龙潭水库除险加固工程设计分析王军霞 （临沂市水利工程处，山东 临沂 276000） 【摘 要】以临沂市龙潭水库除险加固工程为例，针对大坝施工时土石料填筑碾压不密实，坝体受到严重淘蚀变形，坝体心墙渗透系数较大的问题，采用充填灌浆对坝体心墙进行处理，坝基采用帷幕灌浆技术。同时，设置12 cm厚度的坝体混凝土护坡，溢流坝放水洞采用直径0.4 m的圆形钢筋混凝土管，通过以上加固措施提高了龙潭水库大坝的稳定性。 【关键词】临沂市；大坝加固；水库防渗；灌浆 临沂市龙潭水库位于支沟蛟龙河上游，水库建于1958年，经过历次改扩建，规模扩大为中型水库，现状枢纽工程主要由大坝、溢洪道、南北放水洞、水电站等部分组成。施工标段1，主要内容为0+000-0+627段大坝主体加固和放水洞改建工程。龙潭水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物大坝、溢洪道、放水洞级别为3级，其他建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。本次加固采取设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。 1 水库存在的问题1.1 坝体存在的问题 坝体质量总体较好，运行期间未发生较大险情。目前主要存在如下问题： 1）坝体心墙渗透系数大于1.0×10-5cm/s，坝体填土渗透系数不满足 《碾压式土石坝设计规范》要求。2）大坝心墙基岩上部岩体约5 m厚存在中等透水层，透水率均大于10 Lu。大坝上下游基岩内部有强风化层，厚度约0.7 m左右，弱风化岩体同样存在中等透水层。3）上、下游坝坡局部变形严重，上游块石护坡严重风化淘蚀，下游反滤坝块石部分风化、松动，局部有淤堵现象。 通过计算可知，下游坝坡浸润线较低，渗流对下游坝坡稳定性影响不大；上游坝坡渗透坡降较大，故要求上游坝坡具备良好的反滤保护。 1.2 溢洪道存在的问题 溢洪道型式为开敞式宽顶堰，在两山包间垭口地带。溢洪道出口处两侧山体及堰基下轻微渗水，存在堰基渗漏问题；底板老化损坏，轻微开裂，防冲能力低，两侧浆砌石砂浆脱落严重；溢洪道及出口出现积淤，溢洪道出口挡土墙两侧灌木丛生，影响行洪安全。 2 加固设计2.1 大坝防渗处理 针对大坝存在的问题，采用充填灌浆对坝体心墙进行处理，帷幕灌浆对坝基进行处理。采用黏土浆，单排布孔对心墙充填灌浆，沿着心墙轴线进行充填灌浆。灌浆孔距、孔径分别为2.0 m、50 mm，灌浆管管径为30 mm，灌浆压力为0.05 MPa。单孔灌浆量约0.6～1.8 m3/m，灌浆次数≥5次，灌浆时间间隔≥5 d。灌浆遵循“先稀后稠，少灌多复”的原则，初始灌浆时要用稀浆对灌浆管进行前期疏通，之后约2～6 min后可以调高灌浆泥浆稠度，达到正常灌注泥浆稠度。灌浆压力≤0.05 MPa时， 灌浆孔吃浆量≤4 L/（m·min）可停止灌浆。 坝基帷幕灌浆采用岩心回转钻机成孔技术，灌浆压力为1.5 MPa，孔距2.0 m。帷幕灌浆水泥为强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥，坝体造孔总量1 201 m，岩基造孔154.4 m，灌浆1 355.4 m。沿着心墙轴线进行单排布孔，灌浆底线直到基岩下部深度约3.0 m。帷幕灌浆采用循环式中压灌浆泵自下而上分段灌浆法。灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗，孔内沉积厚度不得超过20 cm。在1.5 MPa灌浆压力下，当注入率≤0.4 L/min时，要不间断灌注30 min；≤1 L/min时，不间断灌注1 h，灌浆结束后采用“压力灌浆封孔法”进行封孔。 2.2 坝顶设计 综合考虑运行检修、防汛运输和保护大坝坝面及大坝加固施工交通等要求，保持原坝顶宽度不变。