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汉中石门水库除险加固工程施工技术研究

薛孟
摘  要：石门水库位于汉江上游支流褒河峡谷上，经过几十年的运行，水库存在防洪、防汛交通、水库淤积、坝肩坝基防渗异常等问题，针对工程存在的问题，提出对水库拱坝、枢纽交通工程、左岸泄洪洞等部位进行综合整治，整治实施中采用了多种施工技术，实施后使水库更好地发挥灌溉、供水、发电等综合效益。
关键词：除险加固  病险水库  施工技术  石门水利枢纽工程
：TV697.3    ：A ：1672-3791（2020）02（a）-0038-02
1  工程概况
石门水利枢纽工程位于陕西省汉中市汉江上游支流褒河峡谷出口以上1.8km，距下游河东店镇3km，是以灌溉为主、结合发电等综合利用的大（2）型水利工程，水库总库容1.098亿m3，设计灌溉农田51.5万亩，电站装机44.73MW。
枢纽工程1969年10月动工兴建，1983年建成，正常蓄水位618m，坝顶高程620.0m。水库原防洪标准按100年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核。2001—2006年除险加固后提高为按100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核。工程抗震设计烈度为7度。
1998年经大坝安全鉴定，工程存在防洪标准不足、坝后冲坑加剧等突出问题。为排除险情，充分发挥工程效益，2001年10月进行了水利枢纽除险加固工程建设，加固项目包括新建左岸泄洪洞、坝后冲坑防护、泄洪中孔增设检修闸门等，并对坝区环境进行了改造，并于2006年10月通过竣工验收。
枢纽工程经过几十年的运行，水库存在防洪、防汛交通、水库淤积、坝肩坝基防渗异常、金属结构设备老化、监测仪器损坏等问题;其影响水库安全和灌溉、发电、供水、防洪等方面的效益，失事后果严重，石门水库除险加固是十分必要和迫切的。
2  工程实际情况
2.1 存在问题
（1）石门水库经2001—2006年除险加固后，通过在左岸设置泄洪洞使得水库防洪标准达到1000年一遇校核，水库防洪标准满足规范要求。由于左岸泄洪洞不能按照设计条件正常运行，影响该水库防洪安全性。
（2）各期工程施工质量基本满足设计和规范要求，运行过程中已暴露一些质量缺陷，如大坝上下游面、坝顶、廊道发现数十条裂缝，启闭排架混凝土漏筋，混凝土碳化严重，施工缝渗水并含钙质析出物等。
（3）水库工程防汛专用道路设计标准低，道路十分简易，年久失修破碎严重，弯道既多又急，每当暴雨洪水来临就会出现大范围垮塌和堵塞，抢险物资和人员无法及时抵达现场，不利于水库防洪应急抢险。
2014年，水库委托南京水科院进行大坝安全鉴定，并经陕西省水利厅专家组审定，最终认定石门水库大坝类别为三类坝，于2016年列入陕西省重点水库除险加固工程改造规划。
2.2 建设内容
针对水库存在的问题，2018年11月开始对石门水库除险加固工程，其主要
内容包括：坝体及各进水塔加高2.5m、坝顶排架改建、坝肩坝基加固、排沙泄洪洞改造、上坝公路改造、左右岸交通桥改造、新增坝后电梯等。
3  工程除险加固施工技术
3.1 混凝土双曲拱坝加高施工技术
坝体加高采用垂直加高和按拱坝曲线加高两种方式，考虑坝顶较窄，尽量维持原坝顶布置，非溢流坝段按重力式垂直加高，加高后坝顶宽度仍维持原设计宽度，即最小宽度5m。大坝上游按11°斜坡加高，下游垂直加高。坝体加高混凝土强度等级为C25，加高后的坝体采用接缝灌浆将拱坝结合为整体形成拱作用。
