龍潭水庫壩體存在問題與除險加固施工

2015-07-28 07:19:02胡順芹臨沂市水利工程處山東臨沂276000

山東水利 2015年7期

胡順芹（臨沂市水利工程處，山東臨沂 276000）

龍潭水庫壩體存在問題與除險加固施工

胡順芹
（臨沂市水利工程處，山東臨沂 276000）

【摘要】結合山東省臨沭縣龍潭水庫除險加固工程，分析水庫壩體存在的質量問題，提出了壩體除險加固施工方案，并運用理論計算方法模擬分析了壩體除險加固施工方案的合理性。結果表明：壩體除險加固后的滲流量及抗滑穩定系數均在安全允許范圍內，施工方案可行。

【關鍵詞】龍潭水庫；壩體；除險加固；安全評價

龍潭水庫位于山東省臨沂市新沭河一級支流穆疃河支溝蛟龍河上游，上游距臨沭縣縣城7.5 km，下游距蛟龍鎮駐地0.5 km，始建于1958年，1959年建成小（1）型水庫。1970—1971年進行第一次擴建，至1983年陸續完成大壩、溢洪閘、南北放水洞等工程。1990—1993年對大壩進行了除險加固及部分工程的改造，規模擴大為中型水庫，現狀樞紐工程主要由大壩、溢洪道、南北放水洞、水電站等部分組成。

1　壩體存在的問題

壩體質量問題主要為接高斜墻、砂殼以及防浪墻、護坡石及反濾層。

1.1接高斜墻填筑不密實

經槽探查明，接高斜墻厚度僅有0.9～1.0m，巖性為黏土、壤土，混雜較多中粗砂及風化巖塊，填筑不密實，質量較差，壓實度為0.78～0.85，滲透系數為3.80×10-5～1.10×10-4cm/s，具弱～中等透水性。部分樁號與心墻之間夾0.30～0.80m礫質粗砂及碎石層，滲透系數約為7.6×10-2～4.6×10-1cm/s，具強～極強透水性，與上下游砂殼相連通，形成了滲漏通道，嚴重威脅大壩安全。

1.2大壩砂殼填筑質量差

1）壩前砂殼：上游砂殼巖性為含碎石礫質粗砂，頂部含塊石較多，下部以礫質粗砂為主，相對密度為0.40～0.51，標貫擊數為9～30擊；滲透系數為4.2×10-3～3.1×10-2cm/s，具中等透水性，填筑質量較差，需提高砂殼填筑質量。

2）壩后砂殼：下游壩坡平均草皮覆蓋率不足50%，相對沖刷面積達22%，坡面高低不平，沖刷破壞嚴重。頂部巖性以花崗巖塊石為主，塊石間填筑不滿，多有架空現象。底部巖性以含碎石礫質粗砂為主，標貫擊數為12～39擊；滲透系數為8.2×10-3～6.3×10-2cm/s，具中等透水性。

1.3防浪墻、護坡石及反濾層存在質量問題

防浪墻前為干砌塊石護坡，多處護坡石松動、風化破碎，護坡石缺失、塌陷現象較為嚴重，完全失去了護坡的作用。根據現場檢測發現，護坡石重量普遍在8～19 kg/塊，厚度在10～15 cm之間，長度在20～35 cm之間，寬度在14～21 cm之間，護坡石尺寸大小不符合相關規范技術的要求。護坡石平整度、砌縫寬度不合格，砌筑質量較差；護坡石下為亂石墊層；墊層級配不符合標準，有的地方無反濾層，有的地方被淘空，導致護坡石被架空。壩后貼坡型排水體，經現場開挖檢查，塊石下無反濾層。

2　壩體防滲加固施工技術

大壩0+000～0+475壩段高程50.0~53.9m以上砂殼、0+565~0+620段高程52.90~53.0 m以上為砂殼進行翻壓加固，并采用接高黏土斜墻截滲。上游護坡拆除重建，下游壩坡缺土處補坡、草皮護坡及壩坡排水系統重建，改建下游壩腳排水體等工程。壩頂改建防浪墻和增設壩頂照明等工程。

2.1黏土心墻接高

壩前黏土心墻接高分兩步進行，一是選擇黏土場地，將黏土由黏土場采用挖掘機挖運，自卸汽車運輸方式運送至施工區域外的土料廠地。二是劃分區域進行施工，以100m作為一個施工單元，施工時先將第一個作業面的壩前砂殼用挖掘機裝自卸汽車運至施工區域外，開挖完成經監理驗收合格后再進行黏土心墻回填作業。

2.2壩前砂殼翻壓

壩前砂殼翻壓需劃分區域進行施工，每100m作為一個作業面，施工時待黏土心墻作業完成監理驗收合格后再將第二個作業面的砂殼開挖運至第一個作業面的區域進行壓實，將剩余的砂殼土運至土料廠地備用，最后一個作業面將前面作業面多余的砂殼土運回來進行壓實。以此類推完成整個砂殼翻壓。

3　壩體安全評價

為驗證工程除險加固設計的合理性，采用理論計算的方式模擬工程加固后的運行狀況。壩體安全評價采用有限單元法，分析壩體滲流與抗滑穩定性，滲流計算模型按除險加固后的工程模型建立，如圖1所示。計算模擬水庫壩體在不同蓄水位條件下的穩定與非穩定滲流情況，共有5種：工況1為正常蓄水位；工況2為設計洪水位；工況3為1/3壩高；工況4為校核洪水位；工況5為校核洪水位降至水庫設計死水位。

圖1滲流分析網格模型

3.1壩體滲透穩定分析

模擬計算得到壩體在不同工況條件下的單寬滲流量以及相應的滲透坡降，結果見表1。并根據數值模擬得到壩體的侵潤線，如圖2（以典型工況1為例進行分析）。根據壩體的滲流模擬結果可知，各種工況條件下的單寬滲流量顯著減少，并且均在允許范圍內，小于壩體安全運行允許的滲透坡降；壩體浸潤線較除險加固之前亦明顯降低，綜合分析可知壩體滲透穩定性良好，壩體在各種工況條件下不會發生滲透破壞。