粘土斜墻堆石在寧夏隆德縣范家峽水庫除險加固中的應用
2014-12-13 15:14:30張偉
中華建設科技 2014年10期
【摘要】通過對寧夏隆德縣范家峽水庫病險成因分析，結合當地立地條件和筑壩材料分布，提出切合實際的粘土斜墻堆石進行水庫加固技術方案。
【關鍵詞】粘土斜墻;堆石壩;水庫除險;寧夏隆德
Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application
Zhang Wei
（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）
【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.
【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund
寧夏固原市位于寧夏回族自治區南部，轄4縣1區，總面積1.054萬Km2，占自治區面積的21.8%。到2012年，全市總人口152.53萬人，其中：農業人口129.74萬人，占總人口的85.06%，回族人口69.88萬人，占總人口的45.8%，是全國回族主要聚居區之一，也是全國最為干旱、貧困的地區之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水庫148座，總庫容7.06億 m3，水保骨干壩、塘壩、淤地壩341座，配套機井1626眼，固定機電排灌站266處，水利工程年供水量2.12億m3。經過近年病險水庫除險加固工程的實施，我們對不同立地條件病險水庫進行成因分析，提出了水庫除險加固技術方案，供參考。該工程在固原市首次采用粘土斜墻堆石技術進行水庫除險加固改造，2004年6月20日完工，多年運行良好。
1. 工程概況
隆德縣范家峽水庫位于葫蘆河一級支流莊浪河上，屬隆德縣奠安鄉舊街村，地理位置東經108°06′，北緯35°27′，水庫始建于1972年11月，控制流域面積34Km2，總庫容97.6萬m3，屬小（二）型，最大壩高25m，水庫有效庫容為48.08萬m3，淤積庫容49.52萬m3，現有防洪標準不足100年。由于當地筑壩土料奇缺，水庫上游300 m處有大量可以利用的巖石，分析論證后決定采用碾壓式粘土斜墻堆石壩壩內加高方式，作為除險加固技術方案。
2. 工程地質
根據寧夏水利水電勘測設計院地質隊提供的《桃山引水范家峽水庫改擴建工程地質說明》，其地質主要情況如下：
2.1擴建壩址區工程地質條件 。
（1）左右壩肩含礫壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，蘭灰色，稍濕，堅硬狀態，塊石、碎石、角礫等混雜其中。滲透系數2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，開挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。
（2）砂巖（K11）：分布在該地區下部.灰色、淺紅色，厚層狀，巖體完整性較差，節理裂隙較發育，夾有厚度不等的礫巖，紫紅色薄層狀泥巖，砂巖產狀50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，內磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，開挖邊坡比1：0.75，強分化厚度為0.5m，0.5m以下為中等分化層，[R]=450KPa。
2.2庫區（壩基）工程地質條件 。
（1）粉質粘土（Q42apL）：分布在庫區內，厚度在6m左右，褐黑色，軟塑——流塑狀態。
（2）砂巖（K1L）：分布在該地區下部，性質同上。
從壓水試驗成果資料來看，左壩肩砂巖透水率為22.3～35.7Lu，屬于中等透水層;壩基下部砂巖自23.9米以下為弱透水層，其上砂巖均為中等透水層;右壩肩砂巖為弱透水層，其上有21米厚的含礫壤土，滲透系數為2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，屬于中等透水層。經綜合分析，由于庫區內淤積6米左右的粉質粘土，滲透系數1.36 x10-4 cm/s，內摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本為不透水層，可作為防滲覆蓋。因此不考慮壩底（基）的滲漏問題，左右壩肩可采用防滲斜墻，斜墻向上游延伸止繞壩滲漏的產生。
3. 工程設計
工程主要設計內容：土壩加高9.6m，新增庫容120.85 m3，最大壩高達34.60m，壩長192 m，并對左壩肩進行帷幕灌漿和壩坡進行砌護;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，輸水洞長92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配備鑄鐵閘門和螺桿式起閉機，并對原泄洪及消能設施進行砌護。
表1反濾料控制指標用干密度表
4. 壩體設計控制指標
4.1粘土斜墻。
范家峽水庫壩體防滲土料的最大干容重為1.73g/cm3（平均值），最優含水量17.1%。根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），壓實度宜為0.98，壩體防滲土料的干容重應大于1.70g/cm3，滲透系數不大于1.0×10-5cm/s。
4.2反濾料。
粘土斜墻前后坡反濾體的鋪設有利于壩體的排水，保證壩體及粘土斜墻不被滲流破壞，增加壩體的穩定性，反濾體卵石和砂料的填筑標準以相對密度為設計控制指標，設計反濾體的相對密度為0.7（見表1）。
4.3堆石。
上壩石料是位于水庫上游300m處的左岸山體上的巖石，可就地采集，爆破開挖。堆石壩設計的填筑標準按孔隙率作為設計控制指標，根據陜西楊凌西北水利科學研究所
質量檢測中心所做土工實驗資料，設計孔隙率為20%，采用10～15t振動碾，碾壓4～6遍，每層碾壓厚度0.6～1.0m，以此作為壩體填筑控制指標。堆石壓實質量控制指標為堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。
5. 施工質量檢測方法
堆石壩采用《巖體試驗規程》中的量積法進行檢測即灌砂法控制相對密度和孔隙率，土質防滲斜墻和反濾體按常規檢測方法檢測即環刀法控制干容重。
6. 結論
范家峽水庫除險加固工程于2001年9月開工，2004年6月竣工，至今運行正常，并開始發揮效益，值得在同類水庫除險加固工程中推廣。
參考文獻
[1]白永年、吳士寧、王洪恩，《土石壩加固》，水利水電出版社，1991年.