坝顶采用20 cm厚泥结石路面，路面长96 m，宽3.9 m。为了减少坝顶渍水，坝顶面按2%的坡度向下游侧放坡，使水排向下游坡。坝顶上游侧设0.3 m×0.6 m的预制混凝土块路缘，高出地面0.3 m，坝顶下游侧设0.3 m×0.3 m的预制混凝土块路缘，路缘与坝顶齐平。 2.3 坝体混凝土护坡 大坝上游干砌石护坡破损、风化严重，必须进行加固。由于水库枢纽附近多为砾岩，易风化，不能作为护坡材料，采用混凝土块护坡。坚固的坝面护坡，能抵抗各种因素的破坏作用，避免坝面底层受淘刷影响，选用混凝土护坡进行坝面护坡。混凝土护坡的计算原则是板厚在波压力和浮力作用下，不产生浮起、破裂。 根据混凝土块护坡厚度计算结果，结合工程经验，最终混凝土护坡厚度取12 cm，并在其下铺设10 cm厚的砂石垫层。加固后的大坝渗流情况如表1示。 表1 加固后渗流汇总  计算工况单宽渗漏量/（m3/d·m）土层名称及计算点计算坡降/%允许坡降/%心墙及截渗齿墙 坝壳料设计洪水位 1.295 心墙 2.203 5～10 ---截渗齿墙 8.362 5～10 ---正常蓄水位 1.289 心墙 2.146 5～10 ---截渗齿墙 8.153 5～10 ---水位快降 --- 上游坝坡 0.223 --- 0.13上游覆盖层 0.033 --- 0.22 由表1可知，经过加固处理后的大坝，大坝单宽渗漏量都较小，混凝土护坡及下部的砂石垫层能起到反滤保护作用，避免坝坡被冲刷淘蚀。 2.4 放水洞维修加固 溢流坝放水洞最大泄量0.6 m3/s，采用直径0.4 m的圆形钢筋混凝土管，闸阀为圆形铸铁平面闸阀，由于当前闸阀过于老化，漏水严重，影响到正常运用。为了防止放水洞堵塞，在放水洞进水口焊钢筋网，出水口控制流量采用DN400手电两用蝶阀。 放水洞的下泄流量通过计算得0.46 m3/s，小于放水洞最大泄量，满足设计要求。 2.5 防浪墙及坝顶设计 水库新建防浪墙墙顶高出坝顶1.0 m。所建防浪墙为C20混凝土结构，宽度0.4 m。为保证管理和防汛安全，需维修坝顶路面及下游侧护栏。路面采用C20混凝土浇筑，厚0.2 m。对大坝下游侧破损护栏进行拆除，新建护栏高1.2 m。 2.6 溢洪道加固措施 采用M7.5浆砌石加长溢洪道进口段长2.5 m，并做齿墙对堰基进行防渗处理，现浇C20混凝土面板厚0.15 m；溢洪道进口段右侧挡土墙以上的山坡较陡，按1∶1.25边坡进行削坡处理，并砌筑M7.5浆砌石护坡，厚0.3 m；侧墙表面砂浆清除干净之后，用1∶2.0水泥砂浆批面进行加固补强，将已损坏老化的原溢洪道混凝土底板撬掉清除，对原干砌石基础加固补强，疏通原排水系统后，重新浇筑厚0.15 m的C20混凝土面板；清除溢洪道及出口挑坎积淤，并砍除溢洪道陡坡段至出口挡土墙两侧影响行洪灌木；拆除出口浆砌石底板，采用M7.5浆砌石底板，并现浇C20混凝土面板200 mm，以保证溢洪道出口安全。 通过采用以上措施，该水库除险加固施工完成后，目前运行效果良好。 参考文献 [1] 杨杰，郑成成，江德军，胡德秀.病险水库理论分析研究进展[J].水科学进展，2014（01）：148-154. [2] 寇华榕.龙门滩水库大坝渗流安全评价[J].水利科技，2014（02）：38-41. [3] 王萍，夏仲平.病险水库除险加固中的主要技术措施[J].人民长江，2006（08）：87-88. [4] 蒋春艳，黎峰，张海旭，李贺.丁湾水库大坝除险加固及其安全评价[J].人民黄河，2012（04）：114-115+118. （责任编辑 迟明春） 【中图分类号】TV697 【文献标识码】B 【文章编号】1009-6159（2017）-06-0025-02 收稿日期：2016-12-18 作者简介：王军霞（1975—），女，工程师 |
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