楊莊滯洪區(qū)大壩北崗段隱患及處理措施

陳超

（河南省山水水利工程有限公司，河南 開封 475000）

1 工程概況

楊莊滯洪區(qū)位于河南省西平縣城西22 km 的小洪河干流上，壩址以上控制流域面積1 026 km2，上游石漫灘以上為山區(qū)，石漫灘至楊莊區(qū)間為丘陵區(qū)，楊莊以下為平原區(qū)。下游約13 km 的北岸為老王坡滯洪區(qū)。楊莊滯洪區(qū)主體工程于1992年11 月正式開工，1995 年完成。工程屬Ⅱ等，主體工程按50 年一遇洪水設(shè)計，相應(yīng)水位71.54 m，滯洪量2.03 億m3，300 年一遇洪水校核，相應(yīng)水位72.15 m，滯洪量為2.56 億m3，滯洪區(qū)設(shè)計流量為650 m3/s，校核流量為1 500 m3/s。遷安工程按20 年一遇設(shè)計，設(shè)計水位為69.68 m，相應(yīng)滯洪庫容量0.79 億m3，考慮風(fēng)浪高設(shè)計遷安水位確定為70.10 m。項(xiàng)目主體工程主要內(nèi)容包括：護(hù)坡12.83 km，壩身堤基防滲2 163 m；修建圍堤堤頂防汛道路12.83 km，修建上堤道路18 條，長3 078 m：維修泄洪建筑物1 座。

地形與地貌：楊莊滯洪區(qū)位于淮北平原的西部，地形較為平坦，自西北向東南傾斜，地面高程在40～75 m之間，地面平均坡度約為1/6 000。自晚更新統(tǒng)末以來，此區(qū)地殼處于振蕩運(yùn)動狀態(tài)，由于上升大于下降，形成了現(xiàn)有的河谷洼地。項(xiàng)目區(qū)出露地層主要為晚更新統(tǒng)的沖洪積粉質(zhì)壤土層，在河漫灘及沖溝處零星出露全新統(tǒng)的沖洪積輕粉質(zhì)壤土、中粉質(zhì)壤土及砂壤土，下部為深厚的早中更新統(tǒng)，連同第三系沉積物厚達(dá)300～800 m，下伏基巖主要為侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的砂巖、頁巖及下元古界的片麻巖。地層巖性：工程區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)主要揭露地層為第四系上更新統(tǒng)（0）和全新統(tǒng)（Q），地層分布穩(wěn)定。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動峰值加速度分區(qū)0.11，對應(yīng)延震基本烈度為V。

水文地質(zhì)條件：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水類型主要為孔隙水及裂隙水，地下水埋深因地形不同而不同，該區(qū)地下水與河水主要靠大氣降水補(bǔ)給，環(huán)境類型水對混凝土的腐蝕性無，環(huán)境水對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性評價為弱，環(huán)境水對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評價為弱。

2 大壩隱患

楊莊滯洪區(qū)大壩工程級別為3 級，橫跨蘆廟、專探、楊莊、師靈4 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。大壩全長12.83 km，為均質(zhì)土壩，最大壩高17.50 m，壩頂寬6～8 m，大壩上游坡比1∶3，下游坡比1∶2.50，壩頂高程73.50 m，防浪墻頂高程74.55 m，全壩除北崗段0+280～2+500 段外均為1992年楊莊滯洪區(qū)建設(shè)時修建。大壩主河槽段有1 km混凝土護(hù)坡，其余壩段為草皮護(hù)坡。壩頂路面為12 km泥結(jié)碎石路面和1 km柏油路面。大壩上游設(shè)有15 m寬的防浪林帶，下游設(shè)5 m寬護(hù)堤林帶。

