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【摘要】北岙弄水库因2011年6月梅汛期连续大雨,发生溢洪道导水墙侧的下游坝坡的半坡处大股漏水,并伴有黄泥水流出,排水棱体平台上的原有两股漏水加大,靠溢洪道导水墙侧的下游护坡(约半坡以下一点处)的干砌块石中也向上冒水,同时在溢洪道导水墙侧的上游护坡水面附近有漏水漩涡(在溢流堰顶以下约0.8m处)。通过现场抢险,才避免发生更大的事故,同时被紧急列入水库除险加固计划。本文就该水库的抢险加固进行介绍。
【关键词】水库;加固;抢险;施工;管理
1.工程概况
1.1基本概况。北岙弄水库位于上虞市章镇镇新三联村桥头自然村,属曹娥江支流隐潭溪水系。水库集雨面积2.90Km2,实测库区总库容55.88万m3,正常库容47.60万m3,属小(二)型水库;最大坝高21.0m,坝长104.0m,坝顶宽5.8~6.4m,上下游均为干砌块石护坡,坡比1:2。水库以灌溉供水为主,灌溉面积约3000亩。
1.1.1水库始建于1958年,1960年4月蓄水,坝高15m。1972年建电站,装机容量40KW,此后大坝经多次加高。1989年进行水库除险加固,溢洪道侧堰长加长到34m,溢流堰加高1m,大坝加高2m,1994年内外坡做干砌护坡。电站因设备及零部件缺失而停止发电。
1.1.2验收资料显示,原大坝为心墙土坝,坝基为砂砾石,心墙齿脚挖到岩层(深5m),心墙齿脚宽4m。溢洪道位于大坝左侧,为开敞式侧槽溢洪道,导水墙为浆砌石墙,墙面块石凹凸不平,石缝较大;输水涵管为浆砌条石方涵,尺寸0.5m×0.5m,长160m,插板闸门。
1.2水库目前主要存在的问题。根据北岙弄水库安全技术认定(2011年9月),北岙弄水库目前存在的问题为:
1.2.1坝体填筑质量差,砾石含量高(20~50%),且局部集中;导水墙砌筑质量差,墙面块石凹凸不平,坝头接触渗漏;下游坝脚排水棱体排水不畅。
1.2.2抗滑稳定计算结果显示下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。
1.2.3水文水利计算结果显示溢洪道水力计算结果为泄水槽下泄能力不足(槽深不足)。
1.2.4坝下输水涵管为砌石盖板方涵,虽未渗漏,存在安全隐患。
1.2.5发电压力管明洞漏水。
1.2.6上游坝坡砌石凹凸不平;坝顶石渣路面。
1.2.7缺少水位等观测设施、管理房破旧。
1.2.8局部库底淤积。
1.2.92011年6月梅汛期连续暴雨中发生大股漏水的险情。
1.2.10水库安全技术认定(2011年9月)北岙弄水库大坝属于三类坝,属于危险水库,必须紧急进行除险加固。
1.3工程地质。水库大坝为土坝,坝体填筑材料由含砂砾粉质粘土或粘性土混砾砂及护坡块石组成。坝址区地层自上而下为4个亚层:1-1层为含粘性土,本层分布于坝体表层,揭示厚度0.60~0.80cm;1-2层为含砾砂粉质粘土,可塑,以粘性土为主,夹砾石、砂。本层为坝体组成部分,性质不均,砾石、砂、粘粉粒的含量在纵横上变化均较大。揭示厚度4.80~5.80,层底高程55.98~57.11m;1-3层为粘性土混砾砂浅灰色,本层为坝体组成部分,性质不均,砾石、砂、粘粉粒的含量在纵横上变化均较大,其中砾石含量在本层顶、底部含量较高。揭示厚度4.00~11.00m,层底高程37.88~46.78;1-4层为含砾砂粉质粘土,本层性质均匀性相对较好,揭示厚度4.30~5.00,层底高程41.35~42.48m。坝基:坝基直接以强~中等风化岩基为主,且强风化层厚度较薄;2-1层为强风化凝灰岩,揭示厚度0.50~2.70m,层底高程36.38~41.01m;2-2层为中风化凝灰岩,岩石质地较硬,锤击声较脆。揭示厚度1.20~2.10m。
