第二章 1999—2005年水库除险加固工程

第一节 水库除险加固缘由

1996年8月，河北省中南部发生特大洪水，部分市县受灾，给工农业生产和群众生活造成了重大损失。水库位于暴雨中心地带，入库洪峰流量为12600立方米每秒，最高库水位为122.97米，均为建库以来的最大值，洪水入库调蓄后，削减洪峰71%，拦蓄洪水3.89亿立方米，错峰6个小时，为下游防洪抢险赢得了时间。然而由于水库本身存在诸多病险问题没有解决，无法按正常的防洪调度运行，不能充分发挥水库的防洪作用，因此这场洪水仍给下游带来了严重灾害，也进一步说明了水库除险加固的必要性和紧迫性。

黄壁庄水库地理位置十分重要，是海河流域南系的防洪骨干工程，党中央、国务院、水利部等各级领导一直关注水库险情，多次到现场指导工作，并一再指示把水库的除险加固工程搞好。在做好大量前期调研、设计、论证工作的基础上，1998年8月经国务院批准正式立项，同年9月30日在水库召开开工典礼大会，1999年3月1日工程全面建设，工程总投资9.94亿元。经过广大工程建设者6年多的艰苦奋战，圆满完成了各项除险加固任务，2005年12月24日通过终验，不但使工程的防洪标准由100年一遇提高到500年一遇设计、10000年一遇校核，病险问题得到根治，消除了对下游的洪水威胁，而且从内在质量到外部形象、管理手段都发生了质的飞跃，使大型病险水库的帽子得以摘除。

1999—2005年水库除险加固工程开工仪式

第二节 除险加固工程的基本情况

本次除险加固工程的基本情况为以下几项：

一是副坝垂直防渗工程。包括混凝土防渗墙4860米、高压旋喷墙585.73米、高压摆喷墙200米、基岩灌浆1079.5米等。

二是新增5孔非常溢洪道工程。包括土石方开挖、基础处理、混凝土、砌石、土方回填等土建工程及金属结构制作安装与机电工程等。

三是正常溢洪道加固改建。主要包括8扇表孔弧形闸门和2扇底孔平面闸门及启闭设备改造，机电设施更新，表孔混凝土堰面加固处理，堰体预应力锚索加固，陡槽护坦加固，堰基渗水排水系统恢复，一级消力池右岸躺坡改造，二级消力池右岸出口防冲刷抛石处理及交通桥改建等。

四是电站重力坝加固改建。主要包括2孔发电洞及1孔灌溉洞闸门 （含工作门和检修门）及启闭设备更换和启闭机室改建，坝基帷幕灌浆和坝体补强灌浆，上游引渠护砌等。

五是原非常溢洪道闸门及启闭设备改建。主要包括改建启闭机室、桥头堡及柴油发电机房，检修门及工作门埋件更新，更换11扇平面工作闸门和2扇叠梁检修门，更换3台卷扬启闭机和1台移动式门机，8台启闭机的检修与维护，启闭机室内电动葫芦购置及安装，排架柱外装修，消力池抛石，安全监测设备埋设，机电设施更新及完善等项目。

六是主、副坝坝坡整治及副坝坝体恢复。主坝主要包括下游护坡全面翻修，上游护坡局部翻修，防浪墙加固改建，坝坡、坝脚及坝后排水沟翻新，灵正渠工作桥修建及进水塔加高和进出口闸门及启闭机改建，安全监测设备埋设等项目；副坝包括高程127米以上土方回填，上游护坡局部翻修，下游护坡全面翻修，修建混凝土防浪墙、测控室及管理房屋建造，安全监测设备安装埋设，电器设备安装及埋设等项目。

七是新建工程管理自动化系统。包括水情自动测报系统、大坝安全监测系统、闸门监控系统、水库监控中心及水利厅监控中心等。

八是环境治理与水土保持工程。

九是管理设施工程。主要内容包括主副坝坝顶、坝脚坝后路面改建及主副坝坝顶照明等项目。

十是副坝下游用水补偿工程。主要包括计三渠改、扩建及险工段改建，源泉渠二支渠维修及部分重建，新建斗渠，修建暗涵、水闸、道桥、生活用水井等。

第三节 主要工程项目施工情况

一、主坝加固工程

主坝加固工程包括坝坡整治、灵正渠进水塔接高与新建工作桥、灵正渠涵管金属结构更新、观测设施更新以及坝后交通桥修建等。

（1）主坝坝坡整治工程。主坝坝坡整治全长1600.505米，加固后主坝南端起自正常溢洪道左边墩，北跨过滹沱河河床与新增非常溢洪道右边墙相接，坝顶轴线全长1757.63米。工程于2002年1月29日正式开工，2003年9月4日坝坡整治单位工程全部完工。

（2）灵正渠工作桥及进水塔接高。灵正渠涵管进水塔位于主坝上游约100米的库区内，原塔顶高程122.00米，位于设计洪水位125.84米以下。施工中结合闸门、启闭机更换，将进水塔接高至126.0米，其上设平面尺寸5.0米×5.0米的轻型结构启闭机室。为便于管理，在灵正渠渠首增设一座L形工作桥，工作桥总长90.0米，垂直坝轴线方向为5孔单桩∏形梁结构，每孔长17.0米。

（3）坝后交通桥。该桥是通往生态园的一座交通桥，是一座小型拱桥，净跨12米，桥面宽7米，桥面高程107.50米。

（4）观测设施。观测设施包括渗压计41支 （个）（其中坝基渗压计17支，坝体渗压计24支）、渗流测站1个，水平位移与竖向位移为一体的观测测点各27个，坝脚、坝后排水沟更新。

除险加固后的主坝新貌

（5）防浪墙更新工程。将原有浆砌石防浪墙拆除，更新为50厘米×25厘米×23厘米粗料石砌筑的防浪墙。防浪墙 （桩号0+156.038～1+916.6）长1760.56米、宽0.5米、高1.2米，弧形钢筋混凝土墙帽。为防止混凝土出现裂缝每13米设柏油板一道。

（6）灵正渠涵管金属结构更新工程。更换灵正渠涵管进水闸1扇闸门、1孔埋件和1台启闭机。

（7）灵正渠涵管电气工程。灵正渠涵管进、出口闸供电电源以一回路低压电缆引自灵正渠电站低压配电系统，与启闭机室内动力控制屏及照明配电相连接，构成扩大单元接线方式。由动力控制屏供给电动机、闸门检修等用电负荷。动力电源设备与控制设备选择一台低压屏作为现地电源与控制操作之用。电源敷设采用电气一次电缆敷设和电气二次电缆敷设，照明系统采用380/220伏三相五线制系统。

二、副坝加固工程

副坝是当时水库建筑物中加固前存在问题最多、最严重，危险性最大的一座建筑物，主要存在四个方面的问题。一是坝体施工质量差，坝顶裂缝发展严重；二是铺盖裂缝问题严重，久治不愈；三是坝后存在减压井、排水沟涌砂淤堵等渗透破坏；四是观测设备损坏严重，也亟待修复和更新。

经多方案综合技术经济比较后，采用“坝顶组合垂直防渗方案”对副坝进行加固处理，即结合坝顶裂缝处理，将坝顶临时下挖一定深度形成足够宽度的工作面 （施工平台高程127.00米），然后向下做一道混凝土防渗墙，墙体材料采用普通混凝土，墙顶高程为125.5米。垂直贯穿坝体和坝基覆盖层进入基岩一定深度 （全风化基岩，墙底嵌入岩层2.0米；强风化基岩，墙底嵌入岩层1.5米；弱风化基岩，墙底嵌入岩层1.0米），并对基岩浅层存在溶洞和破碎带发育的部位进行灌浆处理，改副坝水平防渗为垂直防渗，避免坝基和坝后渗透破坏，消除铺盖裂缝、坝顶裂缝对坝体自身安全的威胁，以解决副坝存在的安全隐患。

副坝垂直防渗施工

副坝加固工程包括混凝土防渗墙工程、基岩灌浆、高压喷射防渗墙工程和副坝坝坡整治工程。

一是混凝土防渗墙工程。混凝土防渗墙划分5个标段实施，分别是4个混凝土防渗墙和1个高喷防渗墙标段。其处理范围为左起桩号0+120.50，右至桩号5+700.00，总长度5443米 （桩号0+130.50～0+267.00段为电站重力坝，未做防渗墙）。其中桩号0+117.85～0+128.05和0+264.47～0+840.0段，为高压旋喷防渗墙，旋喷墙总长度585.73米。桩号0+840.00～5+700.00段为混凝土防渗墙，混凝土防渗墙长度4860米，厚80厘米，墙体材料采用普通混凝土，截渗面积27.15万平方米，属同类工程世界第一。自1999年3月1日防渗墙开始施工，2003年7月10日成功实现合龙，工期共计4年122天。

