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尼山水库的兴建与维护管理

来源:曲阜文史集萃    作者:孔毅    发布时间:2017-08-28    点击数:

 

 

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兴建过程

1958年初,根据曲阜县委、县政府关于在尼山修建一座大型水库的设想和要求,山东省地质局水文地质、工程地质大队三分队(驻济宁)对尼山处沂河干流进行地质构造勘测,经白村坝线和刘楼坝线两种方案的综合比较后,确定在刘楼坝线修建水库。

1958年11月,曲阜县委、县政府成立了“尼山水库工程施工指挥部”,由副县长李世杰任指挥,县委委员、粮食局局长李启震,水利局副局长吕祥聚、周若虚等同志为成员组成指挥部,负责工程的全面指挥。指挥部下设政工、工程、财务、卫生、保卫五个科。11月28日, 李世杰指挥在南辛召开的南辛、城关、陵城、息陬四个兵团8000人誓师大会上作报告,提出“双手掐断沂河水,一肩挑走昌平山”的战斗口号,动员民工以高涨的劳动热情投入水库建设。开工后,2000民工首先开挖引河,排除明流,同时进行大坝截流墙的清基。时已冬令,天寒地冻,没有动力排水机械,机关兵团红星大队党支部书记刘德玉带领的“霸王排”(包括3位年轻姑娘)30多人率先跳入1米深的积水中。在他们的带动下,近800米长的基槽中,500民工用双肩牵动200付柳编斗子进行排水。为消除间断施工后水位回升造成的影响,8000名民工夜以继日在工地紧张施工。到1959年春节前,完成了引河开挖、截留墙的清基回填、大坝两端的填筑及部分溢洪道开挖任务,占总工程量的14%。

1959年初冬,调整后的“尼山水库工程施工指挥部”,由县委委员、农村工作部部长王守伦,县委委员、粮食局局长李启震,水利局局长张德纯、副局长吕祥聚、周若虚等同志组成。重新组成城关、南辛、陵城、息陬、防山、陈庄、吴村、孔村、姚村、董庄、兖州、新驿、王因、大安、泗庄、道沟等16个兵团,2.5万民工,开始第二期施工。主要进行大坝筑垒和溢洪道开挖。5月5日,正直大坝合龙,突然天降大雨,水位骤升,险些超过合龙速度。在这紧要关头,施工人员抢时间、争速度,终于在5月15日胜利完成了大坝合龙任务。5月15日,县委、县政府在大坝上举行了“尼山水库落成典礼大会”。这期工程,在基本完成大坝筑垒和放水洞清基任务的同时,还完成了溢洪道开挖工程的50%,占总工程量的67%。

1960年6月15日,县委、县政府再次组建的“尼山水库工程施工指挥部”,由县长高克明,县委委员、农村工作部部长王守伦,县委委员、粮食局局长李启震,水利局局长张德纯、李汉柱,水利局副局长吕祥聚等同志组成,负责组织尼山水库的第三期施工。指挥部从参加上期尼山水库和陶洛水库建设的施工队伍中挑出精兵强将组成息陬、南辛、陵城、城关、防山、陈庄、吴村、孔村、姚村、董庄、兖州、新驿、王因、大安、泗庄、道沟等16个兵团。在1800米的施工战线上,3.3万民工你推我拉,并力协心,筑垒大坝。40马力拖拉机拖动着近5000公斤的石制大碌碡,在大堤上碾轧,1万多辆胶轮车被支起的100余架滑轮拖向近30米高的坝顶。施工人员顶着酷暑,苦干加巧干,经过80天的奋战,在9月5日就圆满完成了溢洪道开挖和其他收尾工程。

尼山水库三期施工,共完成土、石、沙方277.4万立方米。其中:开石23万立方米,砌石13万立方米,土方216.4万立方米,沙25万立方米,投进工日418万个,国家投资326万元,消耗钢材44吨,木材53万立方米,水泥216吨,炸药159吨。

