小型水库除险加固工程施工技术研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：刘威（1991）,男，汉族，河南信阳人，硕士研究生，工程师，研究方向为水利工程。-9-小型水库除险加固工程施工技术研究 刘 威1 岳苗玲2 1.深圳市水务技术服务有限公司，广东 深圳 518000 2.华南理工大学，广东 广州 510630 摘要：摘要：随着全球城市城市气候多变，防洪压力的逐渐增大，而水利工程不仅能够调整水资源配置，同样能够起到防洪的有效功能，在现代社会当中水利工程对保障居民生活安全能够起到重要的作用，其中小型水库等在改善具体地区水资源配置、保障农业生产方面具有极为重要的价值。然而，小型水库同样存在较为严重的使用风险，长期运行后需要进行除险加固以提升使用寿命。本文以叠翠湖水库为对象，进行建设管理现状进行分析，并提出合理化建议，为小型水库建设提供行业参考。关键词：关键词：防洪压力；水利工程；除险加固；建设管理 中图分类号：中图分类号：TV697.3 降水区域不均或受台风影响较大的地区，建设小型水库能够有效调解水资源分布，促进本地区的农业生产并保障交通安全1。然后，由于小型水库影响范围相对较小，重视程度偏低，导致小型水库在长期使用过程中未能得到有效的维护。一旦小型水库运行除险故障，不仅会对周边区域居民生命财产安全造成威胁，还会影响经济社会稳定发展。随着全球气候变暖，厄尔尼诺现象频繁且加剧，多变气候及自然灾害逐渐复杂多变。小型水库如长期未进行检查，将导致病险水库防洪减灾效果减弱，导致溃坝风险。因此，必须长期对水库进行检测，判断小型水库的安全情况，并根据检查的实际结果委托专业机构进行评估，必要时进行除险加固处理。本文以深圳市盐田区叠翠湖水库为例，对小型水库除险加固技术选择的因素进行了分析，并提出具体措施建议。1 小型水库除险加固影响因素 水库的除险加固是一项系统性工程，施工工序涵盖多个方面2。确定水库的除险加固技术和时序时，主要根据水库的实际情况，如地质水文因素、技术因素和管理因素来决定。在综合分析上述资料后，选择更稳妥的技术，必要时组织进行专家论证，以保证水库的除险加固取得效果，延长水库的使用寿命和使用效果3-4。1.1 地质水文因素 地质环境对水库加固技术选择的影响较突出，水库建造区域地质环境的稳定度能够直接影响技术的选择5。水库所处的地质环境稳定性相对较好情况下，水库除险加固适宜采取灵活的施工技术，也能够采用稳定性较好的材料以及技术进行加固。地质稳定性较差时，选择加固技术时必须充分考虑加固措施对地质结构造成的影响，水库除险加固宜采用较保守的施工技术。需要注意的是，除险加固有区别于新建水库工程，难度相对新建工程小很多6。因此，在水库除险加固时要考虑以下因素。（1）地质勘察资料；（2）施工图资料；（3）施工组织设计及方案。水文环境对除险加固技术选择也有一定影响。流水对水库两侧岩体能够产生较大的冲刷，施工前需要对两侧岩体的监测和变形数据进行分析研究，一旦忽略可能让除险加固不能达到理想效果。因此，在水库除险加固时要考虑以下因素。（1）岩体情况、水流分布、水位变化等情况；（2）水流及水位对土壤和岩体的影响；（3）除险加固寿命期要求。1.2 技术因素 技术因素对水库加固影响较大，针对不同区域有需要采用不同技术进行处理，技术直接影响了除险加固质量、工程安全、进度、成本等所有方面。水库除险加固过程中，坝体加固、溢洪道修复、输水涵管修复是传统的工程修复“三大件”，都是很重要的环节。在地质结构相对较为稳定的区域，仅需要处理坝体裂缝、坝面修复、止水条更换等；而在地质结构相对较为破碎的情况下，一般需要通过灌注等会技术提高地中国科技期刊数据库 工业 A-10-质结构的稳定性。施工开始前，施工单位要与勘察、设计、业主单位高频次沟通，参与施工的各部门一起技术讨论，确定好针对不同区域的施工技术，并根据人力、设备、材料等因素，结合合同工期，排好施工总进度计划。1.3 管理因素 1.3.1 项目投资资金落实有缺口 小型水库除险加固项目建设资金主要来源于政府投资专项资金。但由于经济结构转型等因素，地方政府财政资金有限，导致建设资金保障难度大。如 2023年深圳市实施的一批水库除险加固建设项目中，就有部分水库的投资额被砍掉部分建设任务，有些水库因各种原因未能开始招标，有些虽然招标了但施工进度非常缓慢，建设单位付款也不够及时。以上种种因素，都会影响水库项目施工团队的积极性，导致水库除险加固的问题难以彻底解决。