艾爾肯·阿布都拉

摘 要：卡爾巴斯曼水庫建于1974年，是一座?。↖）型引水注入式平原水庫，水庫迎水面無防浪設(shè)施，水位變化范圍內(nèi)的大部分壩面已被風(fēng)浪剝蝕破壞，整個水庫滲漏損失嚴(yán)重，大壩的滲流穩(wěn)定不安全。為使水庫運行的安全得到保障，使水庫工程效益得到最大程度的發(fā)揮，急需做好水庫的除險加固工作。除險加固措施為壩前護坡采用現(xiàn)澆砼板防浪，壩體采用斜鋪土工膜，壩基采用深層攪拌樁防滲，使壩體壩基形成一個防滲整體。有效降低滲漏損失。

關(guān)鍵詞：卡爾巴斯曼水庫 除險加固措施 壩前護坡現(xiàn)澆砼板防浪 壩體斜鋪土工膜 壩基采用深層攪拌樁整體防滲

1.概述

卡爾巴斯曼水庫位于喀什地區(qū)葉城縣洛克鄉(xiāng)境內(nèi)，喀什至和田公路北側(cè)。地理坐標(biāo)為北緯37°56'13"，東經(jīng)77°36'22"，水庫東北部為塔克拉瑪干沙漠，西側(cè)為沙漠荒丘，東部為鄉(xiāng)村，北邊為卡地列亞洪溝，南面為達(dá)勒可亞泉水溝，現(xiàn)狀溝深約10m，工程區(qū)距縣城約45km。

卡爾巴斯曼水庫建于1974年，是一座?。↖）型引水注入式平原水庫，壩長1198m，最大壩高12.5m，總庫容748.80萬m3，其中死庫容300萬m3，興利庫容208萬m3，調(diào)洪庫容240.8萬m3，控制灌溉面積2.2萬畝。水庫大壩為均質(zhì)土壩，水庫水源主要以匯集在該水庫上游的達(dá)勒可亞洪溝洼地內(nèi)溢出的泉水為主，水庫地理地勢高低由南向北遞減，其海拔高程的范圍為1295～1325m。

2.大壩存在的主要問題和除險加固緣由

卡爾巴斯曼水庫建設(shè)期間，受限于有限的資金投入，以及相對較低的設(shè)計、施工水平，工程設(shè)計與施工存在許多方面不符合標(biāo)準(zhǔn)。大壩運行30多年后，壩基、壩體包括配套工程在內(nèi)出現(xiàn)了大量的安全隱患，導(dǎo)致水庫運行過程中狀況百出。目前水庫已不能正常運行，同時水庫存在的隱患已威脅到灌區(qū)基本設(shè)施和人民生命財產(chǎn)安全。

大壩存在各種各樣的問題，具體表現(xiàn)在：第一，大壩的壩基，所處地基的土質(zhì)組成主要為粉砂，該土質(zhì)具有較強的透水性，并且壩基中沒有截滲處理措施的應(yīng)用，壩基存在大量滲漏的情況；第二，大壩修建過程中，壩體的壓實不夠緊密，導(dǎo)致其填筑密實度較差。水庫內(nèi)側(cè)未設(shè)置防浪設(shè)施，水位到達(dá)部分的壩面已遭受嚴(yán)重的風(fēng)浪沖擊與損壞，部分壩面已經(jīng)變成陡峭的坎，對壩體穩(wěn)定及大壩安全均產(chǎn)生不良影響；第三，未合理設(shè)置大壩下游壩坡的坡度，坡體土結(jié)構(gòu)不堅固，在主壩0+100～0+350，0+450～0+850坡腳處有部分水灘，壩體浸潤線出逸點高于壩坡腳地面，壩坡坡腳無排水溝，大壩的滲流安全無法得到保證。

根據(jù)《大壩安全鑒定報告書》的結(jié)論，目前水庫主要存在以下問題：

（1）大壩填筑材料為含砂低液限粉土，屬中強透水體，壩體滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。

（2）大壩上游壩坡沒有設(shè)置防浪護坡，在正常蓄水位處壩坡被風(fēng)浪嚴(yán)重淘刷，時刻威脅壩體安全。

（3）缺少泄洪設(shè)施。

（4）壩基為嚴(yán)重液化土類，存在地震液化的可能，影響壩體及水庫安全；

（5）大壩壩頂、上游壩坡和下游壩坡均存在塌陷現(xiàn)象，對壩體安全造成極為惡劣的影響。

（6）進、放水渠為無防滲襯砌土渠，邊坡破壞嚴(yán)重，渠底淤積嚴(yán)重，影響過水能力。

（7）水庫未埋設(shè)任何安全監(jiān)測設(shè)施。

為使水庫運行安全得到保障，使水庫工程效益得到最大化發(fā)揮，從而對灌區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展帶來積極作用，十分有必要對水庫進行除險加固。

3.除險加固措施

結(jié)合壩體問題的實際情況，在原水庫壩體基礎(chǔ)上進行除險加固。除險加固的措施主要包括以下方面，分別是壩體加固、壩體與壩基防滲以及觀測設(shè)施的增設(shè)等。