副坝防渗墙合拢仪式

二是高压喷射防渗墙工程，包括旋喷段和摆喷段。其中旋喷段位于副坝桩号0+117.85～0+128.05 及 0+264.47～0+840.0，于2000年8月22日开工，2001年6月1日完工。摆喷防渗墙位于桩号6+550.0～6+750.0，于2001年11月11日开工，2002年3月21日完工。以上范围的副坝坝高较低，承受水头较小，固采用高压喷射灌浆进行加固，解决副坝坝基渗透稳定等问题。

三是防渗墙基岩灌浆工程。为避免副坝混凝土防渗墙成墙后水力梯度过大而造成地质条件不良地段的基岩渗透破坏和侵蚀加剧，对混凝土防渗墙基岩中岩溶发育段、裂隙破碎带及渗漏严重的地段进行灌浆处理。该项目自2003年3月28日正式开工，2003年9月17日最后一个分部工程验收。基岩灌浆为单排孔，灌浆范围为防渗墙未穿透溶洞和破碎带的地段，总长度约1079.5米，灌浆孔轴线在防渗墙轴线上游1.0米处，灌浆孔间距为2.0米，灌浆深度为岩面下1～13米。另外，在桩号2+367断面埋设了2支基岩渗压计，在桩号3+122断面埋设了4支基岩渗压计，在桩号4+129断面布设了4支基岩测压管，在桩号4+314断面埋设了4支基岩渗压计，在桩号5+200断面埋设了4支基岩渗压计。

四是坝体恢复和坝坡整治工程。坝体恢复和坝坡整治工程实施桩号为0+255～7+065米，长度6810米，于2000年5月10日开工，2004年4月4日完工，2004年5月25日完成了最后一个分部工程验收。垂直防渗墙施工完后，按均质土坝要求回填坝体至高程129.20米，坝顶路面为沥青混凝土路面；防浪墙为钢筋混凝土防浪墙，墙顶高程为130.40米。

副坝上游新貌

副坝上游护坡为干砌石护坡，下游护坡分别采用预制混凝土块 （桩号0+255～1+555.771）、浆砌块石框格填碎石 （桩号1+555.771～4+800）、碎石 （桩号4+800～7+065）等形式。浆砌石框格尺寸为5.0米×5.0米，与坝轴线成45°角布置，肋条断面尺寸为40厘米×40厘米。肋条砌筑完毕后，在框格先填筑5厘米厚石灰再填筑10厘米厚砂砾石垫层，垫层上填筑25厘米厚的碎石，碎石粒径6～8厘米。

三、电站重力坝加固改建

重力坝位于副坝左端与马鞍山之间，是农业供水、城市供水、发电和西柏坡电厂引水的渠首建筑物，电站重力坝坝段长136.5米，坝顶高程128米。电站重力坝始建于1958年，发电洞和灌溉洞的工作闸门、检修闸门及其埋件同期制造安装，经过40多年的运行，存在基岩渗漏和坝体裂缝隐患，闸门及埋件均严重锈蚀，启闭机和电器设备老化，从重力坝建成后的多年运行分析，重力坝虽进行两次帷幕灌浆处理，但帷幕效果较差，且范围较小，只限于重力坝段。坝体混凝土质量较差，施工时漏振现象严重，致使混凝土形成蜂窝鼠洞及收缩裂缝，发生渗漏。因此，为避免坝基向不利方向发展，降低坝基扬压力，增加坝体的稳定性和安全度，决定对坝基采用帷幕灌浆进行加固处理，对坝体混凝土进行补强灌浆处理，且加深灌浆孔，并延长至左右坝肩延长段。

重力坝新貌

工程分两期招标实施：第一期为电站重力坝灌浆工程，于2000年6月3日开工，2000年10月27日完工；第二期为电站重力坝金属结构设备制造、安装及相关工程与引渠土建工程。其中金属结构设备制造、安装及相关工程于2001年3月11日工程正式开工，2003年6月30日全部完工，2003年5月1日至6月26日完成上游引渠护砌工程。

电站重力坝加固处理措施主要如下所述。

一是坝基帷幕灌浆。坝基帷幕灌浆的目的是降低坝基的扬压力和解决基岩溶蚀渗漏问题。灌浆孔为单排，孔距2.0～2.5米，分为三段。左、右坝段建基高程分别为110.00米和108.00米，灌浆孔底高程左段由52米过渡到65米；右段由60米过渡到75米。左、右坝段灌浆孔口设在坝顶高程128.00米，钻孔中心距上游坝肩1.5米。中间坝段位于Ⅳ、Ⅴ坝段。孔口设在上游坝坡高程103.50米处，为水下帷幕灌浆段。此坝段建基面高程为100.00米，灌浆底高程为60～52米，入岩深度40～48米。为减少电站重力坝坝肩绕渗给坝基造成的不利影响，在左、右坝端延长段各增加20米的灌浆段，灌浆孔底高程分别为65米和75米，灌浆深度为33～45.6米，此段只对基岩灌浆。

二是坝体混凝土补强灌浆。原坝体混凝土质量较差，施工时漏振现象严重，致使混凝土发生裂隙和渗漏，需对坝体进行灌浆处理。坝体补强灌浆分为两部分，即上游坝体补强灌浆和下游坝体补强灌浆。上游坝体混凝土补强灌浆是由过渡坝段和边坡坝段的坝顶帷幕灌浆孔，并结合帷幕灌浆进行的，以处理上游坝面裂缝造成的渗漏问题，提高坝体上游部位的防渗效果。中间Ⅳ、Ⅴ电站坝段建筑物孔口较多，坝体结构复杂，故在下游坝面沿坝轴线方向布置3排 （48个）灌浆孔，孔排距2.0米×2.4米，孔底高程均为109.00米，孔口顶高程分别为120.00米、117.50米和114.50米。

三是上游坝面处理。主要是对混凝土表面裂缝、剥蚀、麻面等缺陷进行处理，将高程118.00米以上坝面凿毛，凿除深度不小于1厘米，清洗干净后涂抹一层丙乳净浆，然后分层 （厚度约1厘米）涂抹丙乳砂浆。

四是施工缝灌浆。针对重力坝下游面116米高程处施工缝的渗水问题，采用灌浆处理的方法：首先对裂缝表面进行封闭处理，即沿缝凿成U形槽。

五是金属结构和电气设备更新改造。金属结构设备方面，重力坝从北向南依次布置有1孔灌溉洞和出口计三渠节制闸、2孔发电洞、2孔西柏坡供水洞和2孔石市地表水厂供水洞。其中前两项是除险加固工程的改建项目。金属结构设备主要包括：电站进口拦污栅、检修闸门、灌溉洞检修闸门及电动葫芦，电站进口快速闸门及卷扬启闭机，计三渠节制闸工作闸门及螺杆启闭机，灌溉洞工作闸门及卷扬启闭机。2孔西柏坡供水洞和2孔石市地表水厂供水洞是在除险加固工程前，由南端的1孔发电洞改建而成。供电方式方面：重力坝采用双电源供电方式，两路电源分别来自10千伏网电与110千伏电厂的厂用电。网电配置了降压箱式变电站，在低压进线处，二路电源设自动切换装置。配电系统0.4千伏侧采用单母线接线，经低压配电屏分别向灌溉洞及发电洞闸门等用电负荷供电。

六是其他工程。①重力坝坝顶新做混凝土路面，路面高程为128.20米；②对防浪墙进行表面装修；③上游引渠原为土质边坡，为防止边坡土体的冲刷、坍塌而影响发电、供水，对左右两岸边坡进行浆砌石护砌；④因重力坝上下游左右岸裹头年久失修，表面破损，进行了砂浆勾缝处理或局部翻修；⑤对原有的启闭机室拆除重建，对原有观测设施增补完善；⑥在坝基帷幕灌浆后设1个纵向扬压力观测断面，沿上下游方向设2个横向扬压力观测断面，共计10支坝基渗压计，在两端共布设6支绕坝渗流计及6个竖向位移测点。