1.3.2 项目前期策划不够充分有利 水库除险加固工程开展前期，由于各种因素导致项目推进有限。建设单位方面，常存在招标进度滞后。设计单位方面，有些项目直到开工一段时间后，还在修改完善设计蓝图，导致施工单位不得不持续修改进度计划，甚至涉及到技术工艺的更换。施工单位方面，存在总包单位人员配置不及时、劳务单位人员素质较低，不够配合施工进度要求等，部分工人缺乏培训直接上岗，一定程度上降低了工程的施工效率和建设质量等。1.3.3 劳务单位组织架构不健全缺乏专业技术人员 劳务单位组织机构不健全，管理人员权限不清晰。通常是一个管理人员，管理多支施工队伍。水库除险加固工程中，部分专业技术人员能力有限有些未参加培训就上岗作业。相关的特种作业工种如电工、焊工不能长期在现场施工，有时还存在专业焊工由普通杂工代替施工，增加了安全风险；此外，有的劳务单位长期不配备专职安全员，不能够对现场施工安全进行有效监护；有的劳务单位对特种作业认识不清晰，对涉及高处作业、动火作业、有限空间作业认识模糊，作业前未提前报审就开始施工，增加了安全风险。2 工程概况 叠翠湖水库位于深圳市盐田区梅沙街道，属于小梅沙河流域，原名梅沙水库，属盐田河流域。水库枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、输水涵管等组成。叠翠湖水库建于 1995 年 9 月，是一座以防洪、生态景观为主要任务的小（I）型水库，工程等别 IV 等。水库正常蓄水位 65.64m，正常蓄水位相应库容 102.96万 m3，总库容为 119.30 万，设计洪水位为 66.33m，相应库容为 106.9 万 m3;水库枢纽工程建筑物设计洪水标准为 100 年一遇，校核洪水标准 1000 年一遇，校核洪水位为 67.56m，相应库容为 114.1 万 m3;死水位为 32.14m，死库容 1.26 万 m3。坝区场地类别为 II类，主要建筑物级别为 3 级。属建筑抗震一般地段，工程设计合理使用年限为 50 年。大坝：为混凝土面板堆石坝，坝高 49.1m,坝顶高程 68.7m,坝顶宽 5.0m,坝顶长 188.0m;坝顶设 1.1m 高防浪墙，墙顶高程为 69.8m,顶宽 0.3m。上游坝坡为 35cm 厚混凝土面板，坡比 1:1.4;下游坝坡采用 80cm100cm 厚干砌块石护坡，坝顶至高程 25.43m 段坡比为 1:1.30,高程 25.43m 以下坡比为 1:1.43,马道宽 5.6m7.0m。溢洪道：布置在大坝的右坝端，为岸边式有闸溢洪道，总长 147.12m,进口段为直立矩形断面，底宽5.0m,进口底高程为 60.65m。输水涵管：设在坝底靠右岸一侧的基岩内，为内径1000mm，厚 6mm 的钢管，外包 25cm 厚钢筋混凝土，主要功能为放空、输水、排沙，总长 223m。涵管进水口位于大坝上游坝脚约 30m 的岸坡处。进水口处设有两个进水井，分别为排沙井和放空井，其中排沙井进口高程为 28.0m，放空井进口高程为 30.0m。进口设二套斜拉闸门系统，布置基本平行于坝轴线。在本次除险加固工程前，叠翠湖水库没有进行过除险加固。针对目前存在的病害，本次除险加固内容如下：（1）修缮混凝土堆石坝面板及止水压条；（2）更换溢洪道弧形闸门及启闭机、更换涵管取水口闸门+连杆+启闭机、更换涵管排沙口闸门+连杆+启闭机；（3）修缮溢洪道控制段及泄槽段的底板及侧墙的裂缝及蜂窝麻面；（4）完善大坝下游量水堰排水沟；新建管养房及对局部上坝道路进行改建；（5）修复坝下涵管等。3 水库存在的问题及加固必要性 3.1 存在问题 中国科技期刊数据库 工业 A-11-叠翠湖水库修建于 1995 年，使用年限已近 30 年。建造时间较早的叠翠湖水库长期未进行除险加固，受限于当时的技术水平，目前已产生较多病害，急需进行大规模的整体性加固维修。根据 2023 年地质勘察报告，叠翠湖水库存在下述主要问题：（1）水文方面地表水向水库汇集，会造成一定的水土流失，产生一定的固体径流；（2）大坝下游左岸边坡存在潜在崩塌风险；（3）大坝面板止水条锈蚀、混凝土板麻面、坑洞，部分裂缝；（4）溢洪道下部堆积杂物、闸门锈蚀，墙面裂缝和坑洞；（5）上游坝底淤泥堆积约 6m 深；（6）大坝下游量水堰、导流墙损坏，排水沟不畅；（7）水库当前的防汛物资急需进行补充。（8）管养房需要重新建造。3.2 加固必要性 叠翠湖水库建造时间较早，长期运营未进行维护，因此水库在长期使用过程中出现了较多病害。