楊莊滯洪區(qū)自1992年修建至今，存在一些問題，如大壩北崗段0+484～2+647 段，長2.16 km，為原楊莊水庫大壩，此壩段特殊的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，填筑質(zhì)量較差，1992 年建設(shè)時，施工中大壩北崗段灌漿2次，工程驗(yàn)收時提醒應(yīng)定期續(xù)灌的同時加強(qiáng)對該段觀測，由于缺乏資金維護(hù)，一直未續(xù)灌。2000年“7·13”洪水是楊莊滯洪區(qū)1995 年建成以來經(jīng)歷最大一次洪水，2000 年7月13日滯洪區(qū)落閘蓄洪持續(xù)22 d，滯洪區(qū)最高水位70.52 m，高于滯洪區(qū)內(nèi)莊臺20 年一遇設(shè)計水位70.10 m。滯洪期間加強(qiáng)對該段巡查次數(shù)，7月23 日尋壩人員沿下游壩腳巡查，發(fā)現(xiàn)樁號1+100～1+450段壩坡坡腳處有水，高程68 m，仔細(xì)觀察壩體由內(nèi)向外滲水，有如無數(shù)小泉眼，仔細(xì)聽好像還有流水聲。用手摸壩坡流水處土體松軟，用腳踏上去腳陷30 cm，幾乎拔不出來。按照防汛規(guī)定要求逐級向上級匯報，后經(jīng)專家現(xiàn)場考察分析，結(jié)論是該段壩體出現(xiàn)的現(xiàn)象屬于散浸（分散性滲水），建議密切觀察。根據(jù)地質(zhì)報告，0+484～1+000、1+450～2+647 段堤身填土的干密度范圍值pdmax=1.54～1.64 g/cm3，平均1.60 g/cm3，結(jié)合本地經(jīng)驗(yàn)，最大干密度1.70 g/cm3取值，3 級提防壓實(shí)度為0.91，即干密度≥1.55 g/cm3為合格標(biāo)準(zhǔn)，故0+048～1+000、1+450～-2+647 段堤身填土干密度合格率為95.5%；樁號1+000～1+450 之間壩體填土干密度范圍值pdmax=1.46～1.55 g/cm3，平均1.51 g/cm3，壩體填土干密度合格率為65%。

3 大壩處理措施

3.1 滲流分析

滲流分析計算大壩北崗段0+484～2+647 段堤身斷面。計算工況：校核水位72.15 m時，下游無水；設(shè)計水位71.54 m時，下游無水。上游水位條件下堤身形成穩(wěn)定滲流時為計算工況。下游為草皮護(hù)坡，無排水設(shè)施。經(jīng)計算結(jié)果可知，在校核水位、設(shè)計水位時滲透比降分別為0.18和0.21均小于允許滲透比降0.47，但由于壩體存安全隱患，對該段壩體及壩基進(jìn)行防滲的處理，可采用水泥土攪拌樁。

3.2 防滲方案比較

楊莊滯洪區(qū)大壩堤身主要為中粉質(zhì)壤土，抗?jié)B能力較好，工程地質(zhì)條件好，防止壩體在高水位下產(chǎn)生滲透破壞。結(jié)合目前的處理工程實(shí)例，對壩體實(shí)用劈裂灌漿、高壓擺噴灌漿、塑性混凝土防滲墻和水泥土攪拌樁4 種處理方法進(jìn)行比較（詳見表1），堤身防滲處理措施采取水泥土攪拌樁灌漿。

表1 大壩防滲處理方案比選表

3.3 防滲措施及效果

灌漿范圍為大壩北崗段，灌漿采用雙排套樁布孔，孔位設(shè)在壩軸線，墻底部鉆入壩基底部2 m，樁深7.70～9.80 m，樁直徑0.40 m，成墻厚度0.55 m，施工按三序樁成墻方法，用多頭小直徑深層攪拌截滲樁基就位、調(diào)平，通過主機(jī)的動力傳動推動鉆頭向土層中下層沉刨設(shè)計深度，然后再提升攪拌機(jī)至孔口，在此同時，水泥漿由高壓輸送管輸進(jìn)鉆桿，經(jīng)過鉆頭噴入土體中，在鉆進(jìn)與提升的過程中，水泥漿和原土充分拌和，此過程一次成樁，稱為一序，然后鉆機(jī)沿軸線前移，進(jìn)行下一序施工，多次重復(fù)上述過程形成一截滲墻。滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，抗壓強(qiáng)度R>0.30 MPa，水泥摻入量不小于12%。

4 結(jié)語

楊莊滯洪區(qū)大壩北崗段經(jīng)過灌注水泥土攪拌樁防滲加固處理后，滲流分析浸潤線在防滲墻處驟降，處理效果顯著，在一定程度上保障了大壩的安全，有效地防御大洪水，確保流域防洪安全，最大限度地減少洪水災(zāi)害損失，保障流域社會經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。