四、正常溢洪道加固改建

正常溢洪道主要存在堰体稳定不足、下游护坦混凝土强度偏低、基础排水系统堵塞、一级消力池水流流态紊乱、二级消力池出口冲刷、闸室段公路和启闭机室破损以及闸墩和堰面剥蚀及碳化等问题。本次加固改建主要项目有堰体预应力锚索加固和堰面处理，一级消力池右岸躺坡改造，护坦加固和下游排水系统修复，二级消力池出口右岸冲刷处理，闸门、启闭机更新改造及配套的土建工程 （包括闸墩加高、闸墩表面修补、启闭机室改建和公路桥改建）等。

该工程分三期招标实施：第一期为正常溢洪道金属结构设备制造、安装及相关土建工程，包括闸墩加高、闸墩表面修补、启闭机室改建和公路桥改建，及液压启闭机设备制造工程等，于1999年5月14日正式开工，2000年10月15日完工；第二期为正常溢洪道堰面、闸墩处理及堰体预应力锚索加固工程，于2000年10月26日开工，2001年4月30日完工；第三期为正常溢洪道排水恢复、躺坡改造及护坦加固工程、交通桥改建及安全监测工程和右岸进出口护坡加固等工程，于2002年10月8日开工，2003年11月28日完工。

加固内容具体有以下几项：

一是堰体预应力锚索加固和堰面处理。锚孔位置位于桩号1+025.37、堰面高程112.11米处，采用的锚索型式为黏结预应力锚索，单孔张拉吨位为2000千牛，锚索材料选用高强度低松弛钢绞线，单根锚索为12×7φ5钢绞线。

6孔新堰除6号孔布置2个锚孔外，其余5孔各布置4个锚孔；2孔老堰每孔布置1个锚孔。共计布置的预应力锚孔总数为24个，单孔张拉吨位为2000千牛，总锚固吨位为48000千牛。此外，根据堰顶下游堰面检测结果，溢流堰面表面不平整现象严重，实测与设计堰面曲线相比，差值在-26.2～20.0厘米之间，因此对新、老堰的堰面进行凿除补强处理。施工中将堰面混凝土凿除至比原设计堰面曲线低40厘米，重新铺设钢筋网，补打锚筋，最后浇筑高标号混凝土。

二是一级消力池右岸躺坡改造。考虑一级消力池右岸躺坡与上、下游形成较大程度突变的特点，采用了混凝土填坡空腔加固处理方案，即在一级消力池右岸用混凝土填坡，使一级消力池右岸边坡与下游尾渠段右岸边坡保持平顺连接。混凝土填坡以一级消力池右岸边坡坡脚线为基线，以下游尾渠段右岸边坡断面为基面，将一级消力池护坡用混凝土回填至高程100.00米，再按1∶2.0坡比向右岸起坡，起坡顶高程按100年一遇洪水时相应一级消力池水位107.00米控制。为减少填坡混凝土工程量，在填坡内部设置4.0米×4.0米空腔，空腔顶部设半径2.5米、矢高比4∶1圆拱，以改善应力条件；空腔之间以厚1.25米立墙间隔。立墙与老混凝土面连接时，先将原护坡面层混凝土凿除5厘米至新鲜混凝土面，并布设直径20毫米、间距1米、长80厘米的锚筋。为加强填坡混凝土的整体性，填坡纵向不分缝，横向分缝按原护坡分缝位置控制，缝距16.5米。

三是护坦加固和排水系统修复。为充分利用修补材料的优点，对陡槽段桩号1+040.00～1+070.00之间的全部护坦、桩号1+070.00～1+440.00之间剥蚀较为严重的护坦以及二级挑坎阻滑板采用不锈钢纤维混凝土加固。排水系统修复采用了改变出溢点，并降低出溢点高程的自动抽排系统，工程措施为在桩号1+070.00断面设置碎石排水体和排水孔，拦截地下渗水，将其集中到桩号1+120.00左岸集水井中，利用自动抽排系统，将渗水排至主坝下游坝脚排水沟中。在距离左岸坡脚11.40米位置设宽1.4米、高2.1米的城门洞型纵向排水廊道，至桩号1+120.00后，沿垂直左边墙方向设同样断面型式和尺寸的横向排水廊道与边墙下的集水平洞相连，穿过边墙12.8米处与直径2米排水竖井连接。竖井内安装2台QS100157.5型潜水泵，1台工作，1台备用。设计抽排启动水位为105.00米，抽排死水位为102.29米。为便于管理，在竖井上方设5.0米×5.0米的控制管理室。

四是二级消力池右岸出口冲刷处理。二级消力池右岸出口冲刷采用抛石防护处理。处理方法：以正常溢洪道右岸出口轮廓线为基线，将右岸出口95.00～100.00米高程冲刷部位用块石抛护，块石单块重量要求大于300千克。

五是与闸门、启闭机更新改造配套的土建工程。主要工程有闸墩加高、启闭机室改建和公路桥改建。闸墩加高是将桩号1+020.00～1+032.00之间的闸墩顶部由高程125.00加高至129.00米，桩号1+032.00～1+033.10之间的闸墩顶部由高程125.00米加高至127.70米，以适应新建启闭机室和工作便桥的需要。加高的闸墩共有9个，包括新堰的1个1.5米厚边墩、5个2.8米厚的中墩、新、老堰之间的1个5米厚中墩、老堰的1个2.8米厚中墩和1个1.8米厚边墩。启闭机室改建是将原启闭机室全部拆除重建，新建表孔启闭机室位于加高后的闸墩顶部，共有7间，其中6间各宽2.6米，1间宽4.8米，表孔启闭机室长度均为7.14米，高4.4米，为砖混结构。新建底孔启闭机室1间，位于新建底孔机架桥上，长14.25米，宽6.88米，高4.2米，为轻型钢结构。另外，在正常溢洪道右侧新建1座柴油机房，新建柴油机房为两层小楼，一层为柴油机室，二层为管理用房。公路桥改建是将原汽 13级的T梁结构钢筋混凝土桥全部拆除，在原位置重建1座荷载标准为汽 20级设计、挂 100级校核的简支T梁结构钢筋混凝土桥。新建公路桥按双车道布置，桥宽为净10米，桥面采用混凝土铺装，上下游设混凝土栏杆。全桥共8孔，每孔净跨度12米，全长130米。

六是正常溢洪道金属结构设备制造与安装。正常溢洪道金属结构设备主要包括溢洪道弧形工作闸门和液压启闭机、泄洪底孔工作闸门和固定卷扬机及底孔事故检修闸门和固定卷扬机。表孔启闭设备为2×1000千牛后拉式液压启闭机。该启闭机与闸门布置为一门一机，8孔闸门配置8台启闭机。6～7号启闭机共用1套液压泵站，其他各台启闭机均设独立液压泵站，每个泵站设2套电动机油泵组，互为备用。闸门操作方式为动水启闭。表孔弧形闸门用于水库泄洪，为防止冬季水库结冰对闸门造成危害，在弧形闸门前设有潜水泵防冰冻装置。底孔坝段共2孔，设有平面工作闸门及事故检修闸门各2扇，闸门采用平面定轮钢闸门。平面工作闸门启闭机及事故检修闸门启闭机均采用固定卷扬式机，平面工作闸门启闭机2台，容量为2×400千牛，闸门与启闭机由拉杆连接，操作条件为动水启闭。事故检修闸门启闭机2台，容量为2×250千牛，操作条件为动闭静启，门上设充水阀平压。

正常溢洪道弧形钢闸门

七是正常溢洪道供电系统更新。正常溢洪道设置两个10千伏进线电源，该电源引自黄壁庄变电站的432号与433号出线回路。在正常溢洪道配电室设置2台S9200kVA 10/0.4kV的电力变压器与电源进线组成单元接线，并将2×120千瓦柴油发电机组作为应急备用电源，三个电源构成 “工作—备用—应急备用”的供电方式。两台变压器互为备用。在0.4千伏低压母线进线侧，三路电源设置自动切换装置，当工作变压器事故跳闸时，自动投入备用变压器，而当两台变压器均事故退出时，备用柴油发电机组自动投入运行。0.4千伏采用单母线不分段结线，低压配电屏出线回路以一对一的供电方式向用电负荷供电。正常溢洪道设置照明专用高压开关柜，柜内设有变压器，供室内外照明。照明采用380伏/220伏三相四线制供电系统，根据设备照明要求选用灯具及照明方式，以满足运行及操作的要求。在正常溢洪道工作桥旁安装高度为25米的圆球形高杆灯，作为室外及闸门监控的照明。

