喀達蘇蓋提水庫除險加固技術措施探究

王小兵

（新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所 新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

喀達蘇蓋提水庫位于新疆疏勒縣塔孜洪鄉以東、縣林場以西，英爾里克鄉以北，距疏勒縣城約12km，該水庫為引水注入式水庫，水庫現狀庫容為2900萬m3，相應水庫面積11.76km2，正常蓄水位為1263.00m，水庫主要由大壩、進、放水系統組成。

喀達蘇蓋提水庫于1960年建成投入運行，1987年對其進行了首次除險加固工作，將壩頂平均加高1m，壩前平均加厚3m，1993年又一次對水庫大壩上游壩坡進行防滲加固處理。至今，喀達蘇蓋提水庫已運行二十多年，出現壩體、壩基等滲漏問題，影響了水庫的安全運行和當地農業生產的發展。

2 水庫存在問題分析

（1）部分壩段壩基有液化可能，應進行適當處理。

（2）由于壩體填筑干密度不合格，部分壩體、壩基滲漏嚴重，因此，必須加以防滲處理。

（3）水庫放水閘為木質閘門，結構強度、剛度、穩定性及啟閉機的啟閉能力達不到規范要求，大壩工程質量不合格。

（4）經復核水庫大壩的壓實干密度和相對密度合格率及物理力學指標達不到規范要求，大壩工程質量不合格。

（5）壩體填筑質量較差，大壩上游無防浪設施，風浪淘刷嚴重，大壩無觀測設施。

3 除險加固及防漏技術

3.1 方法簡介

針對大壩存在的主要問題，現就圍繞以下幾個問題，制定工程除險加固主導方案。

3.1.1 壩體滲漏及防滲處理

在檢查過程中發現壩段樁號S2+600～S1+315，N0+535～N4+600，風浪對壩體淘刷破壞明顯。大壩前坡在風浪的作用下發生坍塌，并且在正常蓄水位以上形成陡坎。

壩后壩體浸潤線出溢點過高，一般發生在壩后坡積水水面以上1m左右。在樁號N2+000～N3+400壩后出現沼澤地，自后壩坡角向外100m范圍內形成0.5m～1.0m深的水面，經計算壩后年滲漏量約1154.60萬m3。為了解決上述問題，可在壩前設置砼阻滑墻，砼護坡和復合土工膜，及增設1∶8的土緩坡。

3.1.2 壩基液化問題及處理措施

按安全導則要求需進行抗震處理。經現場做動探標準貫入試驗和計算分析，具有發生液化可能的壩段樁號為 S1+100～N0+500，N1+000～N4+600，其液化等級為輕微液化，液化指數IlE=0.08～0.73，為了解決上述問題在壩后增設貼坡排水和蓋重及排水措施防止壩基產生液化現象。

3.2 技術措施

3.2.1 建筑物主要材料選擇

根據喀達蘇蓋提水庫壩址區的地形和已建成壩體的材料以及當地的建筑材料，水庫壩體加固仍采用均質土壩。工程所需砂料可就近在塔孜洪鄉拉運，其運距只有5km，工程所需礫料、戈壁料可在喀什市七里橋料場拉運，其運距為35km，工程所需水泥可在喀什市拉運，運距35km。

表1 壩體填筑土料的物理力學指標及性質

表2 穩定計算分析成果表

3.2.2 主要工程技術措施

（1）壩頂高程的確定。通過壩頂高程復核計算，壩頂高程為1265.70m，可以滿足要求。

（2）壩軸線的確定。根據除險加固工程有關規定及考慮到減少投資，本工程壩體盡可能合理利用原老壩體。根據大壩安全論證報告老壩體雖然填筑質量不高，但經滲透穩定及結構穩定計算均滿足規范要求，另外壩體已運行40年，認為老壩體已趨于穩定，因此認為老壩體可以利用。壩體軸線位置定為以原壩軸線為本次除險加固壩軸線。

本次除險加固技術以原放水閘為大壩0＋000樁號，大壩南端樁號為S0+000～S2+600，北端樁號為N0+000～N4+600，其中樁S2+000～S2+600段呈東西走向，樁號N0+500～N4+600段大致呈東西走向。

（3）部分壩體加寬、加高。本技術措施中利用現有壩體壩段樁號S1+315～S2+600、N0+535～N4+600段處理方案如下：將原壩體表層雜草、樹木全部清除，壩前坡腳雜物和填土清除深度大約2m左右，壩后坡角處最小清基深度0.4m，現壩體前坡在高程1260.50m以下較緩，無需修整坡度。在壩體樁號 S2+600～S1+315、N0+535～N2+000壩段設阻滑墻，其墻頂高程為1260.50m，壩頂在原壩清除后加寬至6m，上游壩坡1∶3.5，下游壩坡1∶3.0。土緩坡（樁號N2+000～N4+600）壩段坡以上比按1∶8控制。其控制指標參照壩體填筑指標具體見表1，具體碾壓指標通過現場碾壓試驗確定。