2.除险加固的主要内容
2.1坝体中央打黄泥套井连续墙防渗,套井伸入强风化岩层0.5m,河谷段打双排套井。
2.2导水墙边坝坡大开挖,挖出漏洞及松散的填筑料,用黄泥回填并夯实;拆除原导水墙,重做导水墙及砼刺墙,墙背回填黄泥并夯实;重做排水棱体,增设干砌排水暗沟。
2.3加深及拓宽溢洪道泄水槽,槽底及边坡用砼护砌。
2.4右侧山体中新打输水隧洞,封堵老砌石盖板方涵。
2.5拆除发电压力管及其明洞,并进行除漏处理。
2.6上下游坝坡做干砌块石护坡;坝顶做沥青路面;坝顶上游侧做砼围护墙。
2.7增设观测设施:埋设测压管(监测坝体渗流),新建自动水位测报台。
2.8重建管理房,新建启闭房。
2.9局部库底清淤。
3.水库加固施工前的准备及施工组织与管理
3.1本工程因为在台汛期发生大坝渗漏,在上级水行政主管部门的重视下才得以未让险情扩大,造成重大损失。因此,在进行紧急抢险处理后,镇政府领导就着手与上级主管部门取得沟通,在有关领导和部门的支持帮助下,将本工程作为应急抢险工程增列入到2011年度除险加固工程,在进行工程项目立项报批的同时着手进行工程的前期准备,为工程在汛后施工打下坚实的基础。
3.2输水隧洞。输水隧洞是本工程的关键施工,相比其它分部工程存在工期更紧,稍有放松或耽误,将影响工期,而且设计前必须有明确的走向、地质等重要技术资料、施工中存在很大的安全因素。隧洞施工还需要进行爆破作业,需要安全、公安部门的审批,中间环节多时间更难控制。施工中还可能遇到不良地质情况,需要组织有关技术部门研究解决办法。所以,隧洞施工只能先行。
3.3设计坝体采用套井黄泥防渗墙,这也是施工难度较大的分部工程,黄泥套井防渗墙为110cm冲抓钻在大坝坝轴线位置处钻孔,分层回填夯实粘土料至坝顶;孔间重合35cm,孔深至强风化岩下50cm。回填黄泥(粘壤土)分层压实,分层铺土厚度30cm左右。要求土料含水率控制在最优含水率附近(偏差2%~3%),压实后的土压实度不小于0.96,渗透系数不大于1×10-5cm/s。套井必须在空库和回填黄泥最佳含水量情况下施工,所以气候环境对施工影响很大。所以在临近汛期结束前、工程开始施工前就必须放空库水,对工程施工中可能出现的风险进行分析,并制订相应的预防和针对方案,以减少工程施工时间。
3.4溢洪道开挖及护砌。开挖过程中主要是确保溢洪道断面、底高程、底坡符合设计要求,根据山岩性状及开挖断面,我们要求施工单位优选施工方法,确保施工质量和施工的连续。溢洪道开挖断面、开挖底坡完成后,立即组织有关方进行验收,迅速进行挡墙等施工。导水墙施工中,墙底下的风化岩石及有裂缝岩石都必须进行挖除,保证砼底板浇筑在新鲜岩石上。
3.5砼灌砌块石砌筑。表层块石间用砂浆砌筑,中间填石缝宽需8cm以上,砼需灌缝密实,砼灌砌块石每隔15m设一伸缩缝,缝宽2cm。干砌块石砌筑中,石料石质需坚硬新鲜,无裂缝及风化,具有两个以上的大致平面,保证块石放置平稳,砌石砌缝紧密。
4.施工总进度安排
本工程施工工期为10个月。要求在此年的5月底基本完工,具备蓄水、泄洪、灌溉条件。8月底全部完工。所以工程施工中每一个环节出现任何细小的差错都将影响工程的实际进度,开工前要求施工单位做好施工组织设计中的各项施工准备工作,合理科学地安排施工进度,保证连续施工。就是春节后的连续长雨期中,也督促施工单位避开土方施工,进行其它能做的施工。这样才保证了在六月初工程基本完成具备蓄水条件。
5.结束语
