淺談青龍縣上西莊水庫除險加固工程建設

孫麗鳳

摘 要：結合上西莊水庫地質勘查報告，制定了適宜該工程的除險加固設計方案。上西莊水庫除險加固項目包括壩頂修建防浪墻、壩頂路面改造、上游壩坡干砌石護坡拆除重建、下游壩坡貼坡培厚及防護等工程。實踐證明，該工程除險加固效果良好，消除了水庫安全隱患，有效發揮了其防洪、灌溉、養魚等綜合效益。

關鍵詞：水庫大壩 除險 加固 效果良好

中圖分類號：TV62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0061-01

1 工程概況

上西莊水庫位于青龍縣境內的起河支流中下游，壩址位于秦皇島市青龍縣龍王廟鄉上西莊黃崖溝村境內，壩址以上控制流域面積1.4 km2，總庫容10.4萬m3，是一座以防洪為主兼顧灌溉養殖的小（2）型水利樞紐工程，始建于1970年5月，1971年6月初竣工。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成。攔河壩為粘土心墻壩，現狀最大壩高15.5 m，壩頂高程552.00 m，壩頂長71 m，壩頂寬4.0 m，壩頂無防浪墻。上游壩坡為干砌塊石護坡，坡比為1∶2.1；下游壩坡為干砌塊石護坡，坡比為1∶1.43。

溢洪道位于大壩右側岸邊，為開敞式寬頂堰，堰頂高程550.00 m，堰頂寬度5 m。下游為開敞式明渠，左岸為漿砌石直立擋墻，右岸為山體，坡比為1∶0.7。溢洪道全長30 m，縱坡1/77，最大泄量21.2 m3/s。放水洞位于大壩左壩頭，為直徑0.3 m的壩下混凝土埋管，長44 m，進口底高程541.00 m，最大放水量0.41 m3/s。

2 工程除險加固前存在問題

（1）攔河壩。

①現狀壩頂路面坑洼不平，影響汛期抗洪搶工作。②上游干砌石護坡質量差；上游壩坡雜草叢生，堆砌質量較差，塊石間縫隙過大，咬合不緊，塊石易松動，坡面凸凹不平；局部出現塌陷，部分塊石被架空而失穩。③下游干砌石護坡質量差；下游壩坡雜草叢生，局部虧坡現象嚴重，塊石松動，坡面凸凹不平，下游壩坡過陡，抗滑穩定安全系數不滿足規范要求。④攔河壩防洪標準不足200一遇洪水標準，不滿足規范要求。⑤下游壩基建基面有接觸滲漏現象，壩腳有明流。（2）溢洪道；溢洪道巖性為斑狀花崗閃長巖，巖塊松動穩定性差，左岸邊墻局部有裂縫、塊石松動的現象，坡面不平整，抗沖刷能力差，影響溢洪道的正常運用。（3）放水洞；閥門銹蝕嚴重，關閉不嚴，常年漏水，已嚴重影響正常使用。（4）管理、配電及通訊設施不完善；水庫管理設施不完善，缺乏水位、壩體滲流等觀測設施，無法掌握攔河壩的工作狀態。水庫沒有管理用房。

3 工程地質條件

壩型為粘土心墻壩，壩基坐落在燕山侵入體（πγδ52）斑狀花崗閃長巖之上。壩體兩側均為干砌石護坡，石材原巖為斑狀花崗閃長巖，塊徑15～30 cm，砌筑質量差，凸凹不平，塊石間孔隙較大、咬合不緊，經多年運行，已出現多處滑移。溢洪道位于右壩肩山邊，為開放式河岸溢洪道。溢洪道右岸為山體開挖的巖石邊坡，左岸為漿砌石的擋墻。水庫運行期間未發現有繞壩滲漏現象。壩腳有滲漏現象，可見明流，流量大約100 ml/s。大壩無防浪墻，無觀測設施，管理設施不健全。壩頂右端混凝土路面出現裂縫，長約4 m，最寬處約8 cm。

