摘 要：當(dāng)前，風(fēng)巖水庫(kù)均質(zhì)土壩存在壩坡未閉合影響水庫(kù)大壩安危、防浪墻高度不滿足防洪要求、壩體滲漏破壞等問題。為恢復(fù)水庫(kù)正常蓄水灌溉功能，結(jié)合大壩安全復(fù)核成果，設(shè)計(jì)采用增加防浪墻高度和帷幕灌漿的除險(xiǎn)加固方案。經(jīng)詳細(xì)計(jì)算和論證分析表明：設(shè)計(jì)的除險(xiǎn)加固方案合理可行，工程實(shí)施后大壩整體安全穩(wěn)定。

　　關(guān)鍵詞：均質(zhì)土壩;帷幕灌漿;風(fēng)巖水庫(kù)

　　1 工程概況

　　風(fēng)巖水庫(kù)位于遵義市道真自治縣陽(yáng)溪鎮(zhèn)陽(yáng)溪村，距道真縣城36 km，距陽(yáng)溪鎮(zhèn)政府所在地7 km，交通較為方便。水庫(kù)屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅弟饺亟Я髁柘龊由嫌危瑝沃芬陨霞昝娣e0.49 km2，主河道長(zhǎng)0.977 km，河床平均比降137‰。現(xiàn)狀水庫(kù)死水位1 277.00 m，正常蓄水位1 277.90 m，設(shè)計(jì)洪水位1 278.43 m，校核洪水位1 278.51 m。水庫(kù)總庫(kù)容10.8萬m3，興利庫(kù)容3.24萬m?，死庫(kù)容5.09萬m3，屬小(2)型水庫(kù)。工程以灌溉為主，現(xiàn)狀有效灌溉面積14.7 hm2。風(fēng)巖水庫(kù)始建于1974年，1976年完工，水庫(kù)主要功能為灌溉下游14.7 hm2耕地。水庫(kù)樞紐主要包括大壩、溢洪道、放水設(shè)施等建筑物。水庫(kù)修建運(yùn)行至今已有40年的歷史，僅在2012年對(duì)大壩進(jìn)行了處理，主要處理措施為對(duì)原溢洪道進(jìn)行改造，增設(shè)壩頂防浪墻，增設(shè)上游面砼預(yù)制塊護(hù)坡，但由于資金限制，所采用的處理措施未延伸至右壩肩，大壩未能形成閉合，嚴(yán)重影響水庫(kù)的安危。現(xiàn)水庫(kù)已成為一座病險(xiǎn)庫(kù)，工程效益未能發(fā)揮，急需進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理，以恢復(fù)水庫(kù)正常供水灌溉功能，提升經(jīng)濟(jì)效益。

　　2 大壩穩(wěn)定安全復(fù)核

　　2.1 水庫(kù)滲漏現(xiàn)狀

　　風(fēng)巖水庫(kù)自1976年建成至今已運(yùn)行40年，壩身經(jīng)過多年沉降之后密實(shí)度較好。現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)發(fā)現(xiàn)，下游放水閘閥旁存在漏水現(xiàn)象，不排除沿放水管滲漏的可能。由于水庫(kù)最大壩高只有4.1 m，水庫(kù)現(xiàn)狀水位較低，加上大壩下游耕地土層較厚，因此不排除壩基存在滲漏的可能[1]。此外，在距大壩下游90 m處有一出水點(diǎn)，滲出高程約為1 270.52 m，滲漏量約為0.4 L/s。經(jīng)詢問當(dāng)?shù)卮迕竦弥摮鏊c(diǎn)在建壩之前就已經(jīng)存在，因此可排除該出水點(diǎn)為水庫(kù)滲漏所形成的。

　　2.2 現(xiàn)狀大壩滲流安全復(fù)核

　　2.2.1 壩體滲流計(jì)算。上下游壩體填筑黏土(黏土夾碎石)滲透系數(shù)為5×10-4 cm/s。滲流計(jì)算工況為：①正常水位工況為上游正常蓄水位1 277.90 m下形成的穩(wěn)定滲流;②上游正常水位降落至死水位時(shí)的不穩(wěn)定滲流。壩體滲流計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的理正滲流分析軟件(6.0版)。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

　　從計(jì)算結(jié)果可知，正常水位穩(wěn)定滲流期壩體單位寬度滲流量為0.041 m3/(d·m)，按壩基寬度23.4 m計(jì)算，壩體總滲流量為1.11×10-5 m3/s，即0.011 L/s。水位降落滲流期壩體單位寬度滲流量為0.076 m3/(d·m)，按壩基寬度23.4 m計(jì)算，壩體總滲流量為2.06×10-5 m3/s，約0.02 L/s。