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历年续建工程

由于尼山水库坝址地质构造复杂,致使渗水严重,隐患较多,属病库、险库。为完善水库设施,提高水库抗洪能力,增加兴利库容,进行了多次续建和加固工程。1964年,在放水洞后引渠处建设曲阜第一座小型引水式水电站;1964年~1966年,在溢洪道建四孔闸;1976年~1977年,扩大溢洪道工程;1978年~1979年,在右岸进行了大坝坝基灌浆;1987年~1988年,又在新溢洪道内建五孔公路桥,右岸护砌挡土墙,进行大坝复土,安装观测设备,大坝迎水面、放水洞、进水口护砌石护坡,加固溢洪道护砌,主河槽坝后坡放缓,修建溢洪道防汛缆桥,建设溢洪闸启闭机房,兴建溢洪道交通桥,建设溢洪道北岸护坡等。

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保安全工程建设

1988年6月16日至30日,国家水利部工作组,对尼山水库等山东省七座水库、大型险库除险加固提出了意见和建议。工作组经过勘测指出尼山水库主要安全问题有两个:一是大坝北端基岩为寒武纪石灰岩,南端基岩为前寒武纪页岩与灰岩互层,裂隙和溶洞发育漏水。两端坝前滩地土层因基岩漏水打穿而坍陷。如任其发展有可能冲刷坝体底面土壤造成大坝失事,因此需加处理。建议对基岩进行水泥灌浆,对较大溶洞可予填砂砾料灌水泥浆。二是溢洪道基岩破碎,溶洞裂隙发育,又有较大断层通过闸基,所谓非常溢洪道实际上是主溢洪道的一部分,过闸水流横向流入主溢洪道,溢洪道没有护砌或放冲设备。溢流时可能产生较严重的冲刷,导致影响泄洪道和土坝的安全。建议进行水工模型实验研究放冲措施。建议对泄水闸机也进行水泥灌浆。提出:(1)采取措施,加快重点险库的加固进度。(2)按先治病后提高标准的原则进行。(3)加快除险坚固的进度等建议。

1989年2月21日至3月1日,国家水利部专家组,对尼山水库除险加固提出意见。(1)坝区灰岩裂隙和岩溶发育漏水严重,坝前两端多处发生塌陷,如任其发展,可能危及大坝安全。建议对基岩进行灌浆处理,首先对两端重点地段进行灌浆,防止继续发生塌坑。为保证灌浆质量,并有利于灌浆中帷幕与坝基的连接,防止接触冲刷,可考虑在坝体建防渗墙,通过墙身顶留孔进行灌浆。此外,铺盖防渗方案也可以比较研究。为了减少渗漏水量损失,需要进行大范围的防渗处理,可在以后经过技术经济比较论证后实施。(2)溢洪道闸室基础应补充勘探工作,进行灌浆处理,保证闸身安全。溢洪闸下游泄槽应加必要的衬砌保护,长度不宜过长,两溢洪道之间的导墙宜适当延长。

989年5月7日至10日,在济南召开了尼山水库除险加固工程地质勘察工作评审会,通过了评审意见。认为勘察报告比较真实地反映了尼山水库的地质情况,为设计奠定了基础。关于除险加固措施,建议分四个步骤进行:(1)按标准保质保量的做好两岸坝前塌坑处理。(2)建议对右岸桩号0~029至0+400段及左岸F12断层附近岩溶发育段进行坝基防渗处理,深至60~65米高程。施工前要做好灌浆试验。对左岸影响坝体安全的塌陷范围,可在施工中根据实际情况作适当调整。(3)为提高桩号0+400 ~1+507段砂砾石层的渗透稳定性和减少渗透量,宜考虑防渗问题处理方式,可通过方案和效益比较确定。若用垂直防渗方案,下伏基岩为页岩时,处理深度至基岩表部即可。(4)两岸绕渗段处理,可视水库前三部处理后的运用情况和两岸地下水位、地下水流速等观测成果研究后再行确定。防渗处理重点在北(右)岸。