4 工程設計標準

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）規定，上西莊水庫為小（2）型，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級，其主要建筑物攔河壩、溢洪道、放水洞等按5級建筑物設計，設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇。依據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），場區地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應譜特征周期0.45 s，對照《中國地震動參數區劃圖》附錄D，地震基本烈度相當于Ⅵ度區，建筑物的地震設計烈度為6度，根據《水工建筑物抗震設計規范》（SL203-97），建筑物可不考慮地震因素。

5 工程的除險加固設計

5.1 壩頂修建防浪墻、壩頂改建

壩頂路面頂高程為552.00 m，采用泥結碎石路面，長71 m，凈寬3.5 m，厚20 cm；由于攔河壩安全超高不滿足規范要求，壩頂上游側加設L型漿砌石防浪墻，防浪墻高 1.0 m，頂高程為553.00 m，墻寬0.5 m。由于該地區凍土深度1.09 m，因此防浪墻基礎埋深1.2 m，基礎底高程550.80 m，防浪墻為漿砌石結構；壩頂下游側設漿砌石路緣石，路緣石尺寸0.4×0.5 m（寬×高），頂部與路面齊平，其中水泥砂漿均采用M10；壩頂路面采用單側排水，路面坡度2%，路面雨水經坡面排至下游。

5.2 上游壩坡加固維修

原攔河壩上游護坡為厚40 cm的干砌石護坡，下設40 cm厚反濾層，壩坡為1∶1.21。現場勘查和地質勘察成果表明，干砌石護坡所用石材風化嚴重，質地較軟，且塊石塊徑偏小，形狀不規則，部分塊石是由大塊漂石破碎而成的，存在磨圓面，塊石間空隙過大，咬合不緊，易松動，局部出現塌陷，部分塊石被架空而失穩。

經復核計算，上游壩坡穩定計算滿足規范要求，因此僅對塌陷虧坡處以及干砌石破壞嚴重處進行修復處理。據現場查勘統計，上游壩坡需要修復面積約占50%。修復時，首先拆除需維修部位的原干砌石護坡及反濾，清理干凈后，回填開挖渣料至坡比1∶2.1，再鋪設20 cm碎石墊層和40 cm干砌石護坡，坡比維持1∶2.1。新砌護坡石料要求采用質地堅硬、無裂紋的新鮮巖石，飽和抗壓強度大于40 MPa，容重大于24 kN/m3，塊石中部厚度不小于200 mm。

5.3 下游壩坡加固維修

攔河壩下游壩坡坡為干砌石護坡，本次實測下游壩坡坡比僅為1∶1.43，經復核計算，下游壩坡穩定安全系數不滿足規范要求，因此本次加固對下游壩坡進行貼坡處理，貼坡用料采用溢洪道開挖石渣。貼坡前，應先拆除原干砌石護坡，由于原反濾料與貼坡石渣土力學指標基本相同，因此不予拆除，直接培厚下游壩坡，高程544.00 m處設2 m寬一級馬道，馬道上下坡比均為1∶2.0。新筑壩材料首先回填開挖渣料；渣料上部回填上游壩坡拆除的反濾料；在放水洞基礎頂面高程以下回填30 cm砂礫石，不足部分回填土料。壩體填筑渣料采用溢洪道右岸開挖渣料，渣料和反濾料壓實后相對密度不小于0.7。土料從料場外購，壓實度要求不低于94%。結合貼坡式排水對下游壩腳進行防護，其頂部應高于壩體浸潤線出逸點1.5 m，并且不小于凍土深度，確定其頂高程位于下游壩腳以上2.0 m，即高程538.50 m。排水體頂部和下游邊坡采用30 cm厚干砌石砌筑，邊坡為1∶2.0。由于回填石渣能夠起到反濾作用，因此排水設施不再設反濾層。

6 結論

通過分析該工程的安全隱患所在，依據規范對壩頂修建防浪墻、壩頂路面改造、上游壩坡干砌石護坡拆除重建、下游壩坡貼坡培厚及防護等工程施工中嚴格按施工填筑參數控制壓實質量、鋪筑厚度、材質級配等各項指標。工程加固后至今運行良好，故實踐證明其所采取的除險加固措施達到了設計要求，取得了較好效果，值得推廣。

參考文獻

[1] SL174-96.水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].endprint