顧浩欽，蘇 煬，崔書生，朱昌杰

（寧波市水利水電規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，浙江 寧波 315171）

1 工程概況

四灶浦水庫位于寧波市杭州灣新區(qū)東部，水云浦和四灶浦兩河之間的海涂灘地，為典型的海涂水庫。四灶浦水庫是一座以供水為主，結(jié)合灌溉和養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。水庫大壩為均質(zhì)土壩，正常蓄水位6.13 m，設(shè)計洪水標準50 a一遇，設(shè)計洪水位6.27 m，校核洪水標準300 a一遇，校核洪水位6.34 m，總庫容3 618萬m3。水庫工程等別Ⅲ等，大壩（均質(zhì)土壩）等主要建筑物級別3級，次要建筑物級別4級[1]。水庫除險加固清淤擴容工程施工時，考慮未來水廠取水的需要，在東壩樁號0+124 m附近埋設(shè)4根PE管（DN1 200），作為水廠取水口。

現(xiàn)水庫附近的航豐自來水廠擬新建取水泵房從水庫取水，取水泵房選址于東壩下游東側(cè)壩腳附近，九塘江河道西側(cè)，整體位于四灶浦水庫與九塘江之間，又緊鄰水庫大壩壩腳，現(xiàn)狀條件較為復(fù)雜。

新建取水泵房主要由含集水井、取水泵房及變配電間、加藥間等3部分組成，集水井尺寸為25.6 m×6.1 m，取水泵房及變配電間尺寸為39.2 m×10.2 m，加藥間平面尺寸為43.2 m×12.0 m。其中泵房及集水井采用半地下結(jié)構(gòu)，變配電間、加藥間（倉庫及管理用房）為地面建筑。

新建取水泵房及集水井基礎(chǔ)底高程為-2.10～0.30 m，需開挖基坑較深。結(jié)合施工的可行性、合理性、經(jīng)濟型比選分析，最終選用高壓旋噴樁的基坑開挖支護方案，取水泵房及集水井基坑沿壩體和九塘河采用φ800高壓旋噴樁支護施打1圈，樁入土深度12.0 m，雙排扣打，搭接200 mm。基坑開挖至基礎(chǔ)底高程后，基坑邊坡采用噴漿掛網(wǎng)支護形式保證邊坡穩(wěn)定，掛網(wǎng)φ6@200，噴漿厚度不小于8 cm[2]。

新建取水泵房工程平面布置見圖1，其基坑開挖支護方案見圖2。

圖1 新建取水泵房工程平面布置圖

圖2 新建取水泵房基坑開挖支護方案圖 單位：mm

2 安全影響分析的必要性

根據(jù)《浙江省水利工程安全管理條例》規(guī)定“中型水庫大壩的管理范圍為大壩兩端以外不少于80 m的地帶（或者以山頭、崗地脊線為界），以及大壩背水坡腳以外80 m至200 m內(nèi)的地帶；保護范圍為管理范圍以外30 m至80 m內(nèi)的地帶”。本次航豐自來水廠新建取水泵房位于四灶浦水庫東壩背水坡壩腳下游側(cè)，工程施工區(qū)距離東壩壩腳約1.7 m，整個施工區(qū)長約142.8 m，新建取水泵房的全部建設(shè)內(nèi)容位于四灶浦水庫管理范圍內(nèi)。

四灶浦水庫主要提供工業(yè)供水，新建取水泵房的取水口及取水管等已經(jīng)在水庫除險加固清淤擴容工程中建設(shè)實施，本次新建取水泵房為水庫供水配套設(shè)施，為確需建設(shè)的建筑物。

但取水泵房的建設(shè)，占用了四灶浦水庫的管理范圍，且工程在施工時存在開溝、取土、基坑開挖等影響水庫大壩運行和安全的活動，根據(jù)《中華人民共和國水法》《中華人民共和國防洪法》《中華人民共和國水庫大壩安全管理條例》及《浙江省水庫大壩安全管理辦法》《浙江省水利工程安全管理條例》等相關(guān)法律法規(guī)及條例條文，有必要進行新建取水泵房對水庫大壩等的安全影響進行全面、系統(tǒng)的論證分析與評價，確保取水泵房建設(shè)不影響或盡可能減少對四灶浦水庫工程的安全穩(wěn)定運行，并為水行政主管部門和相關(guān)部門科學決策及審批提供理論依據(jù)。

3 泵房基坑開挖對大壩的影響分析

3.1 大壩滲流影響分析

新建取水泵房對水庫大壩的滲流影響分析按現(xiàn)狀、施工期（基坑開挖后）與運行期等3個階段進行。各計算期分別選取水庫正常蓄水位（工況1）、設(shè)計洪水位（工況2）及校核洪水位（工況3）進行滲流狀況分析。