　　2.2.2 壩體滲透穩(wěn)定分析。風(fēng)巖水庫(kù)工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級(jí)建筑物，壩體材料及相關(guān)參數(shù)均采用此次復(fù)核實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果控制指標(biāo)根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)，計(jì)算壩體在自重、各種情況的孔隙水壓力和外荷載作用下的穩(wěn)定性[2-3]。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為：正常運(yùn)用條件下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.25;非正常運(yùn)用條件下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15[4-5]。

　　根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)的有關(guān)規(guī)定，對(duì)大壩滲流情況進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明：正常水位穩(wěn)定滲流期壩體浸潤(rùn)線計(jì)算結(jié)果說明，主壩下游坡滲透坡降為J=0.41，小于大壩亞黏土允許滲透坡降[J]=0.58;上游水位與壩頂齊平時(shí)，滲流期壩體浸潤(rùn)線計(jì)算結(jié)果說明，大壩下游坡滲透坡降為J=0.45，小于主壩亞黏土允許滲透坡降[J]=0.58，壩體填筑不會(huì)發(fā)生滲透破壞，壩坡滿足規(guī)范要求。

　　2.3 現(xiàn)狀大壩壩體穩(wěn)定復(fù)核

　　根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)的規(guī)定，考慮壩體運(yùn)行情況以及可能遇到的最不利情況[6]，擬定以下計(jì)算工況：①正常運(yùn)用條件一，即正常蓄水位情況下穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡;②非正常運(yùn)用條件一，即校核洪水位情況下穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡。正常蓄水位、校核洪水位情況下穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡，用簡(jiǎn)化畢肖普法分析，計(jì)算成果如表2所示。

　　從表2計(jì)算結(jié)果可知：在正常蓄水位和校核洪水位穩(wěn)定滲流期，上、下游壩坡穩(wěn)定性均能滿足規(guī)范要求。

　　3 大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

　　根據(jù)安全鑒定結(jié)論和工程存在的問題，風(fēng)巖水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：第一，水庫(kù)抗洪能力不滿足規(guī)范要求，應(yīng)采取工程措施加以處理或設(shè)置汛限水位，確保水庫(kù)安全運(yùn)行;第二，對(duì)壩體應(yīng)作防滲處理;第三，對(duì)大壩上、下游壩坡進(jìn)行改造。

　　3.1 壩頂高程選擇

　　根據(jù)大壩安全評(píng)價(jià)結(jié)論及前面調(diào)洪計(jì)算結(jié)果，大壩現(xiàn)狀壩頂高程介于1 278.3～1 278.7 m，水庫(kù)校核洪水位為1 278.51 m。由于左右岸壩頂相對(duì)較低，造成壩身未形成閉合，應(yīng)采取工程措施加以處理，確保水庫(kù)安全運(yùn)行。本工程防洪堤按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)的規(guī)定，大壩工程為5級(jí)建筑物，大壩頂部高程按設(shè)計(jì)水位高程加壩頂安全超高確定。壩頂高程復(fù)核成果如表3所示。

　　現(xiàn)狀大壩頂部高程為1 278.3～1 278.7 m，防浪墻頂高程為1 279.2 m，由于左右岸壩頂高程相對(duì)較低，大壩中段相對(duì)較高，造成壩身未閉合，左右岸壩頂小于校核洪水位，大壩中段壩頂大于校核洪水位，左右岸壩頂高程不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求;大壩防浪墻頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位加相應(yīng)的壩頂超高的最大值1 279.49 m，大壩防浪墻頂高程不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　根據(jù)安全鑒定結(jié)論及前述調(diào)洪計(jì)算，水庫(kù)大壩不滿足抗洪要求。大壩原防浪墻墻頂高程為1 279.2 m，原防浪墻未延伸至右壩肩，不滿足防洪要求，因此，考慮將原防浪墻拆除新建，新建防浪墻頂高程定為1 279.5 m。新建防浪墻采用C20混凝土現(xiàn)澆，墻寬0.4 m，高1.1 m，其中，壩頂以上高0.8 m。同時(shí)，將大壩右岸壩頂相對(duì)較矮的部位加高至1 278.7 m。在壩頂澆筑1.5 m寬人行道，路面為10 cm厚的C20混凝土，路基為10 cm厚的碎石墊層。

　　3.2 壩坡設(shè)計(jì)

