黃軍

摘 要：針對(duì)越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩無(wú)溢洪道、坡度較陡、淤積嚴(yán)重等問(wèn)題，結(jié)合工程地質(zhì)條件和滲漏現(xiàn)狀，本文對(duì)除險(xiǎn)加固方案進(jìn)行了詳細(xì)論證分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。滲透穩(wěn)定和壩坡穩(wěn)定分析結(jié)果表明：大壩除險(xiǎn)加固后水庫(kù)病險(xiǎn)問(wèn)題得到成功處理，各工況條件下的安全系數(shù)均滿足規(guī)范指標(biāo)要求。壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可行，壩坡穩(wěn)定性高，加固修復(fù)效果顯著。

關(guān)鍵詞：滲漏;除險(xiǎn)加固;穩(wěn)定性分析;越南溝山塘

中圖分類(lèi)號(hào)：TV641.32文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）10-0048-03

Reinforcement Design Scheme of Rolling Weathered Material Dam in Yuenangou Pond

HUANG Jun

（Guizhou Tuotu Resources Development Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： In view of the problems such as no spillway， steep slope and serious siltation in weathered material dam of Yuenangou Pond， combined with the engineering geological conditions and leakage status， the detailed analysis and design calculation of reinforcement plan are carried out in this paper. The analysis results of seepage stability and dam slope stability showed that： after the dam reinforcement， the dangerous problem of the reservoir had been successfully dealt with， and the safety factor under each working conditions could meet the requirements of the specification index， and the dam structure design was reasonable and feasible， the dam slope stability was high， which had remarkable reinforcement and repair effects.

Keywords： leakage;reinforcement;stability analysis;Yuenangou pond

1 工程概況

越南溝山塘工程位于貴州省畢節(jié)市赫章縣雙坪彝族苗族鄉(xiāng)金山村境內(nèi)，距雙坪彝族苗族鄉(xiāng)政府16 km，距離赫章縣城約52 km。越南溝山塘所在越南溝屬于長(zhǎng)江流域?yàn)踅狄患?jí)支流六沖河的上游支家溝支流，發(fā)源于朱紅山正東方向大山腳，河源高程2 150.00 m。越南溝流域面積0.56 km2，主河道長(zhǎng)1.68 km，河床平均比降為123.8‰。壩址以上集雨面積0.34 km2，主河道長(zhǎng)0.76 km，河床平均坡降139.4‰。越南溝山塘工程任務(wù)為人飲水供水，供水范圍為雙坪彝族苗族鄉(xiāng)金山村，解決1 557人的飲水安全問(wèn)題。越南溝山塘樞紐由大壩、溢洪道、取水兼放空建筑物等組成，山塘正常蓄水位2 106.00 m，校核洪水位2 107.16 m，正常蓄水位以下庫(kù)容4.15萬(wàn)m3，總庫(kù)容5.01萬(wàn)m3。工程總庫(kù)容小于0.001×108 m3，按?。?）型水庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程等別為Ⅴ等。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

壩區(qū)處于侵蝕地貌的淺切中山區(qū)，壩址河谷為較對(duì)稱“V”形谷，河谷走向?yàn)楸逼?3°，總體表現(xiàn)為縱向谷。河床地形平坦，無(wú)陡坎，跌水。河床高程2 102.0～2 103.0 m，正常蓄水位在2 106.0 m時(shí)，谷口寬為46.5 m，寬高比為9.3。兩岸為斜向坡，左岸地形坡度為35°～55°，右岸地形坡度為25°～35°，為緩坡。

根據(jù)地表地質(zhì)測(cè)繪及槽探揭露，壩區(qū)出露地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖（P2β）、第四系殘坡積層（Qedl）及沖洪積層（Qpal）。壩址區(qū)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化巖體較破碎，經(jīng)鉆孔進(jìn)尺快慢及聲波檢測(cè)等綜合分析，并結(jié)合本地區(qū)同類(lèi)工程綜合分析：①左、右岸坡的巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚5.0～7.0 m，弱風(fēng)化層厚（法向）6.0～8.0 m;②河床的巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚5.0～7.0 m，弱風(fēng)化層厚6.0～8.0 m。

3 水庫(kù)滲漏現(xiàn)狀

越南溝山塘位于雙坪鄉(xiāng)越南溝上游牧場(chǎng)小學(xué)右側(cè)溝谷，越南溝起源于朱紅山正東方向大山腳附近，溝谷水流方向由北西向轉(zhuǎn)為近北西向流向大坪后與其他支流匯流再流出。山塘建于1958年，之后從未進(jìn)行過(guò)除險(xiǎn)加固處理，主壩現(xiàn)狀最大壩高為12.0 m。原壩體壩頂高程2 102.9 m，壩軸線長(zhǎng)33 m，壩頂寬32 m，最大壩高12 m。

