龍?zhí)端畮靿误w存在問題與除險加固施工

胡順芹（臨沂市水利工程處，山東 臨沂 276000）

龍?zhí)端畮靿误w存在問題與除險加固施工

胡順芹
（臨沂市水利工程處，山東 臨沂 276000）

【摘要】結(jié)合山東省臨沭縣龍?zhí)端畮斐U加固工程，分析水庫壩體存在的質(zhì)量問題，提出了壩體除險加固施工方案，并運用理論計算方法模擬分析了壩體除險加固施工方案的合理性。結(jié)果表明：壩體除險加固后的滲流量及抗滑穩(wěn)定系數(shù)均在安全允許范圍內(nèi)，施工方案可行。

【關(guān)鍵詞】龍?zhí)端畮欤粔误w；除險加固；安全評價

龍?zhí)端畮煳挥谏綎|省臨沂市新沭河一級支流穆疃河支溝蛟龍河上游，上游距臨沭縣縣城7.5 km，下游距蛟龍鎮(zhèn)駐地0.5 km，始建于1958年，1959年建成?。?）型水庫。1970—1971年進行第一次擴建，至1983年陸續(xù)完成大壩、溢洪閘、南北放水洞等工程。1990—1993年對大壩進行了除險加固及部分工程的改造，規(guī)模擴大為中型水庫，現(xiàn)狀樞紐工程主要由大壩、溢洪道、南北放水洞、水電站等部分組成。

1　壩體存在的問題

壩體質(zhì)量問題主要為接高斜墻、砂殼以及防浪墻、護坡石及反濾層。

1.1接高斜墻填筑不密實

經(jīng)槽探查明，接高斜墻厚度僅有0.9～1.0m，巖性為黏土、壤土，混雜較多中粗砂及風化巖塊，填筑不密實，質(zhì)量較差，壓實度為0.78～0.85，滲透系數(shù)為3.80×10-5～1.10×10-4cm/s，具弱～中等透水性。部分樁號與心墻之間夾0.30～0.80m礫質(zhì)粗砂及碎石層，滲透系數(shù)約為7.6×10-2～4.6×10-1cm/s，具強～極強透水性，與上下游砂殼相連通，形成了滲漏通道，嚴重威脅大壩安全。

1.2大壩砂殼填筑質(zhì)量差

1）壩前砂殼：上游砂殼巖性為含碎石礫質(zhì)粗砂，頂部含塊石較多，下部以礫質(zhì)粗砂為主，相對密度為0.40～0.51，標貫擊數(shù)為9～30擊；滲透系數(shù)為4.2×10-3～3.1×10-2cm/s，具中等透水性，填筑質(zhì)量較差，需提高砂殼填筑質(zhì)量。

2）壩后砂殼：下游壩坡平均草皮覆蓋率不足50%，相對沖刷面積達22%，坡面高低不平，沖刷破壞嚴重。頂部巖性以花崗巖塊石為主，塊石間填筑不滿，多有架空現(xiàn)象。底部巖性以含碎石礫質(zhì)粗砂為主，標貫擊數(shù)為12～39擊；滲透系數(shù)為8.2×10-3～6.3×10-2cm/s，具中等透水性。

1.3防浪墻、護坡石及反濾層存在質(zhì)量問題

防浪墻前為干砌塊石護坡，多處護坡石松動、風化破碎，護坡石缺失、塌陷現(xiàn)象較為嚴重，完全失去了護坡的作用。根據(jù)現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，護坡石重量普遍在8～19 kg/塊，厚度在10～15 cm之間，長度在20～35 cm之間，寬度在14～21 cm之間，護坡石尺寸大小不符合相關(guān)規(guī)范技術(shù)的要求。護坡石平整度、砌縫寬度不合格，砌筑質(zhì)量較差；護坡石下為亂石墊層；墊層級配不符合標準，有的地方無反濾層，有的地方被淘空，導(dǎo)致護坡石被架空。壩后貼坡型排水體，經(jīng)現(xiàn)場開挖檢查，塊石下無反濾層。

2　壩體防滲加固施工技術(shù)

大壩0+000～0+475壩段高程50.0~53.9m以上砂殼、0+565~0+620段高程52.90~53.0 m以上為砂殼進行翻壓加固，并采用接高黏土斜墻截滲。上游護坡拆除重建，下游壩坡缺土處補坡、草皮護坡及壩坡排水系統(tǒng)重建，改建下游壩腳排水體等工程。壩頂改建防浪墻和增設(shè)壩頂照明等工程。

