余 俊

（江西天淼建設(shè)工程有限公司，江西 南昌 331700）

0 引言

眾多病險水庫[1]普遍存在設(shè)計洪水偏低，泄洪能力不足、地基處理不到位，壩體或壩基沉降、滲漏，壩體填筑質(zhì)量不達標(biāo)等問題。應(yīng)根據(jù)水庫壩體的自身特點，針對性地開展全面檢測評估，嚴格控制風(fēng)險，采取相應(yīng)措施優(yōu)化除險加固設(shè)計方案徹底解決險情。本文結(jié)合破舊水庫除險加固工程，針對水庫主要構(gòu)筑物病險問題分析論證除險方案。

1 工程概況

1.1 水庫現(xiàn)狀

破舊水庫位于進賢縣東南部，屬軍山湖水系，壩址以上集雨面積1.37 km2，主河道長1.85 km，河道比降6.48‰。水庫負責(zé)灌溉面積800 畝，防護區(qū)人口1000 人，是一座以灌溉為主，兼防洪和養(yǎng)殖功能的?。ǘ┬退畮?。

1.2 主要問題

（1）大壩為均質(zhì)壩，上下游壩坡、壩面雜草叢生，壩面不平整；壩體有少量沉降、裂縫等情況，上游預(yù)制塊護坡破損、掏空、沖毀嚴重，下游左側(cè)壩腳滲水，無反濾層及岸坡排水溝。

（2）溢洪道位于大壩左側(cè)與山體接壤。進口控制段為寬頂堰，堰頂高程為36.45 m，寬3.00 m。溢洪道現(xiàn)狀無進口段，下游沖刷嚴重，兩岸邊坡雜草叢生。

（3）涵管堵塞，混凝土現(xiàn)蜂窩麻面，且無截水環(huán)，采用砂漿勾縫處理接頭，施工質(zhì)量不達標(biāo)嚴重影響大壩安全。進口放水斜臥管管身脫節(jié)、砼老化，漏水嚴重。

2 除險加固設(shè)計方案

2.1 壩體加固設(shè)計

破舊水庫大壩存在清基不徹底，壩體施工填筑質(zhì)量差等問題，導(dǎo)致壩基及兩壩肩接觸滲漏，已危及大壩的滲透穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定安全，因此完善大壩的防滲體系是大壩除險加固處理的主要任務(wù)之一。

2.1.1 壩體防滲設(shè)計

擬定沖抓套井回填粘土心墻和新設(shè)防滲粘土斜墻方案進行比選。

（1）粘土斜墻培厚方案

大壩上游面清除表土、整平雜物，加設(shè)防滲粘土斜墻，回填粘土，分層夯實，底部設(shè)置粘土截水槽，挖至礫粘土下0.5 m，回填粘土。

粘土斜墻設(shè)計高程不低于非常運行工況下的靜水位。回填粘性土料要求具有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性，其中粘粒含量在35%～50%之間，滲透系數(shù)不得大于1×10-5cm/s，含水量控制在20%～30%，最好接近塑限；粘土設(shè)計干密度≥1.5 g/cm3，控制在土體天然干密度的1.02～1.12 倍。按規(guī)范要求，斜墻頂部應(yīng)高出設(shè)計洪水位0.6 m 且不小于校核洪水位，設(shè)計洪水位為37.60 m，校核洪水位為38.14 m，斜墻頂高程應(yīng)不低于38.14 m。

（2）沖抓套井回填粘土心墻方案

在壩軸線上造孔到不透水層0.5 m 以下，回填粘土夯實，套孔施工，在整個壩軸線上形成連續(xù)的防滲墻。防滲墻頂高程確定為38.14 m，底部伸入壩基不透水層以下0.5 m，墻底最低高程為32.06 m，最大墻深約6.08 m。經(jīng)計算，套孔沖抓粘土心墻共抓孔171.00 m，形成套孔心墻面積790.02 m2，沖抓套孔填筑粘土量880.31 m3。

（3）方案比選

從施工條件看，斜墻方案施工簡單，防滲施工質(zhì)量明顯，但粘土開挖和填筑量較大，受天氣條件影響較敏感，雨季施工困難較多。沖抓回填粘土心墻方案施工技術(shù)成熟，粘土需要量不是很大，但施工要求較高，當(dāng)孔深超過20 m 時，鉆孔難度較大，且質(zhì)量不易控制。