　　根據(jù)安全鑒定結(jié)論，對(duì)上、下游壩坡進(jìn)行整形護(hù)坡。上游壩坡坡比1∶2.5，下游壩坡坡比1∶2。壩坡整治時(shí)，先將壩體表面雜物清除，原鋪設(shè)的混凝土預(yù)制塊由于未延伸到右壩肩，且時(shí)間長(zhǎng)久，部分損壞，將其全部拆除，然后再按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行開挖、回填夯實(shí)。大壩上游壩坡施工時(shí)上游壩面先鋪設(shè)10 cm厚粗砂墊層，再安裝8 cm厚的C15混凝土預(yù)制塊。混凝土預(yù)制塊采取人工掛線鋪砌，預(yù)制塊間縫寬最大為1 cm，采用M10水泥砂漿充填。下游壩坡采用草皮護(hù)坡，同時(shí)在上、下游壩面均增設(shè)人行踏步，在下游壩面與山體接觸處及壩腳處設(shè)置排水溝。壩坡采用土料夯實(shí)回填，填筑土料干容重為1.32 g/cm3，粒徑為0.5～2 mm，分層鋪筑壓實(shí)，每層厚0.2～0.5 m(根據(jù)壓實(shí)工具確定厚薄)。

　　3.3 大壩防滲設(shè)計(jì)

　　3.3.1 水庫(kù)滲漏現(xiàn)狀。實(shí)地勘查時(shí)風(fēng)巖水庫(kù)水位較低，加上壩后土層較厚，未發(fā)現(xiàn)明顯可見的漏水點(diǎn)，因此不排除有滲漏的可能，已建的放水閘閥旁有漏水現(xiàn)象，不排除沿放水管滲漏的可能。大壩下游約90 m處有一出水點(diǎn)，經(jīng)詢問當(dāng)?shù)匕傩眨摮鏊c(diǎn)在水庫(kù)建成之前就已經(jīng)形成，因此可排除是水庫(kù)漏水所產(chǎn)生。

　　3.3.2 壩區(qū)防滲處理設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，擬對(duì)水庫(kù)大壩采取帷幕灌漿，帷幕灌漿線總體上布置在水庫(kù)大壩軸線上，以勘探孔壓水試驗(yàn)成果及地下水位控制帷幕深度。

　　3.3.2.1 防滲邊界、下限的確定。壩區(qū)出露巖性為灰?guī)r，為透水層，河床巖體透水率q≤10 Lu的界限為1 264.8 m，左、右岸q≤10 Lu的界限分別為1 274.8 m和1 274.8 m;灌漿孔均須深入巖透水性小于10 Lu巖體3 m以下。施工時(shí)，可通過先導(dǎo)孔的壓注水試驗(yàn)、灌漿試驗(yàn)、地下水位觀測(cè)等做適當(dāng)調(diào)整。

　　3.3.2.2 壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)。壩基防滲帷幕線沿壩軸線布置，左、右岸自壩肩向山體延伸接地下水位與正常蓄水位的交點(diǎn)。設(shè)計(jì)灌漿線總長(zhǎng)136 m。在施工過程中，可根據(jù)先導(dǎo)孔的地下水位觀測(cè)及灌漿試驗(yàn)等優(yōu)化調(diào)整帷幕線端點(diǎn)。

　　帷幕防滲灌漿孔沿截流墻單排布置，孔距均為2 m，Ⅲ序次施工，共布置69個(gè)灌漿孔。施工過程中，可根據(jù)先導(dǎo)孔的壓、注水試驗(yàn)，灌漿試驗(yàn)，將耗灰量過大或地下水位低槽帶、破碎帶等地段調(diào)整為加密灌漿孔。

　　壩基出露地層為相對(duì)隔水層，灌漿孔深度按進(jìn)入巖體弱風(fēng)化帶為下限，起灌高程為1 277.9 m(正常高水位)。在施工中可，根據(jù)先導(dǎo)孔的壓水試驗(yàn)、灌漿試驗(yàn)等做適當(dāng)調(diào)整。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　為確保風(fēng)巖水庫(kù)均質(zhì)土壩除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)方案具有較高技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，對(duì)大壩病險(xiǎn)現(xiàn)狀、壩體滲流、壩體滲透穩(wěn)定及大壩穩(wěn)定等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真計(jì)算和復(fù)核，并結(jié)合復(fù)核結(jié)果，從壩頂高程確定、壩坡處理和大壩防滲等方面對(duì)除險(xiǎn)加固方案進(jìn)行了詳細(xì)論證分析。優(yōu)選的除險(xiǎn)加固方案合理可行，可為大壩安全可靠、高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)提供重要的技術(shù)指導(dǎo)。

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