拦污栅滑道凹槽里并下放。

6）封堵钢板到位后潜水员检查周圈密封情况,钢板底部摆放1 m 高沙包。

7）待命潜水员着装待命,能够及时处理水下潜水员应急。

8）工程验收确认,提供水下录像及照片。

9）施工完成后拆除封堵钢板及沙袋。

输水洞竖井处工作面较窄,该处施工时主要采用人工施工。

图2 输水洞维修布置图

4.2 坝顶工程

本工程新建坝顶沥青路面,长度共计为503 m,路面宽度为4.7 m,坝顶宽度为4.85 m,路面总面积为2364.10 m2。

设计利用既有路面作为基层,上层路面采用70mm 厚中粒式沥青混凝土结构,B0+000～B0+021 段两侧设置路沿石,其余段坝顶路单侧设置花岗岩路沿石。设计坝顶高程为22.50 m。

图3 坝顶路面设计标准断面图

设计在坝顶迎水侧安装路灯,坝顶每隔25 m 长度设置一盏路灯,共设置20 盏,路灯安装在既有钢筋混凝土防浪墙上,路灯安装高度为3.0 m,采用普通电线路灯（3 m 灯杆,采用Q235 材质,LED 光源30 W,智能控制器10 A）。

4.3 上坝路工程

工程重建上坝路2 条,共计415 m,其中1#上坝路长度为171 m,路面宽度3 m～4.5 m；2#上坝路长度为244 m,路面宽度3 m～4.7 m。

设计利用既有路面作为基层,对既有路面坑洼不平处采用沥青混凝土进行整平,整平后路面铺设70 mm 厚中粒式沥青混凝土结构,两侧新建花岗岩路沿石。具体断面图见图4。

图4 上坝路设计标准断面图

图5 素混凝土挡墙标准断面图

4.4 挡墙工程

本次设计拆除重建左坝端挡墙共计72.86 m,其中43.36 m为挡墙及护坡的复式结构。挡墙为素混凝土结构,净高2.5 m,基础埋深为1 m；新建干砌石护坡43.36 m,厚度为300 mm,坡比为1∶1.5；新建浆砌石固脚41.36 m,尺寸为1 m×1 m。

新建挡墙为素混凝土结构,墙净高2.5 m。设计墙顶宽度0.5 m,背水坡坡比1∶0.5,墙趾宽度为0.5 m,墙踵宽度为0.30 m,基础埋深1.0 m；墙背后回填原状土并夯实。在高出墙基础高程0.3 m 处及1.3 m 处设置排水管,排水管采用φ110PVC-U 管,进口采用400 g/m2无纺布包裹。

新建干砌石护坡厚度为300 mm,坡比为1∶1.5,护坡段高度为0.8 m～1.8 m。新建浆砌石固脚尺寸为1 m×1 m。注意护坡高度变化处平顺衔接。

混凝土采用C30F200 素混凝土结构。混凝土结构每5 m设置一道伸缩缝,缝宽2 cm,聚乙烯闭孔泡沫板填充。浆砌石固脚强度不小于Mu40 ,砌筑采用M10 砂浆,毛石块径不小于20 cm,冻融损失率应小于1%。挡墙地基承载力要求不小于100 kPa。

干砌石护坡及浆砌石固脚可利用拆除处理后的浆砌石挡墙块石作为原材料。

5 结论

（1）根据调查永记水库目前输水洞工作、检修闸门漏水严重,现状坝顶道路破损严重,缺乏必要的监测设施,闸门无法顺利关闭及闸门漏水等情况在汛期水库正常运行时存在较大的安全隐患。

（2）结合永记水库实际情况,从输水洞工程、坝顶工程、上坝路工程、挡墙工程等4 个方面对大坝维修加固方案进行分析。

（3）在工程施工阶段需要采取针对的施工措施,保障除险加固施工质量。