3.1 庫(kù)尾滲漏分析

水庫(kù)庫(kù)區(qū)為近東南走向的帶狀溝谷。經(jīng)調(diào)查，該水庫(kù)補(bǔ)給源主要為本河流上游四個(gè)泉水S2、S3、S4、S5。水庫(kù)補(bǔ)給源頭地形走勢(shì)逐漸抬高，地下水位也逐漸抬升，且高于正常高水位，不會(huì)形成倒流外滲。

3.2 左岸鄰谷滲漏分析

左岸鄰谷底部高程2 035.0 m，設(shè)計(jì)正常水位2 106.0 m，低于設(shè)計(jì)正常水位71.0 m，在地形上形成低鄰谷的河間地塊。左岸地表地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，左岸連續(xù)分布峨眉山玄武巖（P2β）相對(duì)隔水巖組，無(wú)通向庫(kù)外的深大斷裂發(fā)育，無(wú)巖溶發(fā)育。同時(shí)，通過(guò)分析庫(kù)腰左岸S1（出露高程2 145.0 m）泉水分布情況可知，其高程均高于設(shè)計(jì)正常高水位，說(shuō)明有橫亙于高于正常蓄水位的地下分水嶺。因此，左岸與鄰谷間不存在左岸河間地塊的鄰谷滲漏問(wèn)題。

3.3 右岸鄰谷滲漏分析

右分水嶺較為雄厚，鄰谷底部高程2 010.0 m，低于設(shè)計(jì)正常高水位96.0 m，但無(wú)通向庫(kù)外的深大斷裂發(fā)育，而且有連續(xù)分布的峨眉山玄武巖（P2β）相對(duì)隔水巖組。同時(shí)，鉆孔3的穩(wěn)定水位高程約2 112.6 m，高于設(shè)計(jì)正常水位的地下分水嶺，地下水補(bǔ)給庫(kù)水。因此，認(rèn)為不存在右岸鄰谷滲漏問(wèn)題。

3.4 河谷深層滲漏分析

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，庫(kù)盆內(nèi)未發(fā)現(xiàn)洼地、落水洞，無(wú)巖溶發(fā)育。壩址下游未見(jiàn)大的裂點(diǎn)和干谷河段，說(shuō)明河流不是懸托型河谷。從庫(kù)盆的巖性結(jié)構(gòu)來(lái)看，巖體的強(qiáng)～弱風(fēng)化層滲透性較強(qiáng)，微風(fēng)化巖體透水性相對(duì)較弱。因此，認(rèn)為水庫(kù)蓄水后不存在河谷深層滲漏問(wèn)題。

3.5 左、右岸繞壩滲漏分析

據(jù)前所述，庫(kù)區(qū)大致為橫向河谷。左、右岸出露地層為非可溶性峨眉山玄武巖（P2β），受侵蝕作用及風(fēng)化作用的影響，強(qiáng)～弱風(fēng)化帶巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化巖體透水性較強(qiáng)。雖然大壩進(jìn)行了一定的嵌深，但風(fēng)化裂隙仍未閉合，沿左、右岸的風(fēng)化裂隙向下游的滲漏依然存在，須將繞壩滲漏通道截封后，水庫(kù)才具備蓄水條件。

3.6 壩體滲漏分析

越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩為出露的殘坡積黃色黏土夾風(fēng)化石料，質(zhì)量較好。大壩目前未設(shè)置溢洪道，在洪水的長(zhǎng)期作用下，于右壩段形成一寬約1 m、深約1.5 m的洪水通道，且有逐年加深的趨勢(shì)。除此之外，未發(fā)現(xiàn)有其他滲漏現(xiàn)象。

經(jīng)安全鑒定，山塘主要存在以下問(wèn)題：①山塘無(wú)溢洪道，洪水期有漫壩危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響大壩安全;②山塘下游壩坡坡度較陡，無(wú)護(hù)坡，長(zhǎng)期的自然作用可能危及大壩安全;③山塘淤積嚴(yán)重[1];④山塘無(wú)取水設(shè)施，不能正常發(fā)揮效益。

4 越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

山塘無(wú)溢洪道，洪水期有漫壩危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響大壩安全。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL 258—2017），越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩安全類(lèi)別為三類(lèi)，屬病險(xiǎn)水庫(kù)大壩，需要進(jìn)行處理[2-3];大壩現(xiàn)在壩頂寬32 m，有加高條件。本設(shè)計(jì)選用料場(chǎng)與原料場(chǎng)相同，新老土料結(jié)合良好，故不進(jìn)行大壩滲流、穩(wěn)定安全復(fù)核。