各計算期典型斷面見圖3～5。

圖3 現(xiàn)狀大壩滲流計算典型斷面圖

圖4 施工期大壩滲流計算典型斷面圖

圖5 運行期大壩滲流計算典型斷面圖

大壩滲流計算采用二維有限元方法，根據(jù)水庫大壩工程地質(zhì)勘察成果，擬定典型計算斷面各分區(qū)土層的滲透系數(shù)參數(shù)見表1。

表1 滲流影響分析典型斷面滲透系數(shù)表

根據(jù)大壩典型斷面滲流理論計算結(jié)果顯示，各分期下各工況的壩體浸潤線區(qū)別不大。同時分析壩體各主要部位的滲透比降及出逸比降，成果見表2。

表2 典型計算斷面各部位滲透比降計算成果表

根據(jù)表2分析，壩體最大滲透坡降為0.39，壩基最大滲透坡降為0.39，而壩體及壩基3-1層粉土的允許滲透坡降為0.45，故壩體與壩基發(fā)生滲透破壞的可能性很小。而滲流出口為大壩背水坡壩腳，滲透比降大于允許值，但背水坡高程5.80 m至壩腳已設(shè)置反濾砂墊層及碎石墊層，能起到較好的反濾排水效果。旋噴樁內(nèi)最大比降為2.87，小于旋噴樁允許比降3.00，故旋噴樁發(fā)生滲透破壞的可能性很小。但旋噴樁底部位于壩基3-2層粉土，底部接觸最大比降為0.65，稍大于壩基3-2層粉土允許比降0.48～0.64，樁底存在發(fā)生滲透變形的可能。因此，取水泵房施工過程中，不可破壞大壩背水坡反濾層，且在基坑開挖過程中，應(yīng)密切關(guān)注基坑底部變化，防范坑底流土的發(fā)生，出現(xiàn)異常變化及時分析處理。待基坑開挖完成，坑底排水滿足要求后，應(yīng)盡快實施基礎(chǔ)底部墊層。

3.2 大壩抗滑穩(wěn)定影響分析

新建取水泵房對水庫大壩的穩(wěn)定影響分析計算期、工況選取及典型計算斷面選擇同滲流計算。本次大壩抗滑穩(wěn)定計算采用二維有限元方法，根據(jù)水庫大壩工程地質(zhì)勘察成果，擬定典型計算斷面各分區(qū)土層的物理力學參數(shù)見表3。

表3 穩(wěn)定分析典型斷面土層物理力學參數(shù)表

本次大壩抗滑穩(wěn)定計算方法采用SL 274—2020《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》推薦的簡化畢肖普法，滑裂面采用圓弧滑裂面[5]。計算成果見表4。

表4 各工況各分期下大壩抗滑穩(wěn)定計算成果表

由表4可知，各水位工況在現(xiàn)狀、施工期及運行期時，大壩典型斷面下游壩坡靜力抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均大于SL 274—2020《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》允許值，四灶浦水庫大壩背水坡壩坡靜力抗滑穩(wěn)定安全性滿足要求。經(jīng)過進一步比較分析，基坑開挖使大壩安全系數(shù)有所降低，但取水泵房建成運行后可使大壩安全系數(shù)有所提高。

4 取水泵房對水庫運行的影響分析

新建取水泵房及附屬建筑物為四灶浦水庫供水配套設(shè)施，均位于四灶浦水庫的管理范圍內(nèi)，其施工建設(shè)及投入使用，對水庫大壩運行產(chǎn)生一定的影響，結(jié)合《浙江省水利工程安全管理條例》分析如下。

（1）在水利工程管理范圍內(nèi)，新建取水泵房在不影響水利工程安全運行的前提下，工程項目法人應(yīng)當按照管理權(quán)限報水行政主管部門和相關(guān)部門審批。

（2）施工前，施工單位在進行施工組織設(shè)計時，應(yīng)充分考慮汛期施工的影響，提出保證水庫汛期安全度汛及防洪搶險工作順利開展的工程及非工程措施，并報水行政主管部門備案。

（3）施工過程中，不得將施工產(chǎn)生的廢水廢氣廢渣等排放入水庫或堆積在庫周，不得污染水庫水資源，嚴禁隨意侵占、毀壞水利工程及其附屬設(shè)施，不得危害大壩安全。

（4）取水泵房建成投產(chǎn)后，其管理單位應(yīng)當根據(jù)度汛及防汛搶險等特殊要求和四灶浦水庫的實際情況，與水行政主管部門或水庫管理單位對接，合理履行相關(guān)手續(xù)或程序，以保證水庫的調(diào)度運行安全及汛期防洪搶險工作的順利開展。

5 結(jié) 語

按相關(guān)法律法規(guī)及條例規(guī)定，進行水庫管理范圍內(nèi)新建取水泵房，對水庫大壩的安全影響分析與評價是必要的。

通過理論計算分析，明確了取水泵房施工期基坑開挖對水庫大壩的滲流及穩(wěn)定有一定影響，但影響可控。壩體和壩基的滲透比降仍在允許的安全范圍內(nèi)，基坑支護的旋噴樁底部最大接觸比降略大，可通過基坑排水、開挖完成后盡快實施基礎(chǔ)底部墊層等方式解決。同時大壩整體抗滑穩(wěn)定也能滿足規(guī)范要求，且取水泵房建成后大壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)有所提高。目前取水泵房已完成施工并投產(chǎn)，大壩及取水泵房運行安全可靠。