[2]張啟岳，《土石壩加固技術》，中國水利水電出版社，1999年.
[文章編號]1619-2737（2014）10-15-783
[作者簡介] 張偉（1976.10-），職稱：工程師，2005年6月畢業寧夏大學，長期從事水利工程管理工作。
mily：宋體;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋體;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武漢工業學院學報，2009，28（3）：116～119.
[文章編號]1619-2737（2014）10-30-730endprint
【摘要】通過對寧夏隆德縣范家峽水庫病險成因分析，結合當地立地條件和筑壩材料分布，提出切合實際的粘土斜墻堆石進行水庫加固技術方案。
【關鍵詞】粘土斜墻;堆石壩;水庫除險;寧夏隆德
Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application
Zhang Wei
（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）
【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.
【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund
寧夏固原市位于寧夏回族自治區南部，轄4縣1區，總面積1.054萬Km2，占自治區面積的21.8%。到2012年，全市總人口152.53萬人，其中：農業人口129.74萬人，占總人口的85.06%，回族人口69.88萬人，占總人口的45.8%，是全國回族主要聚居區之一，也是全國最為干旱、貧困的地區之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水庫148座，總庫容7.06億 m3，水保骨干壩、塘壩、淤地壩341座，配套機井1626眼，固定機電排灌站266處，水利工程年供水量2.12億m3。經過近年病險水庫除險加固工程的實施，我們對不同立地條件病險水庫進行成因分析，提出了水庫除險加固技術方案，供參考。該工程在固原市首次采用粘土斜墻堆石技術進行水庫除險加固改造，2004年6月20日完工，多年運行良好。
1. 工程概況
隆德縣范家峽水庫位于葫蘆河一級支流莊浪河上，屬隆德縣奠安鄉舊街村，地理位置東經108°06′，北緯35°27′，水庫始建于1972年11月，控制流域面積34Km2，總庫容97.6萬m3，屬小（二）型，最大壩高25m，水庫有效庫容為48.08萬m3，淤積庫容49.52萬m3，現有防洪標準不足100年。由于當地筑壩土料奇缺，水庫上游300 m處有大量可以利用的巖石，分析論證后決定采用碾壓式粘土斜墻堆石壩壩內加高方式，作為除險加固技術方案。
2. 工程地質
根據寧夏水利水電勘測設計院地質隊提供的《桃山引水范家峽水庫改擴建工程地質說明》，其地質主要情況如下：
2.1擴建壩址區工程地質條件 。
（1）左右壩肩含礫壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，蘭灰色，稍濕，堅硬狀態，塊石、碎石、角礫等混雜其中。滲透系數2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，開挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。
（2）砂巖（K11）：分布在該地區下部.灰色、淺紅色，厚層狀，巖體完整性較差，節理裂隙較發育，夾有厚度不等的礫巖，紫紅色薄層狀泥巖，砂巖產狀50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，內磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，開挖邊坡比1：0.75，強分化厚度為0.5m，0.5m以下為中等分化層，[R]=450KPa。
2.2庫區（壩基）工程地質條件 。
（1）粉質粘土（Q42apL）：分布在庫區內，厚度在6m左右，褐黑色，軟塑——流塑狀態。
（2）砂巖（K1L）：分布在該地區下部，性質同上。