为保证水库正常使用，计划采用除险加固技术整体性处理，维持水库的正常使用，具体作用如下：（1）保持水库坝体结构稳定。由于混凝土板出现已出现较多表面病害，止水条已出现松动。通过对坝体加固，坝体结构能够得到改善，坝体的稳定性能够得到较为显著的提升。（2）水库的系统性加固以及维护，能够有效满足蓄水和防洪的需求。深圳市每年雨季较长，面临台风天气多，防洪压力较大。由于水库现状病害还未处理，为避免对后续的防洪和蓄水造成被动，通过水库的加固以及维护能够提升发挥作用。4 除险加固施工技术（1）对大坝坡面板上存在的裂缝进行修补处理，对上游面混凝土面板进行聚合物水泥砂浆找平,表面涂刷 HK968 弹性环氧砂浆厚度 1cm 及单组分聚脲防渗涂料涂刷、止水板更换防护处理。（2）溢洪道施工拟拆除溢洪道控制段门槽内的二期混凝土、溢洪道及泄槽底板，并重新浇筑。溢洪道底板及挡墙全部采用环氧砂浆修复处理。（3）大坝下游导墙及量水堰施工工序：施工准备施工准备、测量放样基坑开挖基底处理、验槽 模板安装现浇混凝土施工缝、沉降缝及泄水孔的处理拆模及养护 回填填料。（4）施工便道土石方施工：施工准备场地清理及平整测量放线土方开挖，机械人工施工级配碎石铺设排水沟、沉砂池施工弃土外运、回填。（5）修复坝下输水涵管：采用卷扬机把碾压好树脂的玻璃纤维软管拉入待修的旧管道中，再用压缩空气使软管张开紧贴旧管内壁，使用紫外线加热固化软管，形成一层坚硬的“管中 管”结构，使已发生的破损或失去输送功能的地下管道在原位得到修复。5 工作建议 5.1 管理方面建议 5.1.1 加强对劳务单位的合同协议管理 劳务单位一般都是先施工、后签署与施工总包单位的管理合同，这样就在形式上滞后，不利于对劳务单位的管理。劳务单位也因为一直没有签署合同，也对施工的投入力度畏手畏脚，不能够下大力气开展施工工作，对工程进度不利。因此，总包单位应在项目开始前都谋划好合同管理事宜，尽早签署合同，明确各自责任，有力推进项目。5.1.2 加强对劳务单位管理人员和施工人员资质管理 劳务单位管理人员和施工人员流动性大，人员资质参差不齐。总包单位需要持续关注劳务单位的人员信息和资质，对不符合施工要求的人员坚决要求退场处理。比如不具备相关资质的、年龄超过 60 周岁的、未参加三级安全教育和技术交底的、未与劳务单位签署合同或简易劳动合同的，都属于不能够进场施工的范畴。5.1.3 加强对劳务单位施工过程管理 劳务单位通常出于节省成本的角度，不按照设计蓝图施工，在施工材料上打折扣。特别是进场钢筋、混凝土、环氧砂浆、聚料等跟水库直接相关的施工材料。因此，材料施工前，必须要求劳务单位落实好送检，确保材料达到设计要求。总包单位、监理单位要落实现场见证，对见证过程做好书面记录和电子记录。5.2 技术方面建议 5.2.1 加强对施工项目涉及三大件的技术管理 大坝修复、输水涵管修复和溢洪道修复是小型水库修复的传统三大件。其中，大坝修复方面，因大坝具备一定坡度和高度，技术方案的制定要保证安全、进度、质量可控的条件下进行，该作业一般涉及高处作业、动火作业，特别是高处作业一定要有可行的施中国科技期刊数据库 工业 A-12-工方案。一般来说，主要有脚手架工程或异型吊篮施工，必要时要组织专家论证，确保技术安全可行。5.2.2 加强对涉及危险性较大及超过一定规模的危险性较大工程的现场监管 小型水库涉及危大工程主要有高处作业、有限空间作业、吊装作业等。作业前，作业班组必须提前报送作业票，落实好应急救援措施。专职安全员应到场监护，必要时需要报送建设单位和市级安全监管部门。作业现场应隔离无关人员进入，作业期间要严格按照作业票方案作业，不能擅自变更作业方案。6 结语 综上所述，小型水库除险加固工程具有工序一般、时间紧张的特点，施工管理需要做好规划和管理。水利施工企业要结合项目的实际情况，分析研究施工中所需要重视的问题，采用科学的技术和方法，合理倒排工期。此外，需要重视施工现场人材机的协调和投入。小型水库除险加固不同于新建水库工程，相对新建工程难度简易很多，因此在工程的施工推进过程中不要有过大疑虑，只要质量安全进度等控制得当，项目可稳健推进实施。参考文献 1林杰雄.小型水库除险加固技术研究以万马坪水库为例J.水利工程,2023,30(64):196-198.2唐健.攀枝花市水库除险加固和运行管护的经验做法及成效J.四川水利,2022 增 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