從工程造價看，斜墻方案和沖抓心墻方案造價比較接近。

本著“因地制宜，就地取材，技術(shù)可靠，經(jīng)濟合理”的原則，設(shè)計推薦采用粘土斜墻的方案對大壩進行防滲處理。

對防滲方案進行防滲效果、施工條件、工程造價等技術(shù)、經(jīng)濟性能比較，具體比較內(nèi)容見表1。

表1 防滲方案比選

2.1.2 大壩下游反濾加固設(shè)計

新建下游壩腳貼坡反濾排水體，通過滲流計算，壩后出逸點最高達到33.85 m。根據(jù)規(guī)范要求，排水體應(yīng)高出逸出點1.5 m，即達到33.35 m，采用塊石、碎石和砂分層填筑。其中，砂石層和碎石層為0.2 m，干砌石厚0.4 m。

2.1.3 上下游護坡及壩頂加固設(shè)計

壩體上下游設(shè)置護坡以防止壩身淘蝕和雨水沖刷。上游通常采用混凝土預(yù)制塊或干砌石護坡，下游采用草皮護坡。擬通過綜合比選確定上游護坡類型。

（1）干砌塊石護坡

砌石護坡厚度按式（1）計算：

式中：D 為石塊的換算球形直徑，m；ρk為塊石密度，t/m3，取1.8；Kt為隨坡率變化的系數(shù)，ρw為水的密度，t/m3；m 為坡度，m=2.50；t 為坡厚度，m；hp為累積頻率為5%的設(shè)計波浪高度，hp＝0.18 m；

計算得D=0.08 m、t=0.11 m，結(jié)合干砌塊石構(gòu)造要求和施工要點，取t=0.3 m，護坡下采用0.10 m 厚砂礫石墊層。

（2）混凝土預(yù)制塊護坡

正六邊形混凝土預(yù)制塊護坡，強度為C15，邊長0.3 m。預(yù)制混凝土護坡板厚按式（2）計算：

式中：η 為系數(shù)，裝配式取η=1.1；ρc為板的密度；b 為沿護坡板向長度；ρw為水的密度；hp為累積頻率為2.0%的波高，hp＝0.117 m；m 為護坡坡率；Lm為平均波長

經(jīng)計算，正六邊形混凝土預(yù)制塊護坡板厚t=0.02 m，按照施工要求及工程經(jīng)驗，取混凝土預(yù)制塊護坡板厚0.10 m，板下設(shè)置0.10 m 厚砂礫石混合墊層。

（3）方案比較

以1 m2面積護坡對兩方案工程量及造價進行比較，結(jié)果見表2。

表2 兩方案工程量及造價比較表

由表2 中可知，混凝土預(yù)制塊比干砌塊石投資多13.17 元/m3。但是，鑒于方案Ⅱ比方案Ⅰ施工干擾因素少，質(zhì)量易控制，外形美觀，選取混凝土預(yù)制塊為大壩上游護坡方案。

2.2 灌溉建筑物除險加固設(shè)計

灌溉涵管為預(yù)制混凝土圓管，主要負責(zé)為下游農(nóng)田輸水灌溉，擬采取舊管拆除原址重建的加固方案。

為方便與壩下涵管連接，擬定灌溉涵管進口段為矩形斷面，內(nèi)空尺寸為60 cm×80 cm，壁厚25 cm，底部設(shè)10 cm 厚C15 砼墊層，采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，并設(shè)截水環(huán)，截水環(huán)頂厚取0.3 m，環(huán)高取0.5 m。

斜臥管沿左側(cè)山體邊坡布置，坡度為1∶2.50，頂高程為38.756 m，級差0.36 m，臺階寬1.0 m，放水孔徑φ300；頂部接踏步至38.75 m。

2.3 溢洪道除險加固設(shè)計

溢洪道除險加固的主要任務(wù)是溢洪道新建進口段和消力池及控制段底板。

經(jīng)復(fù)核，溢洪道控制段為開敞式寬頂堰堰溢流，堰頂高程為36.45 m，泄流寬度為3.00 m，長43.00 m，經(jīng)調(diào)洪演算壩頂高程滿足防洪要求。溢流堰后接陡槽，長38.00 m，底坡i=0.06；溢洪道邊墻為C20 混凝土，進口段底板強度C25，消力池長×寬×高=5.0 m×3.0 m×1.1 m，底板采用鋼筋砼襯砌，邊墻采用現(xiàn)澆砼襯砌。

3 結(jié)語

提升病險水庫加固標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)著眼于新思路、新起點，盡可能按照評估結(jié)論在確保方案可行、經(jīng)濟可靠的前提下有針對性地提出新技術(shù)、新方法、新工藝。通過對破舊水庫全面分析總結(jié)，提出壩體、灌溉建筑物、泄洪建筑物的加固設(shè)計方案，并對相應(yīng)方案的進行比選和優(yōu)化。研究結(jié)果可對本地區(qū)其他類似水庫除險加固工程具有借鑒作用。