2.1黏土心墻接高

壩前黏土心墻接高分兩步進行，一是選擇黏土場地，將黏土由黏土場采用挖掘機挖運，自卸汽車運輸方式運送至施工區(qū)域外的土料廠地。二是劃分區(qū)域進行施工，以100m作為一個施工單元，施工時先將第一個作業(yè)面的壩前砂殼用挖掘機裝自卸汽車運至施工區(qū)域外，開挖完成經(jīng)監(jiān)理驗收合格后再進行黏土心墻回填作業(yè)。

2.2壩前砂殼翻壓

壩前砂殼翻壓需劃分區(qū)域進行施工，每100m作為一個作業(yè)面，施工時待黏土心墻作業(yè)完成監(jiān)理驗收合格后再將第二個作業(yè)面的砂殼開挖運至第一個作業(yè)面的區(qū)域進行壓實，將剩余的砂殼土運至土料廠地備用，最后一個作業(yè)面將前面作業(yè)面多余的砂殼土運回來進行壓實。以此類推完成整個砂殼翻壓。

3　壩體安全評價

為驗證工程除險加固設(shè)計的合理性，采用理論計算的方式模擬工程加固后的運行狀況。壩體安全評價采用有限單元法，分析壩體滲流與抗滑穩(wěn)定性，滲流計算模型按除險加固后的工程模型建立，如圖1所示。計算模擬水庫壩體在不同蓄水位條件下的穩(wěn)定與非穩(wěn)定滲流情況，共有5種：工況1為正常蓄水位；工況2為設(shè)計洪水位；工況3為1/3壩高；工況4為校核洪水位；工況5為校核洪水位降至水庫設(shè)計死水位。

圖1滲流分析網(wǎng)格模型

3.1壩體滲透穩(wěn)定分析

模擬計算得到壩體在不同工況條件下的單寬滲流量以及相應(yīng)的滲透坡降，結(jié)果見表1。并根據(jù)數(shù)值模擬得到壩體的侵潤線，如圖2（以典型工況1為例進行分析）。根據(jù)壩體的滲流模擬結(jié)果可知，各種工況條件下的單寬滲流量顯著減少，并且均在允許范圍內(nèi)，小于壩體安全運行允許的滲透坡降；壩體浸潤線較除險加固之前亦明顯降低，綜合分析可知壩體滲透穩(wěn)定性良好，壩體在各種工況條件下不會發(fā)生滲透破壞。

表1 5種工況單寬滲流量及滲透坡降

圖2工況1壩體浸潤線與滑移面示意圖

3.2壩體抗滑穩(wěn)定分析

運用剛體極限平衡法，根據(jù)上述滲流計算分析結(jié)果計算抗滑穩(wěn)定性系數(shù)。壩體穩(wěn)定性按相關(guān)規(guī)范規(guī)定壩體抗滑穩(wěn)定性的最小安全系數(shù)來衡量，正常運用條件下滲透坡降大于1.25，非正常運用條件下大于1.15。計算得到5種工況條件下的抗滑穩(wěn)定性系數(shù)，計算結(jié)果見表2。

表2 5種工況抗滑穩(wěn)定性系數(shù)

分析表2可知，壩體在各種工況條件下的抗滑穩(wěn)定性系數(shù)均在安全允許范圍內(nèi)，表明壩體經(jīng)過除險加固之后不會發(fā)生滑動失穩(wěn)，進一步反映了壩體除險加固設(shè)計的合理性。

4　結(jié)語

舊水庫存在質(zhì)量弊病是國內(nèi)水利工程普遍存在的現(xiàn)象，受當時經(jīng)濟或技術(shù)的限制，致使水庫在后期運行中不斷出現(xiàn)壩體滲漏、不穩(wěn)定等安全隱患。龍?zhí)端畮煸诔浞址治鰤误w質(zhì)量問題基礎(chǔ)上，制定科學的加固方案，并通過理論計算與數(shù)值模擬進一步驗證了工程設(shè)計的合理性。

（責任編輯 崔春梅）

【中圖分類號】TV697

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-07-0027-02

收稿日期：2015-02-25

作者簡介：胡順芹（1972—），女，工程師