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主要项目招投标过程

1、尼山水库大坝基岩帷幕灌浆施工分两期,第一期桩号0-005-0+140和1+517.7-1+727.7两个标段,采用公开招标确定施工单位。该段工程施工中标单位有:中国水利水电基础工程局、山东水利工程总公司;0+140-0+400和0+880-1+517两段基岩灌浆施工为邀请招标,中标单位有:中国水利水电基础工程局、冶金部勘察研究总院;山东省临沂市岩土基础工程公司、山东水利工程总公司为候补中标单位。基岩帷幕灌浆工程施工两次招标,均在曲阜市水利宾馆进行。

2、砼防渗墙工程采用全国公开招标的方式,在中国水利报进行了公告。1999年12月10日,尼山水库砼防渗墙及砼熟料供应工程招、投标会议在曲阜市水利宾馆召开。评标委员会根据评标办法,提出了推荐意见,山东省水利工程招标投标管理办公室以鲁水招字 [2000]1号文批复调整为五个中标单位:山东水利工程总公司、山东省水利工程局、青州市水利建筑总公司、冶金部勘察研究总院岩土地基公司、中国水利水电基础工程局;砼熟料供应工程的中标单位为淄博市水利建筑安装工程公司。

3、尼山水库坝坡整修工程分为上游坝坡整修工程和下游坝坡整修工程。上、下游坝坡整修施工招、投标会议分别于2000年9月1日和2001年5月10日在曲阜市水利宾馆召开。

参加坝坡整修工程投标的施工单位有:淄博市水利建筑安装公司、山东水利工程总公司、山东省水利工程局、山东淮河水利工程有限公司、山东省第二水利工程局、济宁市水利工程施工公司、曲阜市宝胜建筑安装工程有限责任公司、曲阜市水利建筑安装工程公司、泗水水利实业有限公司。

会议严格按照招投标法及水利部《水利工程建设项目施工招标投标管理规定》进行,并聘请了曲阜市法律公证处进行现场公证。通过开标,会议技术组和商务组,对各投标单位投标书审查,并就施工当中的有关问题进行了提问,各评委在审查标书及听取答辩的基础上,认真评审,以无记名投标方式推荐中标单位。

4、新溢洪道于2001年5月10日,由尼山水库保安全工程建设管理处组织,在曲阜市水利宾馆召开了工程项目施工开标、评标会议。

推荐济宁市水利施工公司为溢洪道右岸山坡护砌工程标段预中标单位,山东省第二水利工程局为溢洪闸上下游新老溢洪道岸墙护砌延伸工程标段预中标单位;推荐山东省第二水利工程局为溢洪道右岸山坡护砌工程候补中标单位,曲阜市水利建筑安装工程公司为溢洪闸上下游新老溢洪道岸墙护砌延伸工程候补中标单位。并报经省水利厅建设处批准。

5、老溢洪道工程施工时,溢洪道泄槽底板和浆砌石岸墙采取邀请招标方式,其他均为议标。其中钢筋砼泄槽底板中标单位为山东省第二水利工程局,议标单位为临沂市水利建筑安装公司。浆砌石岸墙中标单位为:曲阜市水利建筑安装工程公司、曲阜市息陬建筑公司、曲阜市尼山建筑公司。泄槽石方开挖、溢洪闸、启闭机房、桥头堡、金属结构等工程均采用议标。

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施工建设

1.大坝基岩帷幕灌浆布置

大坝基岩帷幕灌浆工程位于大坝桩号0-005~0+400、左岸岩溶坝基防渗帷幕灌浆0+880~1+728两坝段基岩。灌浆帷幕底高程65米,顶部同基岩面。灌浆轴线:0-005~0+040段左端与坝顶灌浆轴线斜交,右端与闸前基岩灌浆轴线相连。0+040~0+140,1+517.7~1+728两段灌浆轴线位于坝顶新坝轴线上游2.0米,0+147.35~0+400、0+880~1+510.35两段灌浆轴线位于上游坝坡124.59米处,距新坝轴线17.77米。0+140~0+147.35、1+510.35~1+517.7两段为上游坝坡和坝顶灌浆轴线的连接段。闸前基岩帷幕灌浆轴线位于溢洪闸底板上游1.5米,长60米。高压喷射灌浆试验,根据淮委批复意见,省水利厅安排在坝后0+650和0+930处分别做了三个高喷灌浆试验围井。