4.1 擋水建筑物

大壩為5級(jí)建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。壩軸線方位角為NE47°00′00″。大壩壩頂高程為2 107.80 m，壩頂寬5 m，壩頂長(zhǎng)72.6 m，最大壩高16.50 m。壩頂上游為防浪墻，下游為大理石欄桿，壩頂為20 cm厚泥結(jié)石，由上游向下游坡度為3%。大壩上游防滲體最低高程為2 091.30 m，上游壩坡為1∶2.5，相應(yīng)坡角21.8°，下游壩坡為1∶2.2，相應(yīng)坡角24.4°，最大壩底寬95.13 m。設(shè)計(jì)防浪墻頂高程2 109 m，壩頂上游側(cè)設(shè)“L”形鋼筋砼防浪墻，防浪墻高為2.0 m，高出壩頂1.2 m。從上游到下游將壩體分為C20砼預(yù)制塊保護(hù)層、細(xì)沙墊層、細(xì)土墊層、防滲復(fù)合土工膜（二布一膜）、細(xì)土墊層、碾壓風(fēng)化料壩體、下游護(hù)坡及下游排水體（貼坡排水）等。上游壩坡由10 cm厚C20砼預(yù)制塊保護(hù)層、10 cm厚粗沙墊層、10 cm厚細(xì)土墊層、防滲復(fù)合土工膜（二布一膜）、10 cm厚細(xì)土墊層組成。壩體防滲結(jié)構(gòu)主要由防滲趾墻及復(fù)合土工膜組成，土工膜底部埋入趾墻內(nèi)，頂部埋入防浪墻內(nèi)。大壩下游采用貼坡式排水，排水體頂部高程2 098.00 m，頂部寬4.83 m。

4.2 溢洪道

溢洪道布置于右岸，為岸坡式正槽開(kāi)敞式溢洪道。溢洪道由上游進(jìn)水渠、控制段[WES（Waterways Experiment Station）實(shí)用堰]、泄槽、消力池組成。溢洪道總長(zhǎng)86.27 m，其中進(jìn)水渠長(zhǎng)10.525 m，控制段長(zhǎng)4.42 m，泄槽段60.33 m，消力池長(zhǎng)11 m。進(jìn)水渠段長(zhǎng)10.525 m，寬7 m，底板高程2 104.5 m，底板為0.5 m厚C25砼。溢流堰為WES型實(shí)用堰，由上游面曲線、下游面曲線、直線段、反弧段組成。堰頂高程2 106.00 m，溢流堰分為兩孔，單孔凈寬3.0 m，溢洪道寬9.0 m，中墩及兩側(cè)邊墩厚1.0 m;堰頂設(shè)置寬5.0 m的板式交通橋。堰頂上游段堰頭采用橢圓曲線，下游為冪曲線。泄槽從樁號(hào)Y0+004.190～Y0+014.190為收縮段，寬度從7 m收縮到3.5 m。溢洪道出口采用底流消能，消力池長(zhǎng)11.0 m，挖深1.0 m，底板高程2 089.10 m，消力池邊墻采用1 m厚C25鋼筋砼澆筑，消力池底板采用1.0 m厚C25鋼筋混凝土澆筑，設(shè)計(jì)墻高2.5 m。

4.3 導(dǎo)流兼取水、放空建筑物

導(dǎo)流隧洞布置于左岸，采用城門(mén)洞型斷面，過(guò)流斷面為2.00 m（寬）×2.50 m（高），直墻高度為2.0 m，頂拱中心角為106°，采用C25鋼筋混凝土進(jìn)行澆筑襯砌，襯砌厚度為0.4 m。后期導(dǎo)流隧洞經(jīng)改造，采用C20砼封堵，封堵長(zhǎng)度5 m，堵頭內(nèi)預(yù)埋公稱直徑為300 mm焊接鋼管作取水兼放空之用，并在放空管上分設(shè)公稱直徑為300 mm取水管及公稱直徑為100 mm生態(tài)放水管，每根管上分別設(shè)置閘閥進(jìn)行控制，并修建閘閥室，閘閥室底板高程2 090.83 m。

5 大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)計(jì)算

5.1 滲透穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算滲流的目的是確定壩體浸潤(rùn)線，并供壩體穩(wěn)定計(jì)算之用[4]。壩體滲流計(jì)算的基本參數(shù)是壩體剖面結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選用最大斷面0+027.000為計(jì)算斷面。采用河海大學(xué)工程力學(xué)系、南京水準(zhǔn)科技有限公司編寫(xiě)的AutoBank分析軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

從表1計(jì)算結(jié)果可知，各種工況下壩體滲透坡降[J]均小于允許值，壩體滲流形態(tài)安全。

5.2 壩坡穩(wěn)定性分析

壩坡抗滑穩(wěn)定性計(jì)算應(yīng)采用剛體極限平衡法。越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩為土石壩，宜采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法[5]。本文采用河海大學(xué)工程力學(xué)系、南京水準(zhǔn)科技有限公司編寫(xiě)的AutoBank分析軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

從表2可知，各種工況下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值均大于規(guī)范要求的穩(wěn)定安全系數(shù)允許值，穩(wěn)定性好且安全富裕度較高。

6 結(jié)論

結(jié)合調(diào)洪特征水位，確定越南溝山塘碾壓風(fēng)化料壩壩頂高程為2 107.80 m，防浪墻頂高程為2 109 m。穩(wěn)定性和壩體應(yīng)力分析結(jié)果表明，不同運(yùn)行工況條件下，壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)和壩體應(yīng)力均滿足規(guī)范要求值，大壩基本剖面設(shè)計(jì)合理可行，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

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