中孔、河床电站、东、西干渠渠首、底孔、泄洪洞进水口闸墩垂直加高至622.50m，啟闭排架拆除重建。闸墩混凝土标号C25，启闭排架、柱、梁混凝土标号C30。
新混凝土浇筑前，凿除表层已碳化的老混凝土，凿除深度一般为5cm;沿坝体分缝缝面增设键槽，键槽断面为标准梯形键槽;在新老混凝土结合面布置普通砂浆锚杆和锁口锚杆，坝体周边距横缝30～50m布置锁口锚杆，孔距1m;其余部分设置砂浆锚杆，采用梅花型布置，间排距2m×2m;新老混凝土结合面设置接缝灌浆系统和止水，止水设置在上游距离坝面30cm处，止水应埋入老混凝土30cm，并与原止水焊接。
3.2 枢纽交通改造施工技术
（1）右岸进水塔交通桥改建。
拆除原桥，新建钢筋混凝土简支梁桥。桥梁全长45m，桥面高程为622.5m，桥面纵坡0%;桥面净宽为4m;桥台均为重力式桥台，桥墩采用桩基础。
（2）左岸泄洪洞进口交通桥改建。
仅加高桥墩。桥梁全长约48.89m，主要在原桥梁基础上进行加高。桥面高程为622.5m，桥面纵坡0%;桥面净宽为4m;桥台均为重力式桥台，桥墩采用桩基础。
（3）上坝公路及交通洞改造。
平面纵断面改造设计按原路线走向进行，局部调整。全长661.33m，其中明路段长442.33m，隧洞段长219m。起点位于大坝左岸坝肩设计高程622.5m，终点桩号K0+611.33为景区大门，设计高程590.25m。
沿线路基均采用钢筋混凝土下挡墙，采用注浆锚杆加固。路面采用C30混凝土面板，路拱横坡设为1.0%，路肩横坡1.5%。利用旧路结构层直接加铺路段采用原水泥混凝土板+双层沥青油毡+20cm厚混凝土面板。
3.3 左岸泄洪洞改造施工技术
对左岸已有泄洪洞进水口及“龙抬头”段进行改造，改造段由进口明渠段、竖井段、有压隧洞段组成，总长度约320m;泄洪洞下游及出口段保持不变。
（1）进口引水明渠段长约50m，底板顶高程560.00m，底宽10～26m;两侧坡比1∶0.1，最大坡高约20m，开挖边坡及底板均采用挂网、锚喷支护。泄洪洞进口采用喇叭口取水，使水流顺畅，进口设置一道钢筋防护网28@10cm×10cm，避免影响闸门启闭，减轻对泄洪洞的磨损。
（2）竖井式进水口位于大坝左岸泄洪洞进口前侧约10m处，进口底板顶高程560.00m，设1道事故检修闸门，孔口尺寸6.8m×7.2m，闸门前后各设置一个渐变段。进水口顶高程622.50m，与大坝顶高程同高，新、老进水口之间采用一座跨度为10m的交通桥连接。
（3）泄洪洞轴线平面方位为N75.48°W，后经转弯半径为35m、转角为55°的弧形段转为N20.48°W，泄洪洞改造段全长320m，断面为圆形，直径6.8m，底板高程560m，坡度7.04%，衬砌混凝土C40厚度0.8m，改造后与原泄洪洞下平段起点桩号0+192.949m连接。为了对原泄洪洞“龙抬头”及进口段进行永久封堵，在桩号0+302.963m处设置一段长15m的混凝土C25堵头，堵头周围布置插筋25，L=3m/ 4.5m，间排距1.5m×1.5m梅花型交错布置。
4  结语
石门水库经除险加固实施后，在工程设计合理使用年限内可以继续使用。加高大坝增加了水库有效库容，增加水库灌溉和发电效益，再则利用大坝加高的有利时机改善防汛交通和坝顶形象面貌，使水库能够更好地发挥灌溉、城镇供水、发电等综合效益。
参考文献
[1] 杨亚珠.习新兵.浅谈汉中市石门水库饮用水水源保护区划分及保护措施研究[J].陕西水利，2016（4）：41-42，43.
[2] 王栋.杨宪元.石门水库沥水沟渡槽震后改建工程设计探析[J].陕西水利，2016（5）：65-67.
[3] 白雪梅.新老混凝土结合面处理措施[J].中小企业管理与科技，2015（23）：96.

-全文完-