0-005~0+140和1+517.7~1+727.7两段,1997年3月4日开工,1997年8月15日完工。

0+140~0+400和0+880~1+517.7两段,1998年4月2日开工,1999年12月26日完工。

基岩灌浆施工平台:1998年2月6日开工,1998年3月12日完工。

基岩灌浆31110米,钻孔总进尺66704米。

2、坝基砂砾石层砼防渗板墙

大坝砼防渗墙布置情况:0+045~0+140和1+517.7~1+725两段,防渗墙位于坝顶,防渗墙轴线距新坝轴线上游2.0米,墙顶高程129.09米;0+140~0+147.35和1+510.35~1+517.7两段为斜直线,与坝轴线交角65°,墙顶高程由124.59米变至129.09米;0+147.35~1+510.35防渗墙轴线与坝轴线平行,位于坝轴线上游17.77米,防渗墙顶高程124.59米。

0+147.35~1+510.35段,2000年2月16日开工,6月30日完成;桩号0+045~0+147.35和1+510.35~1+725两段,2000年7月1日开工,9月22日完成。重要临建设施开工完工日期。

砼板墙施工平台及导槽 0 + 1 4 7 . 3 5 ~ 1 + 5 1 0 . 3 5 段, 1 9 9 9 年 9 月开工, 2 0 0 0 年 3 月 1 5 日完成;0+045~0+147.35和1+510.35~1+725两段,2000年5月7日开工,2000年6月30日完成。

完成砼板墙面积64429平方米,土方开挖回填10.6万立方米,钢筋砼导槽浇筑3580立方米。

3、坝坡整修工程

上游坝坡恢复,干砌石护坡;坝顶砼路面;下游碎石护坡;观测与测报。完成工程量:坝坡拆除17096立方米,土方26263立方米,浆砌石基础4108立方米,干砌方块石护坡13263立方米,碎石找平层17106立方米。

上游坝坡整修工程:2000年9月25日开工,2001年5月25日竣工。

下游坝坡整修工程:2001年5月15日开工,2001年12月30日竣工。

水文自动化测报:1996年9月20日开工,1997年5月8日竣工。

4、新溢洪道加固工程

交通桥上游右岸护砌,挡水坝砌筑,右岸防汛路,砼路面浇筑及山坡护砌。完成工程量:石方开挖9003.2立方米,砌石8534.61立方米,砼及钢筋砼926.12立方米。

交通桥上游右岸护砌;1996年9月10日开工,1996年11月10日完工。

上游右岸岸墙延伸护砌工程、下游右岸防汛路面及右岸山坡护砌、挡水坝工程:2001年5月15日开工,2002年1月20日完工。

5、老溢洪道加固工程

泄槽及消能工程砼底板浇筑,岸墙护砌,闸室改建,金属结构及电气设备安装,启闭机房,桥头堡改建。完成工程量:土石方38698立方米,砌石7429 立方米,砼及钢筋砼7177立方米,7177立方米,机房桥头堡建筑406平方米。