加固后的正常溢洪道上游

八是观测设施。正常溢洪道共布设渗压计19支，其中12支扬压渗压计、7支绕堰渗压计，在闸室上下游布设竖向位移和水平位移测点各9个。

九是堰面及闸墩缺陷处理。堰面及闸墩缺陷处理主要是上游堰面、闸墩及底孔三部分的剥蚀和裂缝处理，共计处理剥蚀面积380.32平方米，裂缝7条，剥蚀深度一般在20～50毫米，局部达到60毫米，裂缝深度在30～50毫米之间。施工时采用人工结合风镐凿除松动混凝土至新鲜混凝土面，周边凿3厘米深嵌固槽。基层用高压水冲洗干净，涂丙乳净浆一道 （0.2毫米），丙乳砂浆分层涂抹，分层厚度1～2毫米，分层施工间隔时间2～3天，层间刷净浆增加黏结性，并在面层砂浆抹完后涂面层浆一道。每层施工后及时覆盖塑料薄膜保湿，24小时后洒水养护。裂缝处理采用常规方法，凿成V形槽，丙乳砂浆添缝。

五、非常溢洪道闸门改建

1998年开始进行的除险加固工程项目中未包括非常溢洪道部分，2001年7月，水利部水工金属结构安全检测中心通过检测认为，非常溢洪道工作闸门和部分启闭机已不能正常运行，建议更换全部闸门，并更新左边3台启闭机，对其他启闭机进行检修保养。考虑本工程的重要性和实际情况，不仅影响水库泄洪，而且会危及大坝安全，2001年，黄壁庄水库除险加固工程进行了调概，非常溢洪道工作闸门和部分启闭机的改建列入调概项目，随除险加固工程一并实施完成。

该工程实施分3个标段。其中因度汛需要检修门槽改建，包含在新增非常溢洪道土石方开挖及非常溢洪道检修门槽改建标中，于1999年2月28日开工，1999年6月8日完成检修门槽改建工程；检修叠梁门、门机制安及安全监测包含在非常溢洪道金属结构设备制造、安装及相关工程，于2001年6月30日开工，2003年10月26日完工；其他施工项目如11孔工作闸门改建，3台启闭机更新，启闭机室、桥头堡、柴油机房改建，机电设备更新及完善，消力池抛石、排架柱装修等项目均包含在非常溢洪道闸门改建工程中，2001年12月30日工程正式开工，2003年11月15日完工。完成的主要工程量为：混凝土浇筑2023.21立方米，钢筋制按34.616吨，闸门及埋件制按1137.976吨，启闭机制按99.867吨，渗压计安装15支，下游抛石530立方米。

非常溢洪道闸门改建的主要内容：

一是金属结构改建。金属结构设备主要包括溢洪道平面工作闸门及固定卷扬式启闭机、叠梁检修闸门及单向门式启闭机。原非常溢洪道11扇工作闸门及部分埋件得到更新改建。改建后工作闸门仍采用平面定轮钢闸门，闸门尺寸为7.8米×12米-17.84米 （宽×高-水头），共11扇。闸门分3节，每节设置4个简支轮，闸门采用前封水型式，门叶结构材料为16Mn钢。工作闸门主轨埋件为铸钢轨道，锈蚀轻微，质量较好，强度能够满足使用要求，未进行更换，仅对底坎、门楣、上游埋件进行了更换。对9号孔、10号孔、11号孔3台2×1000千牛固定卷扬机进行了更新，更新后的3台固定卷扬机容量为2×800千牛，扬程为18米。未更换的8台启闭机增设了闸门开度仪，对已经损坏的机械式荷载限制器行程开关予以更新，传动系统进行了检修保养。为防止冬季冰冻使闸门承受冰压力，工作闸门前设置吹冰设备。采用潜水泵，用高压水流扰动法防止闸门前结冰。

对检修闸门及启闭设备进行改建，改建后检修闸门采用露顶式平面滑动叠梁钢闸门，闸门尺寸为7.8米×10.5米-10米 （宽×高-水头），共2扇，11孔共用，每扇闸门分5节，每节高2.1米，材料均为Q235B钢。启闭设备采用1台2×100千牛单向门机，扬程22.00米，门机与闸门通过机械自动抓梁连接，闸门操作条件为静水启闭，平压方式为小开度节间充水平压。

二是配套土建工程。新建启闭机室为11孔联通的 “一”字形建筑，单形框架结构，建筑面积共630平方米。基础为下部机架桥平台梁，利用旧启闭机室拆除后留下的构造柱钢筋作为新建启闭机室框架柱的锚筋，外墙为砌块砌体围护墙。外墙装修为面砖和玻璃幕墙隔间设置，左侧与桥头堡相连，右侧有配电室相衬。新建桥头堡为七层框架结构，建筑面积共170平方米。在五层设一连廊与新建启闭机室相接，作为进入启闭机室的交通走廊。基础为原桥头堡的桩基础，外墙为砌块砌体围护墙，外墙装修为面砖。新建柴油机房、值班室及办公室为二层砖混结构，建筑面积共120平方米。一层为柴油机房和值班室，二层为办公室，内外装修与新建桥头堡相同，二层屋面为上人屋面，且与桥头堡有交通联系。

三是其他工程。①机电设备更新。非常溢洪道与新增非常溢洪道共用1套供电系统及1个配电室。两个10千伏进线电源分别引自黄壁庄变电站的432号与433号出线回路。在配电室设置2台S9 400kVA 10/0.4kV的电力变压器与电源进线组成单元接线，并将2×160千瓦柴油发电机组作为应急备用电源，3个电源构成工作—备用—应急备用的供电方式。两台变压器互为备用，在0.4千伏低压母线进线侧，三路电源设置自动切换装置，当工作变压器事故跳闸时，自动投入备用变压器，而当2台变压器均事故退出时，备用柴发电机组自动投入运行。0.4千伏出线回路采用一对一的供电方式，启闭机室内每台启闭机旁设有现地控制屏，对各自的启闭机进行操作和控制。设置照明专用高压开关柜，柜内设有变压器，供室内外照明。照明采用380/220伏三相四线制供电系统，根据设备照明要求选用灯具及照明方式，以满足运行及操作的要求。在工作桥旁安装高度为30米的飞碟形高杆灯，作为两个建筑物的室外及闸门监控的照明。②消力池抛石。为增加闸室下游的抗冲刷能力，将拆除的旧混凝土闸门进行分解后分块抛投至挑坎后消力池中。③安全监测布设。在闸墩上沿排水廊道下游（桩号A2+092）设1排纵向扬压力观测断面，沿上、下游方向 （Z0+025、Y0+025）设2个横向扬压力观测断面9支渗压计，在左岸共布设6个绕堰渗流观测点6支渗压计，共设15个渗压计。在上游侧每隔一个闸墩各设1个水平位移观测点，共6个测点。原22个垂直位移标点由于新增非常溢洪道施工，将右边第一个闸墩上游垂直位移测点损坏，故现有垂直位移测点21个。

六、新增非常溢洪道

黄壁庄水库除险加固前的防洪标准为2000年一遇 （审定批准的古洪水成果），根据当时的防洪标准，要达到可能最大洪水的防洪保坝标准，需新建非常溢洪道1座。

新增非常溢洪道是黄壁庄水库除险加固工程中唯一一座新建的Ⅰ级水工建筑物，由进水渠 （包括进口段上游防渗板、翼墙）、闸室 （包括出口段消能防冲工程）、护坦和尾渠四部分组成。新增非常溢洪道设计洪水标准500年一遇，设计洪水位125.84米；校核洪水标准10000年一遇，校核洪水位128.0米；正常蓄水位120.00米。主要建设内容：土石方开挖、基础处理、混凝土浇筑、砌石、土方回填、金属结构制作安装和防腐、机电安装及房建工程等。

新增非常溢洪道施工

新增非常溢洪道位于原非常溢洪道右侧，两者相距20米。1998年8月31日，进入施工前期准备。1999年1月14日开工，2002年6月3日完工。完成的主要工程量见表3 1。

根据初步设计审查意见和整体水工模型试验成果，以及施工开挖中地质条件的变化情况，新增非常溢洪道在技施阶段作了一些设计变更，主要在工程总体和结构设计两个方面。

一是工程总体布置方面。新增非常溢洪道与老非常溢洪道之间的距离初步设计布置方案中定为40米。两者采用椭圆裹头连接。由于新增非常溢洪道位于进水渠弯道段的右侧凸岸，经水工模型试验发现，过堰水流流态较差，因此将两非常溢洪道之间的距离缩小至20米，过堰水流流态有所改善，闸前横向水位差有所减小，改善了闸孔胸墙处明满流交替的状态。