（4）結構設計。本次除險加固壩頂寬度為 6m，壩段（S2+600～S1+315、N0+535～N2+000）最大壩高 11.6m，大壩前坡 l∶3.5，后坡1∶3.0，壩前砼護坡采用C20、抗凍等級為F200、抗滲等級為W6，砼強度以28天齡期的強度作為設計強度，水泥選用425#抗硫酸鹽水泥，厚16 cm現澆混凝土護坡，每塊砼護坡3m×3m，每塊砼班板上設置4個排水孔，每孔間距1.5m，孔徑10cm；砼板下設30cm厚砂礫石墊層；砂礫石墊層下鋪設二布一膜300/0.5/300，并在壩頂處開挖深0.5m底寬0.2m邊坡為1∶0.75的體形槽用來埋重土工膜。砼板下設阻滑墻，在樁號S2+400～N3+500壩體下游壩址設排水溝；在樁號S2+000～N3+500壩段設貼坡排水體；在樁號S1+000～N2+000壩段設蓋重，蓋重厚度2m，長度7.5m。

壩段（N2+000～N4+600），壩頂寬設計為6m，壩前坡坡比為1∶8的土緩坡。壩體下游坡比為1∶3.0。

（5）壩后貼坡排水設計。針對大壩壩體浸潤線過高影響壩坡穩定的問題，采用防滲和設排水溝的方法，可降低壩體浸潤線出逸點，解決浸潤線出逸口不穩定的問題。可在壩后增設貼坡排水的方法進行處理。

大壩經壩前防滲后，當庫水位較高時，總有一定的滲流水滲到下游，土壩的反濾排水就是為這部分滲流水設置安全出路。根據大壩現狀，在樁號S2+000～N3+500壩段壩后，在1261.50m高程以下，先清除壩后松土層，鹽堿土和蘆葦根，鋪一層反濾無紡布（規格為400g/m2）和厚度0.4m的砂礫石排水保護層，貼坡排水與無紡布鋪至壩腳排水溝底部。

（6）壩坡后排水溝設計。為防止壩基土層可能產生的地震液化，采用“上堵下排”增加穩定的原則進行加固，因而采用排水減壓措施，及時將壩后表層中的水排出，消散地震中產生的孔隙水壓力，防止砂土液化。具體措施為在壩后設置貼坡排水、蓋重、橫向排水溝。在S2+400～N3+500壩段壩后坡腳處設置排水溝，排水溝采用梯形斷面，用無紡布包裹砂礫料的方法進行回填，縱向排水溝斷面形式為底寬0.5m，深1.0m，邊坡 1∶1，其縱坡為 1∶100，并且在排水溝內放置φ160的PVC花管，其周圍包裹300g的無紡布。

（7）壩基液化處理。水庫大壩長7.2km，其中南壩長2.6km（樁號S0+000～S2+600）北壩長4.6km（樁號N0+000～N4+600）。

根據地基液化范圍和需加蓋重厚度（通過計算確定，計算公式參照壩基液化分析）其需加蓋重的范圍為樁號S1+000～N2+000，蓋重厚度通過計算（具體見表2）并參考正常蓄水位按2m控制。根據大壩穩定計算（假設在地震情況下壩基土層的C、φ值均為0），確定蓋重寬度為7.5m。蓋重選用粉質壤土，其指標：小于0.005mm顆粒的細粒料占總土重<6%。滲透系數大于 A×10cm/s～4cm/s（0

4 結語

與新建水利建筑工程不同，除險加固是建立在原有水庫出現的工程及運行缺陷之上，需要考慮多重因素，如何設計出最合適的加固方案是除險加固工程的核心內容。本文通過探究除險加固的方案和施工技術，確定了優化方案的技術措施，并通過分析壩基滲漏和液化的根本原因，采用多方位的加固加高工程措施，經過堵和排的雙重技術手段提高了壩體的強度和防滲性能，使得大壩壩基滲漏現象消失，壩基液化問題得以解決。在經過除險加固工程后，大壩漏水及壩基液化問題得到明顯改善，治漏固基效果明顯，保證了水壩的正常運行，為周邊經濟發展和居民的用電及生產活動提供了強有力的支撐。陜西水利

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