山塘大壩治理工程施工技術(shù)

安俊美

（綏陽縣水利工程運(yùn)行服務(wù)中心，貴州 鳳岡 563300）

1 山塘大壩現(xiàn)狀

山塘大壩位于水桶溝上游河段，壩址以上流域面積0.57 km2，主河道河長1.23 km主河道加權(quán)平均比降123‰流域形狀系數(shù)0.377，多年平均徑流量31.40 萬m3。水庫總庫容5.27 萬m3，屬山塘，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物5 級(jí)。水庫按10 年一遇（P＝10%）洪水設(shè)計(jì)，20 年一遇（P＝2%）洪水校核。山塘樞紐建筑主要包括大壩、溢洪道及放水箱涵等。

2 山塘大壩存在主要的問題

2.1 大壩上游存在的問題

大壩上游壩面采用干砌石護(hù)坡，壩頂至898.20 m高程段壩坡坡比為1∶2.4，在898.20 m 高程處設(shè)有寬2 m 的馬道，898.20 m高程以下壩坡坡比為1∶3，現(xiàn)狀上游壩面干砌石護(hù)坡淘刷損壞嚴(yán)重。

2.2 大壩下游存在的問題

大壩下游壩面為植草護(hù)坡，壩頂至897.20 m高程段壩坡坡比為1∶1.9，在897.20 m 高程處設(shè)有寬1.80 m 的馬道，897.20 m高程至894 m 高程之間壩坡坡比為1∶2.75，894 m 高程為寬1.20 m 的馬道，894 m 高程以下為干砌石貼坡排水，坡比為1:1.0，在892.80 m 高程處設(shè)有寬1.20 m 的馬道?，F(xiàn)狀下游壩面較為規(guī)整，但雜草叢生。

2.3 放水涵管存在的問題

放水涵管進(jìn)口中心高程893.20 m，再運(yùn)行30 a后泥沙淤積高程894.63 m。

3 山塘大壩治理工程內(nèi)容

①壩頂采用C25混凝土硬化加高0.30 m，并增設(shè)防浪墻，墻高1 m，采用C25 混凝土澆筑；壩體及壩基肩滲漏較嚴(yán)重，對(duì)壩體采取充填灌漿處理，對(duì)壩基肩采取帷幕灌漿處理。②溢洪道出口增設(shè)消力池。③抬高取水口高程，滿足取放水要求，增設(shè)簡易啟閉機(jī)。

4 山塘大壩治理工程采用的主要施工技術(shù)

4.1 壩頂治理

4.1.1 壩頂高程復(fù)核

4.1.1.1 基本參數(shù)確定

風(fēng)速：正常運(yùn)用條件風(fēng)速W＝12 m×1.50 s＝18 m/s；非常運(yùn)用條件W＝12 m/s；吹程：根據(jù)庫區(qū)圖量測D＝110 m；地震：參照《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》此工程其抗震設(shè)防類別達(dá)不到丁類，采用設(shè)計(jì)烈度為6 度，可不做抗震復(fù)核計(jì)算。

除險(xiǎn)后的洪水成果正常蓄水位902.50 m ，設(shè)計(jì)洪水位903.41 m（P=10%），校核洪水位903.53 m（P=5.0%）。

4.1.1.2 山塘水面風(fēng)浪爬高

4.1.1.2.1 風(fēng)浪要素計(jì)算

計(jì)算參照采用《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的官廳水庫公式：

工程參照5 級(jí)土壩采用累積頻率P＝5%的平均波高值，查表得h5%/hm＝1.95，計(jì)算成果見表1及表2。

表1 風(fēng)浪波高、波長計(jì)算成果表

表2 風(fēng)浪要素計(jì)算成果表

4.1.1.2.2 波浪爬高

波浪在大壩壩坡上平均爬高公式：

式中：R—平均爬高（m）；K△—斜坡的糙率滲透性系數(shù)，K△＝0.75～0.80；Kw—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，正常蓄水位取Kw＝1.30，設(shè)計(jì)洪水位取Kw＝1.30，校核洪水位取Kw＝1.01；m－坡度系數(shù)，平均坡比m＝2.67 hm、Lm－平均波高、波長。

風(fēng)浪爬高計(jì)算取值見表3。

表3 風(fēng)浪爬高計(jì)算成果表

4.1.2 壩頂超高

壩頂超高Y＝R5%+e+A。 （4）

式中：A－安全超高：正常運(yùn)用情況，A＝0.50，非常運(yùn)用情況，A＝0.30 m。正常蓄水位：Y＝1.017 m；設(shè)計(jì)洪水位：Y＝1.017 m；校核洪水位：Y＝0.554 m。