新增非常溢洪道纵向围堰原设计基坑施工为重力式浆砌石结构，由于新老非溢之间距离由40米缩为20米，纵向围堰断面相应缩小。经优化设计，将临时性的基坑纵向围堰改为永久性的导水墩，纵向围堰的建筑材料由浆砌石改为混凝土，省去了围堰的拆除时间及建裹头的时间和费用，简化了施工工序，并使闸前的水流形态进一步改善。

由于新增非常溢洪道闸室向原非常溢洪道闸室方向移动了20米，因而新增非常溢洪道闸室段坐落在石英片岩、千枚岩和石英片岩互层上的范围增大了，坐落在千枚岩破碎带上的范围减小了，基岩风化线略有提高，基岩总体情况略有好转，据此闸室段新增非常溢洪道中心线以左部分建基面抬高了1米，以右部分的齿槽抬高了2米，挑坎及护坦段的建基面也抬高了1米，减少了工程量，由于齿槽千枚岩前部破碎带的存在，基础岩石较差，在开挖时将破碎带局部深挖了1～1.5米；新增非常溢洪道进口右侧圆弧形翼墙优化后的起弧点向老非常溢洪道方向移动了20米，向上游方向移动了25米，同时新、老非溢两深槽之间的夹角由15°调整为10°；尾渠布置也作了相应修改，即将尾渠的后半部形成弧形段，与原非常溢洪道尾渠右岸的老河沟连接，以利用老河沟，减少尾渠的开挖工程量。

为防止下游右岸岸坡遭受水流淘刷，在桩号2+126.00处设置垂直水流方向的横挡墙，后移至桩号2+137.50处修建；在高程105.00米以上采用混凝土护坡，对混凝土护坡以上部分的边坡采用混凝土块护砌。

二是在结构设计方面。新增非常溢洪道闸室堰体长度为37米，在岩体和闸墩中间部位设置了施工宽缝，宽缝内设键槽和插筋；由于闸室基岩较破碎，因此采用挂网喷浆予以加固，防止塌滑现象；为减少对基岩的单位压力，将高程105.00米以下的右边墩底宽由15米增大到16.5米，同时对高程101.5米以下的墩体外侧用混凝土满槽回填，以减少侧向土压力，增强右边墩的整体稳定性。

将主坝改为与新增非常溢洪道右岸直翼墙相接，且将直翼墙插入主坝内6.5米，减少了主坝坝体填筑量及翼墙的混凝土工程量。

新增非常溢洪道公路下游边坡，施工中改为15厘米厚的正六边形预制混凝土块护面，并在路边设置了栏杆，改善了安全保护和外观条件。

工程施工方面主要包括以下几项：

一是土石方开挖。土石方开挖包括进水渠开挖、尾水渠开挖、闸室段开挖三部分。进水渠开挖包括土方开挖与石方开挖。土方开挖按先下游后上游的顺序由上而下分层实施，平均挖深约14米，最大18.7米，最小0.5米。以机械为主，人工为辅，划分成多个作业面自上而下分层开挖，层厚2.5～3.0米。各层开挖中或完成后，均用1.0米挖掘机配合人工及时削坡，做到开挖面和坡比满足设计要求。石方开挖集中在桩号1+180.00～1+725.00之间。施工中根据岩层厚度、岩性，人机配合分层开挖。千枚岩岩性较弱，由挖掘机直接开挖；大理岩致密坚硬，先钻爆，再用挖掘机配合自卸汽车完成。尾水渠开挖施工方法同进水渠。闸室段开挖包括一般石方开挖和保护层开挖。一般石方开挖采用毫秒微差技术和梯段爆破、分层开挖的方法，并进行了爆破试验。采用导爆管非电起爆系统，即在孔内用高段位毫秒级导爆管、雷管起爆炸药，孔外用低段位毫秒级导爆管、雷管控制单响药量及起爆顺序。保护层开挖，在建基面上留2米厚的保护层，保护层开挖采用分层开挖方法，共分三层，第一层、第二层均采用手风钻钻孔，毫秒微差梯段爆破法爆破。

二是混凝土工程。主要项目有混凝土导水墙 （兼作纵向围堰）、闸室底板、溢流面、防渗板、闸墩、圆弧翼墙和下游左右挡墙等部位的混凝土。特点是溢流面以下为大体积混凝土，过流面表层有约0.8米厚为相对较高标号混凝土，其余部分均相应较低，即在同一仓内要求有两个标号的混凝土。混凝土施工主要采用拌和站搅拌、皮带机运输，缓降漏斗直接入仓的方案。为避免混凝土内外温差过大，不同部位采取了不同的养护方法。防渗板采用已浇混凝土面上保持5厘米左右的注水养护，斜坡面及二期混凝土采用塑料管钻小孔长流水养护，溢流面采用喷洒养护剂再加草帘喷水养护。

三是金属结构及机电设备方面。金属结构设备主要包括溢洪道弧形工作门及液压启闭机、叠梁检修门及单向门式启闭机。新增非常溢洪道单孔尺寸为12米×12米，闸墩顶高程127.50米，闸墩厚度为4米，闸室宽度为76米，堰顶高程108.00米。设有潜孔式弧形工作钢闸门，闸门尺寸为12米×12米-17.84米 （宽×高-水头），共5扇。弧形闸门面板外缘半径16米，设计水位125.84米，闸门总水压力约2040吨，弧形支绞采用球绞型式。

启闭机为2×1600千牛后拉式液压启闭机，该启闭机与闸门布置为一门一机，5孔闸门配置5台启闭机。选用进口密封件，每台启闭机配有一个泵站，每个泵站设有2套泵组，互为备用。检修闸门为露顶式平面滑动叠梁钢闸门，闸门尺寸为12米×10.5米-10米 （宽×高-水头），共一扇，5孔使用，闸门分5节，每节高2.1米。材料均为Q235B钢。检修闸门平时锁定在其门槽上方。启闭设备采用一台2×100千牛单向门机，扬程22.0米，轨距3.0米，门机与闸门通过机械式自动抓梁连接。闸门操作条件为静水启闭，平压方式采用潜水泵充水平压。闸门操作方式为动水启闭。启闭机采用双电源动力保证措施。

四是观测设施方面。新增非常溢洪道于2002年4月埋设12支坝基扬压渗压计；2000年3月至2001年2月在右岸埋设7支绕堰渗压计；在桩号H0+088.9、H0+136.9处设2个温度和宽缝监测断面，每个断面设5支温度计和4支测缝计；在每个闸墩下游设1个水平位移测点，共6个测点，每个闸墩上游设1个竖向位移测点，共6个测点。

七、工程管理自动化系统

工程管理自动化系统包含了闸门监控系统、大坝安全监测系统、水情自动测报系统、水库监控中心、河北省水利厅监控中心与岗、黄之间的数据语音综合通信系统。闸门监控系统以实现正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道和重力坝灌溉洞的集中控制和远方控制；大坝安全监测系统实施采集大坝及溢洪道水位、应力应变等参量，提供测值预报，进行视图分析，描绘趋势曲线；水情自动化系统实施采集和处理黄壁庄—岗南流域范围内遥测水文数据，提供预报调度方案；黄壁庄水库监控中心将各子系统连接成局域网，以实现资源共享、数据共享、功能互补、综合管理；通信系统以完成水库的调度通信和行政通信。

自动化管理设施

一是闸门监控系统。闸门监控系统采用计算机集中控制与远方监控组成的分层分布开放式系统，由闸门监控中心、闸门集中监控单元组成。闸门监控系统的范围为水库枢纽所属几个闸门组的集中控制和远方控制，包括8个正常溢洪道表孔及2个底孔、11孔非常溢洪道及5孔新增非常溢洪道、1孔重力坝灌溉洞等闸门控制、信号检测。闸门监控系统共设置1个闸门监控中心，3个闸门集中监控单元 （连接26个现地控制单元）。闸门监控系统主要工程量见表3 2。

二是大坝安全监测系统。大坝安全监测系统的监测内容：主坝、副坝、重力坝、正常溢洪道、新增非常溢洪道等处的坝基渗水压力、绕渗、坝体渗水压力、应力应变等与大坝安全密切相关的参量。系统共设置16个现地监测单元，一个大坝安全测控站。具体情况如下：1个大坝安全测控站，位于黄壁庄水库监控中心；16个现地监测单元：副坝9个，重力坝1个，正常溢洪道1个，主坝2个，非常溢洪道1个，新增非常溢洪道1个，监控中心1个，通信连接，采用光纤传输方式。

