何 洋，尹 剛

（山東天源水務集團有限公司，山東 菏澤 274000）

黃仁水庫位于山東省蒙陰縣垛莊鎮(zhèn)西山角村南，系淮河流域沂河水系蒙河支流黃仁河上的一座中型水庫。水庫始建于20世紀70年代，受當時工程技術條件的限制，水庫自建成后經(jīng)歷了多次維修，但并沒有從根本上解決危及水庫安全的隱患。目前，水庫仍然存在防洪標準低、工程質(zhì)量差等問題，嚴重制約著工程效益的發(fā)揮，并威脅下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全，亟待進行整治。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，壩址區(qū)相應地震設防烈度為7度，并且在地震設防烈度7度情況下，上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)低于規(guī)范值；上游砂殼和壩基砂層相對密度分別為0.46和0.35，存在液化可能。

1 震動液化評價

對壩殼砂、壩基砂土震動液化進行評價：

1.1 地震液化的初判

1）水庫在正常運行狀態(tài)時，壩體上游的砂殼、壩基砂層處于飽和狀態(tài)，其黏粒含量約在1.4%～8.5%范圍內(nèi)，小于液化評價標準16%，因此初判為可能液化土。

2）由于壩體下游砂殼處于非飽和狀態(tài)，不具備發(fā)生液化的基本條件，可直接判為不液化。

1.2 地震液化的復判

上游砂殼的成份主要為碎石土，但內(nèi)部組合并不均勻，砂殼上部以塊石居多，因此對局部風化造成的礫質(zhì)粗砂進行地震液化判定只采用標準貫入錘擊法。砂殼下部以礫質(zhì)粗砂為主，壩基砂層地震液化判別采用標準貫入錘擊法和相對密度法相結(jié)合的方法。

1）壩前砂殼地震液化復判。標準貫入錘擊法判別公式為：

當標準貫入試驗貫入點深度和地下水位在試驗地面以下的深度，不同于工程正常運用時，實測標準貫入錘擊數(shù)應按下式進行校正，并應以校正后的標準貫入錘擊數(shù)N63.5作為復判依據(jù)。

其中：N′63.5為實測標準貫入錘擊數(shù)；Ncr，N0分別為液化判別標準貫入擊數(shù)臨界值和基準值；ds為工程正常運用時，標準貫入點在當時地面以下的深度，m；dw為工程正常運用時，地下水位在當時地面以下的深度，m；當?shù)孛嫜蜎]于水面時，dw取 0；d′s和 d′w為標準貫入試驗時各對應的深度值；ρc為土的黏粒含量重量百分率，當小于3%或為砂土時,應采用3%。

對水庫進行勘察時庫水位為164.52 m，接近興利水位164.93 m，因此取 N63.5=N′63.5；土工試驗得出壩前砂殼、壩基砂層的黏粒含量均不超過3%，故ρc取值為3%，運用上述公式計算得到壩前砂殼液化判別成果，如表1所示。分析表1可知，上游砂殼的礫質(zhì)粗砂存在液化的可能。

表1 壩前砂殼液化判別成果表

2）壩基砂層地震液化復判。采用標準貫入錘擊法判別壩基砂層地震液化與否結(jié)果如表2所示，由表2知，壩基的礫質(zhì)粗砂存在液化的可能。

表2 壩基砂層液化判別成果表

相對密度法評判標準為：在地震動峰值加速度0.10 g條件下，如果飽和無黏性土的相對密度不超過0.70，則可判為可能液化土。經(jīng)現(xiàn)場取樣試驗，壩前礫質(zhì)粗砂相對密度平均值為0.46，判為可能液化土；現(xiàn)狀河床壩基砂層相對密度平均值為0.35，仍小于液化臨界相對密度值0.70，壩基砂層判為可能液化土。綜合分析，認為在地震動峰值加速度0.10 g（相應地震基本烈度7度）條件下，壩基砂、上游砂殼砂存在液化的可能，建議采取相應的工程處理措施，進行抗震加固。

2 壩前坡抗震加固設計

2.1 大壩抗震加固范圍確定

上游砂殼在較大深度范圍內(nèi)處于飽和狀態(tài)，屬于液化料，在地震情況下存在液化可能。參考相關資料、動力反應分析計算成果以及大壩測量斷面分析，確定本工程上游砂殼加固范圍在大壩樁號0+050～0+470段，壩前高程157.5 m以上部分砂殼采用機械翻壓；對0+245+0+460段壩前拋石壓重，增加液化砂料的上覆壓力,高程157.5 m以下進行抗震加固處理。

2.2 大壩抗震加固方案

為保證工程質(zhì)量與加固效果，大壩抗震加固方案采用上部翻壓與下部振沖相結(jié)合方案。

1）上部翻壓方案。對高程157.5 m以上砂殼翻壓、補土，壩坡補土、翻壓采用履帶拖平機結(jié)合振動碾壓實，翻壓厚度垂直壩坡面在高程157.5 m處為5 m，壩頂處為2.5 m，開挖坡比 1∶2；鋪筑施工中，每層土的厚度不超過0.6 m，碾壓遍數(shù)控制在3～5遍，具體施工參數(shù)應在開工前通過現(xiàn)場試驗得到，保證壓實后砂殼相對密度大于0.75。

原上游護坡石、防浪墻、下游排水體及大壩裹頭處砌石拆除后，全部運至大壩上游0+245～0+460段水下拋石壓重，上游壩腳拋石壓重平臺頂高程為158.5 m，平臺頂寬21.0 m，外邊坡1∶1.5，拋石壓重平臺施工前應對壩坡及壩腳壓重平臺范圍內(nèi)淤泥用淤泥泵進行清除，使壓重體直接座落在壩坡及原始河床上。

2）下部振沖方案。振沖加固地基具有操作方便、施工快的特點，并且容易對壩基加固質(zhì)量進行控制。通過振沖可以實現(xiàn)對原有砂殼顆粒的重新排列，減少顆粒之間的孔隙，達到提高砂殼相對密實度、抗剪強度和抗液化能力的目的。工程設計振沖方案為在拋石壓重時人工砌堆石壩（內(nèi)坡比控制在 1∶1，頂寬為 2～9 m），砌石壩與壩坡間回填其他工程施工中所開挖的砂石料，回填至157.50 m高程；在填筑碎石料區(qū)與翻壓區(qū)高程157.50 m以上形成寬15～26 m的振沖施工區(qū)，振沖加固范圍0+245～0+460。高程157.50 m以下為振沖施工區(qū)域，利用振沖器從外圍樁逐步向內(nèi)施工；在振沖施工區(qū)開鉆孔，并向孔內(nèi)分批填入碎石等堅硬材料，制成孔形樁體，提高壩坡、壩基的抗液化能力。

3 結(jié)語

受建庫時經(jīng)濟或技術的限制，許多水庫在后期運行中不斷出現(xiàn)壩體滲漏、地震液化等安全隱患，因此需要有針對性地對水庫部位進行除險加固施工，黃仁水庫壩殼砂、壩基砂土經(jīng)震動液化評價為可能液化，工程依據(jù)震動液化評價結(jié)果對大壩的抗震加固施工方案進行指導，效果良好。