從壓水試驗成果資料來看，左壩肩砂巖透水率為22.3～35.7Lu，屬于中等透水層;壩基下部砂巖自23.9米以下為弱透水層，其上砂巖均為中等透水層;右壩肩砂巖為弱透水層，其上有21米厚的含礫壤土，滲透系數為2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，屬于中等透水層。經綜合分析，由于庫區內淤積6米左右的粉質粘土，滲透系數1.36 x10-4 cm/s，內摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本為不透水層，可作為防滲覆蓋。因此不考慮壩底（基）的滲漏問題，左右壩肩可采用防滲斜墻，斜墻向上游延伸止繞壩滲漏的產生。
3. 工程設計
工程主要設計內容：土壩加高9.6m，新增庫容120.85 m3，最大壩高達34.60m，壩長192 m，并對左壩肩進行帷幕灌漿和壩坡進行砌護;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，輸水洞長92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配備鑄鐵閘門和螺桿式起閉機，并對原泄洪及消能設施進行砌護。
表1反濾料控制指標用干密度表
4. 壩體設計控制指標
4.1粘土斜墻。
范家峽水庫壩體防滲土料的最大干容重為1.73g/cm3（平均值），最優含水量17.1%。根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），壓實度宜為0.98，壩體防滲土料的干容重應大于1.70g/cm3，滲透系數不大于1.0×10-5cm/s。
4.2反濾料。
粘土斜墻前后坡反濾體的鋪設有利于壩體的排水，保證壩體及粘土斜墻不被滲流破壞，增加壩體的穩定性，反濾體卵石和砂料的填筑標準以相對密度為設計控制指標，設計反濾體的相對密度為0.7（見表1）。
4.3堆石。
上壩石料是位于水庫上游300m處的左岸山體上的巖石，可就地采集，爆破開挖。堆石壩設計的填筑標準按孔隙率作為設計控制指標，根據陜西楊凌西北水利科學研究所
質量檢測中心所做土工實驗資料，設計孔隙率為20%，采用10～15t振動碾，碾壓4～6遍，每層碾壓厚度0.6～1.0m，以此作為壩體填筑控制指標。堆石壓實質量控制指標為堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。
5. 施工質量檢測方法
堆石壩采用《巖體試驗規程》中的量積法進行檢測即灌砂法控制相對密度和孔隙率，土質防滲斜墻和反濾體按常規檢測方法檢測即環刀法控制干容重。
6. 結論
范家峽水庫除險加固工程于2001年9月開工，2004年6月竣工，至今運行正常，并開始發揮效益，值得在同類水庫除險加固工程中推廣。
參考文獻
[1]白永年、吳士寧、王洪恩，《土石壩加固》，水利水電出版社，1991年.
[2]張啟岳，《土石壩加固技術》，中國水利水電出版社，1999年.
[文章編號]1619-2737（2014）10-15-783
[作者簡介] 張偉（1976.10-），職稱：工程師，2005年6月畢業寧夏大學，長期從事水利工程管理工作。
mily：宋體;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋體;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武漢工業學院學報，2009，28（3）：116～119.
[文章編號]1619-2737（2014）10-30-730endprint
【摘要】通過對寧夏隆德縣范家峽水庫病險成因分析，結合當地立地條件和筑壩材料分布，提出切合實際的粘土斜墻堆石進行水庫加固技術方案。
【關鍵詞】粘土斜墻;堆石壩;水庫除險;寧夏隆德
Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application
Zhang Wei
（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）
【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.