水库加固工程施工时间短任务重,工程受气候等外界因素多,尤其是抢险加固的水库工程,需要在既不违反建设程序又保证工程进度的情况下完成施工前期的各项准备工作。要做到这一点,只有做到严格的组织管理、协调好各部门单位的工作,才能保证水库除险加固工程在批准的工期内保质、保量、安全地完成任务。在抢险加固施工过程中,计划、协调、管理比施工更为重要,它的重要性远远超过施工实施中的管理和控制。
致谢:感谢冯葆蔚对本文的指导。
【关键词】水库;加固;抢险;施工;管理
1.工程概况
1.1基本概况。北岙弄水库位于上虞市章镇镇新三联村桥头自然村,属曹娥江支流隐潭溪水系。水库集雨面积2.90Km2,实测库区总库容55.88万m3,正常库容47.60万m3,属小(二)型水库;最大坝高21.0m,坝长104.0m,坝顶宽5.8~6.4m,上下游均为干砌块石护坡,坡比1:2。水库以灌溉供水为主,灌溉面积约3000亩。
1.1.1水库始建于1958年,1960年4月蓄水,坝高15m。1972年建电站,装机容量40KW,此后大坝经多次加高。1989年进行水库除险加固,溢洪道侧堰长加长到34m,溢流堰加高1m,大坝加高2m,1994年内外坡做干砌护坡。电站因设备及零部件缺失而停止发电。
1.1.2验收资料显示,原大坝为心墙土坝,坝基为砂砾石,心墙齿脚挖到岩层(深5m),心墙齿脚宽4m。溢洪道位于大坝左侧,为开敞式侧槽溢洪道,导水墙为浆砌石墙,墙面块石凹凸不平,石缝较大;输水涵管为浆砌条石方涵,尺寸0.5m×0.5m,长160m,插板闸门。
1.2水库目前主要存在的问题。根据北岙弄水库安全技术认定(2011年9月),北岙弄水库目前存在的问题为:
1.2.1坝体填筑质量差,砾石含量高(20~50%),且局部集中;导水墙砌筑质量差,墙面块石凹凸不平,坝头接触渗漏;下游坝脚排水棱体排水不畅。
1.2.2抗滑稳定计算结果显示下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。
1.2.3水文水利计算结果显示溢洪道水力计算结果为泄水槽下泄能力不足(槽深不足)。
1.2.4坝下输水涵管为砌石盖板方涵,虽未渗漏,存在安全隐患。
1.2.5发电压力管明洞漏水。
1.2.6上游坝坡砌石凹凸不平;坝顶石渣路面。
1.2.7缺少水位等观测设施、管理房破旧。
1.2.8局部库底淤积。
1.2.92011年6月梅汛期连续暴雨中发生大股漏水的险情。
1.2.10水库安全技术认定(2011年9月)北岙弄水库大坝属于三类坝,属于危险水库,必须紧急进行除险加固。
1.3工程地质。水库大坝为土坝,坝体填筑材料由含砂砾粉质粘土或粘性土混砾砂及护坡块石组成。坝址区地层自上而下为4个亚层:1-1层为含粘性土,本层分布于坝体表层,揭示厚度0.60~0.80cm;1-2层为含砾砂粉质粘土,可塑,以粘性土为主,夹砾石、砂。本层为坝体组成部分,性质不均,砾石、砂、粘粉粒的含量在纵横上变化均较大。揭示厚度4.80~5.80,层底高程55.98~57.11m;1-3层为粘性土混砾砂浅灰色,本层为坝体组成部分,性质不均,砾石、砂、粘粉粒的含量在纵横上变化均较大,其中砾石含量在本层顶、底部含量较高。揭示厚度4.00~11.00m,层底高程37.88~46.78;1-4层为含砾砂粉质粘土,本层性质均匀性相对较好,揭示厚度4.30~5.00,层底高程41.35~42.48m。坝基:坝基直接以强~中等风化岩基为主,且强风化层厚度较薄;2-1层为强风化凝灰岩,揭示厚度0.50~2.70m,层底高程36.38~41.01m;2-2层为中风化凝灰岩,岩石质地较硬,锤击声较脆。揭示厚度1.20~2.10m。
2.除险加固的主要内容
2.1坝体中央打黄泥套井连续墙防渗,套井伸入强风化岩层0.5m,河谷段打双排套井。