泄槽及消能工程:1993年12月1日开工,1995年11月15日完工。

溢洪闸改建水工部分:1995年3月18日开工,1996年8月12日完工。

金属结构及电气设备安装:1992年6月开工,1998年8月12日安装完成。机房、桥头堡改建:1996年10月14日开工,1997年8月15日完工。

6、输水洞加固工程

前引渠改建150米,工作闸门,检修闸门更换,竖井衬砌。增建引桥26.7米,改建原工作机房88平方米,电站尾水渠翻修365.8米。

工作闸门、检修闸门及机房等加固,尾水渠翻修1992年7月10日开工,1993年6月25日完工。

7、库区提水站刘楼、张马、苏村、西官各建提水站一座。夫子洞桥建设。完成工程量:土方41222立方米,砌石4246.4立方米,砼及钢筋砼496.2立方米。

1993年1月19日开工,1997年11月6日完工。

8、管理设施建筑

10.03公里专用供电线路架设,办公楼、食堂、仓库等工程建筑面积2978平方米,吃水井1眼及供水管道524米。

1992年6月8日开工, 2000年7月20日完工。

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技术处理

1、大坝基岩帷幕灌浆

(1) 溶洞型或大裂隙性岩溶坝基处理

尼山水库坝基地质条件复杂,特别是透水性极强的溶洞型地层和大裂隙性岩溶地层,压水试验1序孔不返水的灌段达86%以上,透水率大都在100~1000Lu。左岸岩溶裂隙以垂直坝轴线为主,按照一般级配料灌浆和一般基岩灌浆很难达到预期的目的,于是采用了以下处理方法:

①溶洞处理

加大孔径,以20~40mm石子充填,然后灌注水泥浆。

②大裂隙处理

灌浆中遇到大裂隙地层,用一般灌浆方法灌浆量很大,亦难以达到结束标准,级配料又填不进去,采取如下方法:A、灌注水泥砂浆,将水泥、砂按一定比例配制,搅拌均匀后用砂浆泵压入灌浆段。B、设备不配套,不能灌砂浆时,以水泥浆冲砂 ,充入灌段。C、灌注超浓度混合浆液。超浓度混合浆液由水泥、粉煤灰、膨润土、水按一定比例配制,用螺杆泵压入灌浆段。

③异常情况处理

灌浆中,有的灌段进浆不规律,如进浆量突然减小,对于此种情况,则采用加压处理,把灌浆压力提到最大设计压力(0.7MPa),连续灌浆20分钟。

2、砼防渗板墙

(1)塌孔处理

桩号0+378.35~0+383.35段,即3分部5号槽孔出现塌孔,在该槽孔下游出现一个长4米、宽3米、深25米的塌坑,槽孔深度由原来的32.5米,因坍塌物充填升至25米。处理方法:浇筑25#塑性砼,对塌坑进行充填,待砼凝固7天后重新开槽。

从0+140~0+400范围内,还有类似以上情况小范围的坍孔,均按此种方法做了处理。

3、大坝坝坡整修工程

(1)上游坝坡

建库时大坝质量较差,原坝体土干容重大部分达不到设计要求,有的部位不足1.3吨/m3,且含水量超过28%。上游坝坡恢复时,我们在防渗墙施工平台上采取挖集水、排水沟等方法,将土体里的水排出,进行晾晒,待建基面以下30厘米土体含水量小于20%时,进行压实,使土体干容重达到1.6吨/m3以上,再进行铺土。

(2)上游坝坡护砌

①坝体回填部位,反滤层由上而下,中粗砂15厘米;0.5~2.0厘米碎石厚15厘米;2.0~4.0厘米碎石厚15厘米。

②初定在设计坡面与原坡面高差小于47厘米的部位,将原坡干砌石拆除,然后铺粒径2.0~4.0厘米碎石垫层再砌方块石;在设计坡面与原坡面高差大于47厘米的部位,不拆旧砌石,先用粒径0.5~2.0厘米的碎石将旧砌石缝填实,再铺设粒径2.0~4.0厘米的碎石垫层,然后砌方块石。由于原坡干砌石及反滤层在大坝基岩帷幕灌浆时被弃浆胶结,因此,本次施工中将原砌石护坡及绝大部分反滤层拆除,然后重做反滤层及干砌石护坡

(3)下游坝坡补土

下游坝坡补土原设计采用粘土,因老坝坡长满杂草,草根深入坝体较深,如全部挖出,将使坝体受到破坏,如不挖出,将使新填土与老坡不能很好的结合,形成隔离层,不利于坝坡安全。施工中,我们将表面草皮清除,用砂进行回填找平,并在其上铺筑厚20厘米的碎石护坡。这样,一是便于坡面排水,二是使杂草,小灌木无法生长,避免因村民放牧、刨挖小树等造成坡面的损坏,从而有利于坝坡及坝体的保护。