三是水情自动测报系统。水情自动测报系统由3个中心站、1个维护管理中心站和34个遥测站组成，采用超短波Inmarsat C混合组网通信方式。遥测站包括14个卫星遥测雨量站、10个卫星遥测水文站、2个超短波遥测雨量站、7个超短波水文站和1个超短波水位站。此外，在水情测报系统的基础上，开发了洪水预报调度子系统，系统能自动提取遥测数据库中实时降雨，根据洪水预报模型制作入库洪水预报。洪水预报模型有常规模型、新安江三水源模型和河北雨洪模型3种，预报作业后对预报成果进行分析比较。根据洪水预报成果制作洪水调度方案，调度方案有2种生成方式：①规划调度方案，按系统默认的调度方案生成；②交互式调度方案，根据调度人员的经验，按泄常量、不同闸门的开启组合生成调度方案，还可以对不同的调度方案按模糊优选原理进行优选。

水库监控中心

四是水库监控中心系统。监控中心将工程管理自动化3个子系统连接成局域网，并通过数据语音综合通信系统与岗南水库和省水利厅连接成滹沱河流域远程监控系统，实现资源共享、数据共享、功能互补、综合管理及优化调度。水库监控中心实现了管理自动化系统的各个子系统的连接，达到了各个子系统独立运行，联合运用、数据共享的目标，形成了水库工程管理自动化系统和办公管理信息系统联网，系统的可靠性、可利用率、可操作性、可伸展性和系统安全等性能指标优良，能基本满足水库防洪调度及正常管理运用的要求。

五是通信系统。通信系统由外部通信和内部通信构成。外部通信以中继线形式接入市话网络，利用微波、超短波设备完成对省防汛抗旱指挥部的防汛通信。内部通信采用音频电缆传输方式，设置一部数字程控调度机，经过配线箱，以通信电缆连接至分布在各个枢纽建筑物的分线盒，由分线盒连至各个用户分机。

八、管理设施更新

管理设施更新工程的主要建设内容为主坝路面、副坝路面、副坝坝后路面改建，主副坝供水管路及泵房，主副坝坝顶照明，副坝管理房等项目。其中主坝坝顶路、坝脚路、坝顶至新非下坝路、进养殖场路以及水库管理局至正常溢洪道之间的路面，长3562.8米；副坝坝顶路、坝脚路及水库管理局至电站重力坝北端路面，长12833米；副坝坝后路面改建包括副坝坝后减压沟下游侧及桩号6+135～7+065坝脚路，总长6810米；副坝供水管路及泵房工程的管道位于桩号0+425～5+800坝脚路下游平台，两座加压泵房分别位于桩号4+220及桩号2+718处；主副坝坝顶照明工程主要包括223套高压钠柱灯、18套投光灯、2套高杆灯、98110米照明通信电缆及导线敷设、7台变压器安装等。此工程于2003年1月8日开工，2004年6月30日完工。主要工程量见表3 3。

施工情况如下所述。

一是主坝路面。水库除险加固前，由于防洪标准低，在主坝左端桩号1+150～1+350坝体内设置的16个砖砌炸药室，直径1.2～1.3米，如遇超标准洪水炸开此段坝体泄洪，保证副坝度汛安全。水库除险加固工程实施后，新增非常溢洪道增加了泄洪能力，水库达到了10000年一遇校核防洪标准。为彻底消除可能存在的隐患，确保大坝运用安全，经设计单位论证，并上报水利厅批准，结合2003年汛前坝顶路面施工，将药室采用低标号混凝土进行回填封堵。主坝坝顶公路起点桩号0+156.038，终点桩号1+916.6，全长1760.56米，路面净宽7.0米，路面高程128.7米。下游侧设有间隔式浆砌石路缘石。坝脚公路桩号0+537～1+500，全长963米，路面净宽6米，路面高程110～124米。坝顶公路和坝脚公路的路面结构为下铺30厘米厚 “二八”灰土，上铺6厘米厚沥青混凝土路面。为连接坝顶与坝脚路，分别在桩号0+245.68和1+730处设有下坝路，进生态园路全长212.63米。

二是副坝路面。副坝坝顶公路起点位于重力坝南端，终点与石闫公路连接 （桩号0+264～7+078），全长6814米，路面宽度为6米，塌坑段 （3+994.58～4+178.82）渐变加宽路面。在坝顶公路下游侧设置防护墩。坝脚公路起点桩号为0+320，终点桩号6+132，全长5812米，路面宽度7米。坝顶公路和坝脚公路的路面结构为下铺25～35厘米不等厚度石灰稳定土基层，上铺2厘米细粒式沥青混凝土，最后铺4厘米中粒式沥青混凝土面层。上坝路是坝脚公路通往坝顶公路的连接路，全线共有5条宽度为4米，长度不等，为26厘米厚水泥混凝土路面。电站路 （管理局门口至电站重力坝北端）路面结构为20厘米厚水泥碎石垫层，22厘米水泥混凝土面层。

副坝坝顶路面

坝后公路桩号0+000～6+810，全长6810米，路面厚度20厘米。其中将基础破坏严重的1706米全部挖除，从路基处理至基层混凝土和混凝土路面全部改建，损坏较轻的路面，在原路基上增建混凝土新路面，从0+000～5+767全路段浇筑混凝土新路面，5+767～6+000由于原混凝土路面较好，只进行了表面清理，对道路两侧进行了回填夯实，上游侧每隔30米设一干砌石排水槽。坝后公路桩号6+000～6+350下游侧设直径50厘米排水管，将路面和坝坡雨水汇集后送入副坝坝后排水沟。沿排水管每50米设一个600毫米×800毫米砖砌集水井，井内抹水泥砂浆，井口设铁篦子，并与井壁连接牢固，共设六个集水井。

三是副坝供水管路及泵房。在桩号0+425～5+800坝脚公路下游压坡平台上埋设一条主供水管道，每隔50米布设一个阀门井，从主管路分支一定数量灌溉井。同时在桩号2+718、4+220处建造两座加压泵房。

二十里坝顶路灯

四是坝顶照明。坝顶照明灯具装设在防浪墙的混凝土基座上，间距40米。主坝桩号0+156～1+913防浪墙上设海鸥灯45套，照明灯具功率为2×250瓦。在桩号1+050坝脚处设置1台80千伏安箱式变电站。副坝桩号0+270～6+131防浪墙上设双叉高压钠灯148套，每盏功率为250瓦。在坝脚、坝顶处共设置80千伏安箱式变电站6个，自左至右桩号依次为0+598、1+655、2+610、3+620、4+660、5+625。箱式变电站外形为仿古建筑式，壁板采用2毫米厚铝合金喷漆彩板。2套高杆灯分别安装在正常溢洪道、非常溢洪道等处。

水库文化墙

五是副坝弧形彩钢大棚。在桩号2+067.017和3+760处，利用原混凝土拌和站改建成2个弧形彩钢大棚。

六是副坝绿化带护栏。为便于管理使用，桩号0+255～5+660区间长5405米，由单孔长3.0米、高1.6米铁丝网围栏连接而成，桩号5+660～6+135区间长525米为砖围墙。

七是管理房、值班室。副坝平台桩号2+744（管理处2）和4+213（管理处1）处设管理房两个，桩号1+043、2+198、6+100处设值班室3个。

八是下游压坡平台整治工程。下游压坡平台工程主要包括绿化带、平台平整施工。绿化带填筑施工包括绿化带顶宽4.0米。施工时，用推土机将绿化带部位的杂草、乱石等清除并压实。采用挖掘机挖取土料，分层铺料，分层碾压。坡面采用机械粗削，人工修整。平台平整施工采用推土机按设计高程将平台整平。表层含石量高的土料运至平台低洼处填埋并压实，剩余土料集中堆放。

九、环境治理与水土保持

由于副坝防渗墙的施工、新增非常溢洪道的开挖、原有建筑物的加固处理和修建临时工程等，扰动了表土结构，形成了大量弃土弃渣，破坏了水库工程区域原有的地貌和植被，导致土体抗蚀指数降低，土壤侵蚀加剧。因此，在国家发改委批复的黄壁庄水库除险加固工程概算中，增加了环境保护与水土保持工程项目。

环境治理与水土保持工程分一期和二期工程。主要工程内容：主坝、副坝及管理处（马鞍山）的土方整理回填、苗木种植、马鞍山瀑布工程及主坝下游压坡平台、新增非常溢洪道道路外侧弃渣场、副坝弃渣场、新增非常溢洪道下游岸坡防护、正常溢洪道右岸弃渣场水土保持项目和副坝压坡平台、新增非常溢洪道引渠右岸护坡水土保持项目的种植工程等项目。其中一期工程于2003年3月24日开工，2004年6月22日完工。完成工程量见表34和表35。