2.2导水墙边坝坡大开挖,挖出漏洞及松散的填筑料,用黄泥回填并夯实;拆除原导水墙,重做导水墙及砼刺墙,墙背回填黄泥并夯实;重做排水棱体,增设干砌排水暗沟。
2.3加深及拓宽溢洪道泄水槽,槽底及边坡用砼护砌。
2.4右侧山体中新打输水隧洞,封堵老砌石盖板方涵。
2.5拆除发电压力管及其明洞,并进行除漏处理。
2.6上下游坝坡做干砌块石护坡;坝顶做沥青路面;坝顶上游侧做砼围护墙。
2.7增设观测设施:埋设测压管(监测坝体渗流),新建自动水位测报台。
2.8重建管理房,新建启闭房。
2.9局部库底清淤。
3.水库加固施工前的准备及施工组织与管理
3.1本工程因为在台汛期发生大坝渗漏,在上级水行政主管部门的重视下才得以未让险情扩大,造成重大损失。因此,在进行紧急抢险处理后,镇政府领导就着手与上级主管部门取得沟通,在有关领导和部门的支持帮助下,将本工程作为应急抢险工程增列入到2011年度除险加固工程,在进行工程项目立项报批的同时着手进行工程的前期准备,为工程在汛后施工打下坚实的基础。
3.2输水隧洞。输水隧洞是本工程的关键施工,相比其它分部工程存在工期更紧,稍有放松或耽误,将影响工期,而且设计前必须有明确的走向、地质等重要技术资料、施工中存在很大的安全因素。隧洞施工还需要进行爆破作业,需要安全、公安部门的审批,中间环节多时间更难控制。施工中还可能遇到不良地质情况,需要组织有关技术部门研究解决办法。所以,隧洞施工只能先行。
3.3设计坝体采用套井黄泥防渗墙,这也是施工难度较大的分部工程,黄泥套井防渗墙为110cm冲抓钻在大坝坝轴线位置处钻孔,分层回填夯实粘土料至坝顶;孔间重合35cm,孔深至强风化岩下50cm。回填黄泥(粘壤土)分层压实,分层铺土厚度30cm左右。要求土料含水率控制在最优含水率附近(偏差2%~3%),压实后的土压实度不小于0.96,渗透系数不大于1×10-5cm/s。套井必须在空库和回填黄泥最佳含水量情况下施工,所以气候环境对施工影响很大。所以在临近汛期结束前、工程开始施工前就必须放空库水,对工程施工中可能出现的风险进行分析,并制订相应的预防和针对方案,以减少工程施工时间。
3.4溢洪道开挖及护砌。开挖过程中主要是确保溢洪道断面、底高程、底坡符合设计要求,根据山岩性状及开挖断面,我们要求施工单位优选施工方法,确保施工质量和施工的连续。溢洪道开挖断面、开挖底坡完成后,立即组织有关方进行验收,迅速进行挡墙等施工。导水墙施工中,墙底下的风化岩石及有裂缝岩石都必须进行挖除,保证砼底板浇筑在新鲜岩石上。
3.5砼灌砌块石砌筑。表层块石间用砂浆砌筑,中间填石缝宽需8cm以上,砼需灌缝密实,砼灌砌块石每隔15m设一伸缩缝,缝宽2cm。干砌块石砌筑中,石料石质需坚硬新鲜,无裂缝及风化,具有两个以上的大致平面,保证块石放置平稳,砌石砌缝紧密。
4.施工总进度安排
本工程施工工期为10个月。要求在此年的5月底基本完工,具备蓄水、泄洪、灌溉条件。8月底全部完工。所以工程施工中每一个环节出现任何细小的差错都将影响工程的实际进度,开工前要求施工单位做好施工组织设计中的各项施工准备工作,合理科学地安排施工进度,保证连续施工。就是春节后的连续长雨期中,也督促施工单位避开土方施工,进行其它能做的施工。这样才保证了在六月初工程基本完成具备蓄水条件。
5.结束语
水库加固工程施工时间短任务重,工程受气候等外界因素多,尤其是抢险加固的水库工程,需要在既不违反建设程序又保证工程进度的情况下完成施工前期的各项准备工作。要做到这一点,只有做到严格的组织管理、协调好各部门单位的工作,才能保证水库除险加固工程在批准的工期内保质、保量、安全地完成任务。在抢险加固施工过程中,计划、协调、管理比施工更为重要,它的重要性远远超过施工实施中的管理和控制。
致谢:感谢冯葆蔚对本文的指导。