【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund
寧夏固原市位于寧夏回族自治區南部，轄4縣1區，總面積1.054萬Km2，占自治區面積的21.8%。到2012年，全市總人口152.53萬人，其中：農業人口129.74萬人，占總人口的85.06%，回族人口69.88萬人，占總人口的45.8%，是全國回族主要聚居區之一，也是全國最為干旱、貧困的地區之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水庫148座，總庫容7.06億 m3，水保骨干壩、塘壩、淤地壩341座，配套機井1626眼，固定機電排灌站266處，水利工程年供水量2.12億m3。經過近年病險水庫除險加固工程的實施，我們對不同立地條件病險水庫進行成因分析，提出了水庫除險加固技術方案，供參考。該工程在固原市首次采用粘土斜墻堆石技術進行水庫除險加固改造，2004年6月20日完工，多年運行良好。
1. 工程概況
隆德縣范家峽水庫位于葫蘆河一級支流莊浪河上，屬隆德縣奠安鄉舊街村，地理位置東經108°06′，北緯35°27′，水庫始建于1972年11月，控制流域面積34Km2，總庫容97.6萬m3，屬小（二）型，最大壩高25m，水庫有效庫容為48.08萬m3，淤積庫容49.52萬m3，現有防洪標準不足100年。由于當地筑壩土料奇缺，水庫上游300 m處有大量可以利用的巖石，分析論證后決定采用碾壓式粘土斜墻堆石壩壩內加高方式，作為除險加固技術方案。
2. 工程地質
根據寧夏水利水電勘測設計院地質隊提供的《桃山引水范家峽水庫改擴建工程地質說明》，其地質主要情況如下：
2.1擴建壩址區工程地質條件 。
（1）左右壩肩含礫壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，蘭灰色，稍濕，堅硬狀態，塊石、碎石、角礫等混雜其中。滲透系數2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，開挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。
（2）砂巖（K11）：分布在該地區下部.灰色、淺紅色，厚層狀，巖體完整性較差，節理裂隙較發育，夾有厚度不等的礫巖，紫紅色薄層狀泥巖，砂巖產狀50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，內磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，開挖邊坡比1：0.75，強分化厚度為0.5m，0.5m以下為中等分化層，[R]=450KPa。
2.2庫區（壩基）工程地質條件 。
（1）粉質粘土（Q42apL）：分布在庫區內，厚度在6m左右，褐黑色，軟塑——流塑狀態。
（2）砂巖（K1L）：分布在該地區下部，性質同上。
從壓水試驗成果資料來看，左壩肩砂巖透水率為22.3～35.7Lu，屬于中等透水層;壩基下部砂巖自23.9米以下為弱透水層，其上砂巖均為中等透水層;右壩肩砂巖為弱透水層，其上有21米厚的含礫壤土，滲透系數為2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，屬于中等透水層。經綜合分析，由于庫區內淤積6米左右的粉質粘土，滲透系數1.36 x10-4 cm/s，內摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本為不透水層，可作為防滲覆蓋。因此不考慮壩底（基）的滲漏問題，左右壩肩可采用防滲斜墻，斜墻向上游延伸止繞壩滲漏的產生。
3. 工程設計
工程主要設計內容：土壩加高9.6m，新增庫容120.85 m3，最大壩高達34.60m，壩長192 m，并對左壩肩進行帷幕灌漿和壩坡進行砌護;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，輸水洞長92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配備鑄鐵閘門和螺桿式起閉機，并對原泄洪及消能設施進行砌護。
表1反濾料控制指標用干密度表
4. 壩體設計控制指標
4.1粘土斜墻。
范家峽水庫壩體防滲土料的最大干容重為1.73g/cm3（平均值），最優含水量17.1%。根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），壓實度宜為0.98，壩體防滲土料的干容重應大于1.70g/cm3，滲透系數不大于1.0×10-5cm/s。
4.2反濾料。
粘土斜墻前后坡反濾體的鋪設有利于壩體的排水，保證壩體及粘土斜墻不被滲流破壞，增加壩體的穩定性，反濾體卵石和砂料的填筑標準以相對密度為設計控制指標，設計反濾體的相對密度為0.7（見表1）。
4.3堆石。
上壩石料是位于水庫上游300m處的左岸山體上的巖石，可就地采集，爆破開挖。堆石壩設計的填筑標準按孔隙率作為設計控制指標，根據陜西楊凌西北水利科學研究所
質量檢測中心所做土工實驗資料，設計孔隙率為20%，采用10～15t振動碾，碾壓4～6遍，每層碾壓厚度0.6～1.0m，以此作為壩體填筑控制指標。堆石壓實質量控制指標為堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。
5. 施工質量檢測方法
堆石壩采用《巖體試驗規程》中的量積法進行檢測即灌砂法控制相對密度和孔隙率，土質防滲斜墻和反濾體按常規檢測方法檢測即環刀法控制干容重。
6. 結論
范家峽水庫除險加固工程于2001年9月開工，2004年6月竣工，至今運行正常，并開始發揮效益，值得在同類水庫除險加固工程中推廣。
參考文獻
[1]白永年、吳士寧、王洪恩，《土石壩加固》，水利水電出版社，1991年.
[2]張啟岳，《土石壩加固技術》，中國水利水電出版社，1999年.
[文章編號]1619-2737（2014）10-15-783
[作者簡介] 張偉（1976.10-），職稱：工程師，2005年6月畢業寧夏大學，長期從事水利工程管理工作。
mily：宋體;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋體;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武漢工業學院學報，2009，28（3）：116～119.
[文章編號]1619-2737（2014）10-30-730endprint