副坝下游坡绿化

生态花园 绿草茵茵

花草相依 水天相长

由于受到种植季节影响，副坝压坡平台绿化 （桩号1+650～6+000）、新增非常溢洪道引渠右岸护坡种植未能及时实施，因此将此项工程列入二期水土保持工程项目。二期水土保持项目由水库管理局负责实施和管理，管理局于2005年10月底完成了土地平整，2006年4月上旬完成苗木栽植。在二期水土保持项目施工中，管理局从土地翻整、树苗选购、树坑开挖到植树、浇水管护等，各个工序都严把质量关。其中副坝平台共翻整土地320.5亩；副坝种植各种树苗26106株，其中乔木15030株，花灌木11076株；新非引渠右岸种植乔灌木520株，机械、人工挖树坑26176个。工程投资404535.55元，其中土地翻整105000元，购置苗木款176458元，挖树坑、种植、管护等费用123080.55元。

十、水库下游用水补偿工程

由于黄壁庄水库副坝基础渗漏是水库副坝下游地区地下水的重要补给来源之一，除险加固工程中副坝垂直防渗墙工程的实施，对副坝下游地区的地下水补给产生了一定的影响，造成地下水位下降，水量减少，影响到附近的工农业生产，为此需对地下水受影响地区进行补水。

通过分析，确定了黄壁庄水库副坝防渗墙的影响范围，分为严重区、较严重区及较弱区。补偿范围为严重区和较严重区。严重区位于副坝坝后7千米范围内，石津渠以西、闫同村以北，区内地下水在截渗1年后埋深降幅都大于3米，靠近副坝处最大可达20米；较严重区位于坝后7～14千米，地下水降落漏斗西北边缘以外，滹沱河以西，地下水降幅0.5～3米。影响区范围内包括40个村镇 （其中严重区22个，较严重区18个），人口74852人 （其中严重区38438人、较严重区36414人），耕地68652亩 （其中严重区26882亩，较严重区41770亩），影响区用水大户是农业。

黄壁庄水库除险加固下游用水补水工程：计三渠渠首灌溉节制闸更新改造，计三渠引水口段位于重力坝下，计三渠引水口至计三渠进口闸之间的引水洞，施工中对渠底浆砌石进行了改建，由浆砌石改为了混凝土，对进口闸进行了重建；计三渠干渠扩挖4260米；新建暗涵318.5米；计三渠干渠险工段衬砌加固4000米；建渡槽6座，更新及改造水闸6座，增加闸23座，建设道桥16座；源泉渠二支渠扩建1273米和斗渠新建2948米；打生活用水井40眼；打观测井20眼。

第四节 副坝塌坑处理

1999年10月至2002年11月期间，在副坝防渗墙施工中先后共发生过7次塌坑，除5号塌坑位于桩号2+848～2+861外，其余塌坑均发生在桩号4+026～4+360之间，长度约330米的范围内。历次塌坑情况见表3 6。

1号塌坑：1999年10月22日，中心桩号4+316.3发生塌坑。地表塌坑大小：顺坝轴线方向长度30.5米，垂直坝轴线方向长度22.5米 （导向槽轴线上游11.5米，下游11米）。塌坑影响范围：顺坝轴线方向长度83.5米，垂直坝轴线方向长度33.2米。地表塌陷深度5.2米，坍陷方量732立方米。

2号塌坑：2000年5月22日，中心桩号4+130.7发生塌坑。地表塌坑顺坝轴线方向长度40米，塌坑影响范围：顺坝轴线方向长度100米，地表塌陷深度5.8米。

副坝塌坑处理

3号塌坑：2000年9月3日，中心桩号4+062.7发生塌坑。地表塌坑顺坝轴线方向长度10.5米，垂直坝轴线方向宽度10.3米 （防渗墙轴线上游5米，下游5.3米）。塌坑影响范围：顺坝轴线方向长度50.8米，垂直坝轴线方向宽度31.5米。地表塌陷深度7.3米，塌陷方量700立方米。

4号塌坑：2001年5月1日，中心桩号4+126.7发生塌坑。地表塌坑顺坝轴线方向长度34.8米，垂直坝轴线方向宽度30.6米 （导向槽轴线上游14.4米，下游16.2米）。塌坑影响范围：顺坝轴线方向长度96.8米，垂直坝轴线方向宽度66.9米。（导向槽轴线上游26米，下游40.9米）。地表塌陷深度8.78米，坍塌方量2500立方米。

5号塌坑：2001年10月5日，中心桩号2+848（02槽）和2+861（04槽）发生塌坑。02槽孔和04槽孔彼此相邻，地表坍塌轮廓线虽不相连，但底部砂层相互影响贯通，因此根据坍塌部位划分为一体，称为5号塌坑。地表塌坑大小：02槽孔处的塌坑顺坝轴线方向长度13.3米，垂直坝轴线方向宽度15.5米，塌陷可见深度3.5米，04槽孔处的塌坑顺坝轴线方向长度9米，垂直坝轴线方向宽度6米，塌陷可见深度3米。

6号塌坑：2002年3月4日，中心桩号4+088.7发生塌坑。地表塌坑顺坝轴线方向长度46.2米，垂直坝轴线方向长度53.5米，地表塌陷深度12.1米，坍陷方量3900立方米。

7号塌坑：2002年11月11日，中心桩号4+050.7发生塌坑。地表塌坑顺坝轴线方向长度5.4米，垂直坝轴线方向长度4.7米，地表塌陷深度1.28米，坍陷方量320立方米。

副坝防渗墙施工过程中塌坑的发生，引起了各级领导、专家和有关部门的高度重视，从1号塌坑开始，先后召开过十余次不同级别和规模的专家咨询论证会，分析讨论产生塌坑的原因和机理，研究预防塌坑的方法和塌坑处理措施。根据有关专家意见和对地质、施工情况的分析，认为产生塌坑的原因主要有以下几个方面：

一是地层中存在浆液和细颗粒流失的通道。副坝地层地质条件非常复杂，不良工程地质问题较多，其中卵石层、卵石层与碎石层接触带、含碎石黏土层与基岩接触带以及裂隙和岩溶发育的基岩部位为严重漏浆层位，卵石层局部疏松或有架空现象，卵石层下部与基岩顶部有集中强渗漏带，基岩节理裂隙发育并有溶隙、溶槽、溶洞等。塌坑坝段基岩以大理岩为主，大理岩和千枚岩互层为辅，在塌坑段进入岩层的56个钻孔中，发现溶洞的孔数占总孔数的28.57%，钻孔岩溶发育率4.6%，表明该段属岩溶发育地段。地质勘查资料亦表明，溶洞或溶蚀裂隙分布高程不等，局部连通较好。钻孔揭露基岩内溶洞发育，最大洞径6.5米，钻探及物探均未发现地下暗河，但钻探及物探均表明基岩水与上部孔隙水有良好的水力联系。在防渗墙施工过程中，当槽孔与强渗漏带或溶洞连通时，会导致突发漏浆和细颗粒流失，形成一定范围的坍塌。从几次塌坑发生的过程来看，每次塌坑发生前均有严重漏浆现象，尽管漏浆的部位有所不同，严重漏浆是产生塌坑的主要原因之一。

副坝地基中分布的含碎石土层，在施工中漏浆情况较为少见，而在6号塌坑施工中，该层位漏浆较为严重，勘探中亦多见漏浆现象，推测在该范围内碎石黏土层下部疏松，而基岩顶部溶蚀或裂隙发育，并在一定范围内形成渗漏通道，造成含碎石黏土层局部漏浆，并逐渐扩大破坏范围，形成一定范围的软土。施工资料反映，在碎石黏土层与基岩接触带漏浆过程中，反复漏浆的位置会随着堵漏向上发展，也可间接说明集中渗漏对碎石黏土层的破坏。

二是存在易失稳的地层。塌坑段地层结构从上至下依次为坝体土、坝基土、砂层、卵石层、含碎石黏土层和基岩。砂层层厚在20米左右，多呈稍密～中密状态，局部呈疏松状态，稳定性较差，在发生严重漏浆时，极易随泥浆和渗流由渗漏通道流失，造成地层脱空失稳发生坍塌；坝体土和坝基土质量不均，局部软弱，长时间浆液析水浸泡会发生抗剪强度降低、性能恶化、孔壁失稳等情况。勘探表明，卵石层在塌坑后层位基本上没有变化，流失的土层主要是卵石层上覆的砂层和土层。

