拋石壓重固腳在水庫大壩加固中的應(yīng)用

□楊鋒

拋石壓重固腳在水庫大壩加固中的應(yīng)用

□楊鋒

以橫山嶺水庫主壩為例，通過分析大壩邊坡穩(wěn)定性及處理方法，優(yōu)選出拋石壓重固腳方案，進(jìn)而應(yīng)用于水庫大壩的加固。

水庫；大壩；邊坡穩(wěn)定；壓重固腳

橫山嶺水庫系大清河系支流磁河上的一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。壩址以上控制流域面積440km2，總庫容2.43億m3。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核。主要建筑物包括：主壩、副壩、正常溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞、發(fā)電支洞、輸水洞和水電站。經(jīng)大壩安全鑒定及復(fù)核，工程存在溢洪道泄洪時(shí)，洪水回流至壩腳，危及大壩安全；主壩兩壩肩壩段上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求等問題，需對(duì)水庫工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

1.主壩工程布置

主壩為黏土斜墻壩，壩頂高程246.0m，壩頂長度490.0m，壩頂寬度5.0m，最大壩高41m，壩頂設(shè)有漿砌石防浪墻，墻頂高程247.2m。上游壩坡坡比自上而下分別為1：2.5、1：2.5和1：3.0，下游壩坡坡比自上而下分別為1：2.25、1：2.25和1：2.5。大壩采用黏土斜墻防滲，斜墻頂部高程245.2m，厚2m，底部厚：中間壩段18m，兩壩肩壩段28.9m～33.9m；壩基采用黏土鋪蓋加截水槽防滲，截水槽中心線位于壩軸線上游40m，槽底與基巖相連。壩基坐落于砂卵石層上，砂卵石層最大厚度10m，其下為花崗巖層。

2.主壩壩坡抗滑穩(wěn)定復(fù)核

2.1 計(jì)算斷面及計(jì)算工況

主壩壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算斷面選取樁號(hào)：0+055、0+177和0+414.72。計(jì)算工況按規(guī)范要求考慮了穩(wěn)定滲流期和非穩(wěn)定滲流期的正常運(yùn)用情況和非常運(yùn)用情況。

2.2 計(jì)算方法及壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用計(jì)及條塊間作用力的簡化畢肖普法。采用計(jì)及條塊間作用力的計(jì)算方法時(shí)，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)為：正常運(yùn)用條件1.35；非常運(yùn)用條件1.25。

2.3 計(jì)算成果

穩(wěn)定滲流期主壩上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

非穩(wěn)定滲流期上游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果為：主壩0+177（標(biāo)準(zhǔn)）斷面在各種水位降落的情況下均滿足穩(wěn)定要求。主壩斷面0+055和0+414.72僅在水庫校核洪水位降至汛限水位時(shí)滿足穩(wěn)定要求，水庫水位由正常蓄水位降至死水位和設(shè)計(jì)洪水位降至汛限水位時(shí)，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求。

2.4 成果分析

主壩為黏土斜墻壩，斜墻上下游為砂礫料，最大壩高壩段的黏土斜墻較?。ǖ撞亢穸葹?8m），而兩端的壩段黏土斜墻底部厚度分別為28.9m和33.9m。通過分析滑動(dòng)面曲線，相對(duì)于最大壩高壩段，兩端壩段滑動(dòng)面曲線在黏土斜墻的比例較大，由于黏土的力學(xué)指標(biāo)較砂礫石偏小，所以兩端壩段抗滑穩(wěn)定安全系較小。由此可知，在此類壩型中，增加黏土斜墻的厚度，可提高大壩的抗?jié)B性能，但在某種程度上存在削弱其壩坡抗滑穩(wěn)定的安全性。

3.主壩上游壩坡加固設(shè)計(jì)

3.1 加固措施選擇

滑坡加固設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則是減少滑動(dòng)力和增加抗滑力。一般處理措施為開挖回填、放緩壩坡、壓重固腳、防滲設(shè)施和排水設(shè)施，經(jīng)綜合必選，工程采用壓重固腳的措施。

3.2 加固設(shè)計(jì)

在水庫除險(xiǎn)加固期間，不具備放空水庫的條件，按照死水位220.0m的施工條件下，壓坡固腳體尚有14m高位于水下，故采用兩種方式進(jìn)行處理，即在施工水位220.0m以下采用拋填塊石的方法、在水面以上采用堆石的方法形成壓重固腳體。具體布置為：左壩段長32.5m，壓重固腳頂高程229.0m，水平寬度2.0m，邊坡坡比1：3.0，高程220m以下采用拋石，其上部為堆石。右壩段長192.88m，壓重固腳頂高程229.0m，水平寬度4.0m，邊坡坡比1：3.0，高程220m以下采用拋石，其上部為堆石。加固后壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4.結(jié)語

對(duì)于黏土斜墻壩的設(shè)計(jì)，在滿足其抗?jié)B要求的前提下，不宜人為加大黏土斜墻的結(jié)構(gòu)尺寸，一方面可能降低大壩邊坡抗滑安全性，另一方面無形中增加了工程投資，在黏土較為缺乏的區(qū)域尤為明顯。除險(xiǎn)加固工程雖然不具備空庫實(shí)施的條件，但是通過比選采用了拋石壓重固腳的方案解決了主壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定問題，可為類似工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。□

2017-06-06

楊鋒，男，侗族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。