3.1上游壩坡護坡型式的選擇

護坡的作用是對風(fēng)浪沖刷和冰蓋破壞進行抵御，避免壩體出現(xiàn)破裂和凍脹的情況，防止在風(fēng)的作用下無粘性土被吹散等。新疆南疆地區(qū)壩前護坡的設(shè)置主要是干砌卵石護坡和C20現(xiàn)澆砼板防浪護坡兩種形式的采用。而卡爾巴斯曼水庫的大壩較短，放水涵洞和泄洪閘位于大壩的中間，具有較高的防護標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)澆砼板護坡具有較強耐久性以及抗冰凍、抗沖刷能力，而干砌卵石護坡容易在風(fēng)浪的沖擊與侵蝕下受損，其耐久性并不理想。

所以，經(jīng)過兩種護坡形式的比較之后，最終確定在壩前護坡中采用現(xiàn)澆砼板。

壩體護坡現(xiàn)澆砼板為厚15cm的C20，板下設(shè)砂礫石防凍墊層35cm，砂礫石下設(shè)復(fù)合土工膜防止壩體滲漏。為使?jié)B水壓力產(chǎn)生的頂托力減小，從而減少砼面板破壞程度，在蓄水位以下的每塊砼板上，進行直徑￠為10cm的梅花式排水孔的設(shè)置，數(shù)量為5～2個（由下而上遞減）。大壩迎水面坡度為1：2.5，背水面坡度為1：2。坡腳處設(shè)置上下寬分別為0.3m和0.5m，高為0.7m的C20梯形現(xiàn)澆砼阻滑墻。

3.2壩體及壩基防滲方案選擇

根據(jù)本地區(qū)水庫除險加固經(jīng)驗，針對卡爾巴斯曼水庫壩身不大，水頭小，壩體壩基為中強透水體的特點，壩體及壩基防滲有兩種型式可供選擇，第一種是壩體斜鋪土工膜，壩基采用深層攪拌樁防滲墻防滲；第二種為壩體斜鋪土工膜、壩基采用垂直鋪設(shè)塑膜防滲。

經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后，選擇第一方案：即對壩體斜鋪土工膜、壩基采用深層攪拌樁防滲墻進行防滲，使壩體、壩基形成一個防滲整體。

壩基的防滲采用的是深層攪拌樁防滲墻，通過壩體相關(guān)數(shù)據(jù)計算，將0+100～0+400樁深11m ，0+400～1+000樁深7.0m作為防滲墻范圍的確定值。其余壩段由于壩后地面高于設(shè)計蓄水位，不采取措施。深層攪拌樁防滲墻布置在壩前坡腳，壩體土工膜從阻滑墻下繞到深層攪拌樁處，并與攪拌樁上的混領(lǐng)土帽梁采用螺栓連接，其目的就是使壩體壩基形成防滲整體。攪拌樁成墻有效厚度20cm。

深層攪拌法采用的固化劑是水泥，利用專門的深層攪拌機械，在地基深處進行軟土和水泥的強力攪拌后，水泥和軟土之間將有物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使軟土硬化形成水泥土。反應(yīng)后的軟土強度，和天然土強度相比明顯更大，其增加了顆粒之間的粘結(jié)力，其壓縮性、滲水性比天然軟土大大降低。通常采用具有較好滲透性的礦渣水泥，或者42.5級普通硅酸鹽水泥。目前水泥摻量一般采用120～160kg/m3，摻入量通常為被加固土重的7～15%。需要經(jīng)過比較分析后得出合適的水灰比，但在實踐操作中，水灰比的確定需要經(jīng)歷一個過程：施工單位、監(jiān)理單位根據(jù)設(shè)計要求的水泥摻入比，然后進行現(xiàn)場施工試驗，最終得到確定，水灰比通常至少為1。

將相鄰攪拌樁部分重疊搭接，形成一種壁狀加固型式，該工法能夠有效延長滲徑、降低水頭，并且使?jié)B透破壞降低。要求墻體滲透系數(shù)0.5MPa，抗?jié)B指標(biāo)W6，滲透破壞比降>100。

深層攪拌樁防滲墻是一種具有一定塑性的防滲墻，但是不屬于剛性和柔性墻，沿壩線可以不進行柔性接頭的設(shè)置。

3.3觀測設(shè)施

為方便水庫壩體浸潤線和水庫水位的觀測，設(shè)置觀測斷面于水庫大壩0+250和0+550位置，設(shè)3組測壓管于各個斷面的上、下游壩肩以及下游壩趾，設(shè)置距離為壩肩或壩趾前5m。由浸潤線高度使測壓管的頂高程得到確定，管底高程在壩體防滲線下大約1m的位置。均采用2.0英寸鍍鋅鋼管作為測壓管材料，測管部位的花管段開孔直徑為5mm，以15%作為開孔率的控制標(biāo)準(zhǔn)，要求內(nèi)部光滑整潔，外部在單層無紡布纏緊的基礎(chǔ)上，捆扎細(xì)鉛絲，將管底部堵實，花管段長6m，采用外箍接頭的形式用作管接頭，管口距離地面大約0.3m的位置，并且采用加蓋防護的措施。

4.結(jié)語

水庫除險加固完成投入運行后，立即顯示出了效果，壩后浸潤線明顯降低。壩前坡抵御風(fēng)浪淘刷的能力明顯增強。另外增加了泄洪設(shè)施，使水庫防洪能力大為增強。水庫運行4年來，為灌區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。