(4)加宽坝体填砂

下游坝坡高程125.0米以上至130.6米之间坝体加宽部分,所用材料是从溢洪道开挖出的石碴,坡比约为1:2.0。用石碴填筑的坝体,空隙较大,因坡陡,亦无法压实,我们采取了以水冲砂的办法将石碴空隙充填密实,使坝体稳定

4、新溢洪道工程

下游右岸山坡,岩体破碎,裂隙发育,并由碎石、粘土充填,受雨水冲刷,裂隙充填物及孤石顺坡滚落至防汛路上,危及行人车辆安全,需进行护砌。为最大限度地降低投资,减少开挖量及护砌量,采取了“变坡比”方案,考虑到护坡较陡,分别在137.3米、134.0米高程各设一道150#钢筋砼加强梁,沿梁每2.5米设一根锚筋。

5、老溢洪道工程

(1)溢洪道泄槽水工模型试验

为改善泄槽的流态,使水流平缓,减少冲刷,由山东省水科所进行了水工模型试验,试验内容包括: ①验证溢洪道的泄流能力;②观测泄槽的流态,并对其体型、纵坡提出改善措施;③观测消能工程消能效果,并研究适宜的消能方式;④观测消能下游的冲刷情况;⑤观测尾水渠农拱桥是否阻水。试验于1992年2月底结束,其成果为制订泄槽设计方案提供了可靠技术资料。同时对今后的工程控制运用也有重要指导意义。

(2)泄槽基底断层破碎带的处理

在泄槽桩号0+125~0+208段,有F1断层破碎带穿过,宽度83米,由角砾岩、断层泥组成,结构松散易剥落。F1断层破碎带处理措施:将破碎带开挖后,再浇筑厚0.4~0.8米的100#砼垫层,然后再按设计断面做钢筋砼底板。该处理措施主要是为了增加底板的刚度,减少变形,利于工程安全。

6、单位工程验收

1994年9月6日,济宁市水利局主持,对输水洞工程进行验收,评定为优良等级。

2001年元月15日,济宁市水利局主持进行了5个单位工程验收,4个为优良等级,1个为合格等级。

2002年11月11日,济宁市水利局主持剩余两个单位工程的验收,全部为优良等级。

2002年12月16日,尼山水库保安全工程一次性通过国家级验收,被评定为优良工程。

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水库管理

尼山水库保安全工程完成后,水库管理局干部职工突出工作重点,认真做好水库防汛工作。落实“安全第一、科学调度、以防为主、上下兼顾”的方针,严阵以待,做到思想重视,技术到位,组织落实,物资到位。认真落实防汛工作方针,编制了《尼山水库防洪应急预案》、《洪水调度操作规程》及《下游群众安全转移方案》等,经山东省防指批复后,严格执行。水库坚持24小时昼夜轮流值班,认真落实防汛责任制,及时分析雨水情,落实上级有关防汛指令精神,确保水库安全度汛。

自2002年水库保安全工程完成后,水库已经能够正常蓄水,多年平均需水量在5000万立方米以上,尼山水库已成为曲阜的重要水源地。

2007年,正式启动向华能曲阜电厂供水项目,该工程每年可向电厂供水1000万立方米。2012年9月,已开始供水。

2011年2月2日下午,时任国务院总理温家宝来到了尼山水库。曲阜市水库管理局局长孔毅向总理汇报了尼山水库的情况:尼山水库总库容1.128亿立方米,由于降雨少,目前水库蓄水4450万立方米,比去年同期少了800万立方米。水库有效灌溉面积有7万多亩。

尼山水库管理局一贯注重两个文明建设,努力提升水利形象。先后荣获“济宁市精神文明单位”、“省级花园式单位”、“省级卫生先进单位”、“山东省水利风景区”、“省级绿化先进单位”、“青年文明号”、“水利系统精神文明单位”、“省一级档案室”等称号。目前,尼山水库管理局正努力向着“创建省级规范化单位”迈进。

(本文摘自:曲阜党政网)

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