三是施工工艺与地质条件不相适应。首先，由于副坝地层地质条件的复杂性，防渗墙施工采用冲击钻造孔成槽的施工工艺，在施工过程中持续强烈的震动，使地层遭到破坏，易引起槽孔壁坍塌。防渗墙造槽施工采用膨润土泥浆护壁，泥浆顶面与地下水面高差20多米，且泥浆比重大于水，故形成了较大的压力差，当冲击造孔至强渗漏地层，护壁泥浆在高压作用下大量流失，将槽内坍塌物及失稳层细颗粒带走。其次，由于对塌坑机理的认识有一个过程，对塌坑产生的原因有不同的理解，客观上造成了思想上虽重视了，工艺上也改了又改，却还是与地质条件不相适应，还是没有避免塌坑的再次发生。

四是防渗墙合拢段水流流态恶化。副坝地基存在有强渗漏层，后几次的塌坑段实际成为防渗墙的合龙口，过水断面缩窄，地下水流速加大，恶化了水文、地质条件，因此施工中成槽的难度和发现漏浆后的堵漏难度都相当大，这可能是后几次塌坑以及塌坑规模较前几次大的原因之一。

副坝历次塌坑情况、副坝防渗墙施工塌坑处理主要工程量详见表36、表37。

塌坑处理从1999年11月8日开始，至2003年9月4日结束。对每一次塌坑处理的施工质量，各项工程均进行了检查和检测，根据检查结果，塌坑处理170个单元工程，经施工单位初评，合格率100%。优良率83.5%。经监理复评，质监站核定，各个塌坑处理单元工程质量等级评为合格。

第五节 除险加固工程安全鉴定

根据水利部颁发的 《水利水电建设工程蓄水安全鉴定暂行办法》，原河北省黄壁庄水库除险加固工程建设局委托水规总院进行了竣工前安全鉴定。安全鉴定分3个阶段进行。2003年9月至2004年1月下旬为准备工作阶段，主要是了解和熟悉工程有关设计、施工文件，拟定竣工前安全鉴定工作大纲等。2004年2月中旬至2004年4月上旬为第二阶段，在加固工程现场进一步了解工程建设实际情况的基础上，提出安全鉴定初稿。2004年4月2日至5月20日为第三阶段，进一步对安全鉴定进行修改补充，最终正式提出黄壁庄水库除险加固工程竣工前安全鉴定报告。主要鉴定意见如下：

（1）黄壁庄水库主要除险加固项目于2003年7月完工，由于岗南水库除险加固工程下泄库水，使黄壁庄水库最高蓄水位达119.55米 （接近正常蓄水位120.00米），各建筑物经历了数月较高蓄水位的考验，根据工程安全监测资料分析，各建筑物运行状态基本正常，水库继续蓄水运用不影响工程安全，即黄壁庄水库除险加固后，水库可按设计正常运行。但岗南水库除险加固期间，黄壁庄水库汛期运用水位应符合有关主管部门确认的防汛方案要求。

（2）副坝加固工程设计基本合理，塌坑段的处理措施是有效的，工程施工质量基本满足设计要求。现有的安全监测资料表明，除旋喷墙坝段外，加固后副坝垂直防渗墙效果显著，目前坝体与坝基渗透稳定安全，副坝可以投入正常运用。鉴于副坝工程尚未遭遇更高库水位、水位骤降及地震工况考验，运用过程中，须加强监测并及时整理分析，遇异常情况应立即分析原因，必要时采取有效处理措施。

（3）主坝、正常溢洪道、非常溢洪道除险加固设计合理，在各种运用工况下，建筑物稳定安全系数满足现行规范要求，各混凝土建筑物满足结构要求，土建工程总体施工质量满足设计要求。

（4）新增非常溢洪道总体布置和结构设计合理，符合有关规范要求，土建工程总体施工质量满足设计要求，具备正常运用条件。

（5）除险加固和新建项目中各类闸门、启闭机等金属结构设备布置及选型基本合理，针对除险加固工程和具体情况采取的措施是合理的，设计符合现行有关技术规范。各类闸门和启闭机制造、安装和联调监测记录满足有关规范和技术要求。金属结构设施基本满足水库蓄水和安全运用要求。

综上所述，经安全鉴定与评价，黄壁庄水库除险加固工程设计基本合理，施工总体质量良好，工程具备正常运用条件。

第六节 工程验收情况

一、阶段验收

1999年9月28—29日，由河北省水利厅主持对新增非常溢洪道闸室段基础开挖进行了阶段验收。1999年10月27日，由原建设局主持对新增非常溢洪道挑坎段土石方开挖进行了阶段验收。

二、单位工程验收

黄壁庄水库除险加固工程共划分为16个单位工程，由于下游用水补偿单位工程受地方征占地等影响至今尚未完工验收已作为遗留问题，故只对15个单位工程进行验收。

按照 《水利水电建设工程验收规程》有关规定，黄壁庄水库除险加固工程单位工程完工验收由黄壁庄水库除险加固工程建设局主持 （表中简称为建设局），工程投入使用验收由省水利厅主持。各单位工程验收情况见表3 8。

三、专项验收

2004年9月17日，河北省鹿泉市公安局消防大队对本工程进行了消防设施专项验收，验收意见为该工程符合 《建筑设计防火规范》和 《水利水电工程设计防火规范》的要求。2004年11月29日，河北省环境保护局主持并通过了黄壁庄水库除险加固环境保护竣工验收。2005年5月17日，河北省水利厅主持并通过了黄壁庄水库除险加固工程水土保持设施竣工验收。2005年6月22日，省档案局、省水利厅组成档案专项验收组，主持并通过了黄壁庄水库除险加固工程档案专项验收。2005年12月5日，河北省安全生产监督局委托河北省安全生产宣教中心，依据水利部水规总院编制的 《黄壁庄水库除险加固工程蓄水安全鉴定报告》，组织并通过了安全专项验收。

四、工程初步验收

除险加固工程验收会

2005年6月22—25日，水利部、水利部海委、省水利厅、省重点建设领导小组办公室、省环保局、省档案局、黄壁庄水库除险加固工程建设局、水利部水利工程质量监督站黄壁庄项目站、河北省水利水电工程监理中心、水利部河北水利水电勘测设计研究院、各施工单位、黄壁庄水库管理局等单位及有关专家共同对工程进行了初步验收。验收结论：工程已按批准的设计规模、建设内容如期完建；同意工程质量监督单位的评定意见，工程质量等级评定为优良；工程档案资料比较齐全；同意通过初步验收。

五、工程竣工验收

2005年12月23—24日，河北省发展和改革委员会、水利部、水利部海委、省水利厅、省重点建设领导小组办公室、省环保局、省财政厅、省审计厅、省档案局、省消防局、省安全生产监督管理局、省总工会、省财政评审中心、省防汛抗旱指挥部办公室、水利部水利工程质量监督站黄壁庄项目站、石家庄市人民政府、市发展和改革委员会、市重点建设领导小组办公室、市水利局，鹿泉市人民政府，灵寿县人民政府等单位及有关专家组成验收委员会对工程进行了竣工验收。验收结论：黄壁庄水库除险加固工程已按批准的设计内容和标准完成；施工质量总体优良；工程档案资料基本齐全，管理规范；工程投资全部到位；竣工财务决算已通过审计，资金使用基本合理，财务管理基本规范；工程运行正常，已初步发挥效益。竣工验收委员会一致同意黄壁庄水库除险加固工程通过竣工验收，交付管理单位投入运行。

六、工程遗留问题及完成情况

一是副坝下游压坡平台 （桩号1+650～6+000）与新非引渠右岸的水土保持工程中的绿化项目，应于2006年春季完成。由水库管理单位继续负责实施，省水利厅组织验收。水库管理局于2006年4月完成了该水保项目，水利厅于2006年6月组织并通过了验收。二是正常溢洪道表孔闸门自动化系统现场调试，应于2006年汛期完成。由水库管理单位组织实施，省水利厅组织验收。水库管理局于2006年6月组织原施工单位完成了该项遗留工程。2006年6月省水利厅组织通过了验收。三是下游用水补偿工程计三渠193米渠段、源泉渠二支渠中段273米及新建斗渠等未完工程由石家庄市水利局负责实施，应于2006年1日前完成，由省水利厅会同省环保局组织验收。