4.1.3 壩頂高程計(jì)算

根據(jù)此次洪水復(fù)核成果及壩頂超高計(jì)算成果對(duì)現(xiàn)有壩頂高程進(jìn)行復(fù)核，其計(jì)算成果見表4。

表4 壩頂高程計(jì)算成果表

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》紅安山塘大壩壩頂現(xiàn)狀高程為903.70 m，無防浪墻，不滿足規(guī)范要求。

4.1.4 壩頂整治

針對(duì)壩頂高程不滿足要求且無防浪墻，此次壩頂整治考慮鋪設(shè)0.30 m厚的土石渣填筑至高程904 m。上游增設(shè)C25 混凝土防浪墻，墻高1 m，墻頂高程905 m，壩頂下游側(cè)設(shè)置斷面尺寸為0.50 m×0.50 m（B×H）的C25 混凝土路肩，路肩頂高程904 m。大壩整治后壩頂高程904 m，防浪墻頂高程905 m，滿足規(guī)范要求。

4.2 壩體、壩基（肩）防滲處理

4.2.1 滲漏情況及防滲方案選擇

經(jīng)此次現(xiàn)場調(diào)查，在大壩及壩基肩存在浸潤區(qū)q1～q4 和集中滲漏點(diǎn)W1，水庫運(yùn)行至902.50 m，滲漏匯總量約為4.70 L/s，滲漏量隨庫水位升高而存在增大趨勢，危及大壩安全。

擬選兩種方案進(jìn)行處理：第一種是壩體充填灌漿+壩基肩巖體帷幕灌漿。帷幕線沿壩軸線布置，過壩體后左岸經(jīng)溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸過壩體后向岸坡延伸一序孔，總灌漿量為661 m，有效為646 m；第二種方案為土工膜+灌漿補(bǔ)強(qiáng)防滲。大壩采取土工膜防滲，壩基肩采取帷幕灌漿防滲，防滲帷幕在壩體段沿齒墻中心線布置，右岸帷幕線軸過溢洪道后沿山體布置至進(jìn)庫公路，左岸向岸坡延伸，其中基巖灌漿量為432 m，土工膜960 m2，趾板開挖及回填工程量587 m3。

結(jié)合壩址工程地質(zhì)條件，經(jīng)綜合比較，此次大壩滲漏處理采用壩體充填灌漿+壩基肩巖體帷幕灌漿的設(shè)計(jì)方案

4.2.2 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

4.2.2.1 防滲線路、標(biāo)準(zhǔn)及邊、底界確定

大壩坐落于三迭系下統(tǒng)夜郎組九級(jí)灘段（T1y3）頁巖強(qiáng)風(fēng)化層上，裂隙發(fā)育，風(fēng)化較嚴(yán)重，左右岸強(qiáng)風(fēng)化深一般為5～7 m，河床一般深為2～3.50 m，壩基以下一定范圍內(nèi)巖體透水率較大；此次灌漿設(shè)計(jì)按雙排布置，主帷幕線路沿壩頂布置，過壩體后左岸經(jīng)溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸過壩體后向岸坡延伸一序孔。垂向上以深入基巖弱風(fēng)化一段（深入基巖5～10 m）控制。副帷幕布置于壩體上，垂向上以深入推測建基面以下1 m 控制；具體邊界條件根據(jù)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)、灌漿試驗(yàn)成果資料可作相應(yīng)調(diào)整。

4.2.2.2 防滲帷幕孔、排距

根據(jù)大壩滲漏及壩基巖體可灌性及裂隙發(fā)育情況，此次灌漿設(shè)計(jì)按雙排布置，排距為1 m，孔距為2 m，其中主帷幕布置33個(gè)孔，帷幕線長64 m。副帷幕布置29個(gè)孔，帷幕線長56 m，共布置57個(gè)孔。分3序次施工，共計(jì)帷幕灌漿總進(jìn)尺661 m。

4.2.3 帷幕灌漿施工

帷幕灌漿施工，本著逐漸加密的原則，按次序進(jìn)行，一、二、三序逐序施工。為了解灌漿的有關(guān)參數(shù)，應(yīng)先鉆灌先導(dǎo)孔，其中1＃、9＃、17＃、25＃、33＃為帷幕先導(dǎo)孔，在先導(dǎo)孔內(nèi)作壓水試驗(yàn)及灌漿試驗(yàn)，為以后的灌漿施工提供可靠的參數(shù)依據(jù)。

灌漿方法和灌漿方式：基巖采取自上而下分段灌注，壩體與壩基的接觸帶段長3 m，基巖為1 m，壩體為2 m。灌漿方式采取循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于5 cm。

5 結(jié)語

綜上所述，山塘水庫大壩治理需要結(jié)合具體項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，從而提高大壩的實(shí)際使用能力和抗震能力。山塘大壩治理工程主要是解決滲漏和泄洪消能等問題，施工時(shí)需要合理進(jìn)行壩頂治理，壩體、壩基（肩）防滲處理等，以提高山塘水庫大壩質(zhì)量，最大限度提高水庫的抗洪、灌溉能力。