北峰山水庫副壩除險加固中的方案選擇

劉興菊

一、工程概況

北峰山水庫位于勒竹河上游北峰山處，距云浮市新興縣城46km，是新興縣內勒竹河上的第八個梯級電站，距上游一座具有多年調節的合河水庫工程8km。壩址以上流域面積245.1km2，庫區位于丘陵地區，主河道長共18.22km，庫區河道平均坡降0.00925，總庫容1120萬m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電和供水等綜合利用的中型水利工程。

北峰山水庫副壩為均質土壩，壩頂高程117.50m，最大壩高16.0m，現狀壩頂寬5m，壩頂長53.5m。上游壩坡分別為1：2.5和1：3，采用150#混凝土塊護坡，1.5mX1.5m為一塊，品字形布置，厚度為0.15m。下游采用草皮護坡，壩坡為1：2，108.5m高程以下設褥墊式棱體反濾排水，棱體頂寬2m，底寬12 m，反濾棱體坡比為1：1.5。壩基在壩軸線靠上游側設粘土防滲齒墻，齒墻頂高程107m，下端嵌入原山體實土1m。

二、副壩存在的主要問題：

2010年云浮市新興縣水務局委托珠江水利委員會珠江水利科學研究院對北峰山水庫進行安全評價，同年云浮市水務局《關于新興縣北峰山水庫安全鑒定成果的審定意見》（云水管[2010]217號文）同意北峰山水庫大壩安全鑒定評為三類壩。根據北峰山水庫安全評價結果，該工程存在問題的主要有：

（1）副壩現狀防洪標準不滿足《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000規定的1000年一遇的校核洪水標準要求。

（2）副壩左岸壩肩滲水比較嚴重，壩腳多處積水，下游排水棱體塊石松動，并有少量塊石已滑落壩腳。

（3）副壩壩身左岸為花崗巖風化殘積土，顆粒粗大，粘性成份較少，舊填筑土滲透系數大，碾壓不密實，壓實度低，對抗滲性不利，坡腳多處發現滲水，鉆探查明為繞壩滲透。

（4）副壩未安裝滲壓觀測設施和水平位移觀測設施。

三、加固方案的擬定

加固方案圍繞上述工程存在的問題進行擬定，一是提高壩體防洪標準，二是加強壩體防滲，三是安裝觀測設施。

1、提高壩體防洪標準，徹底解決壩坡抗滑穩定

提高壩體防洪標準必須徹底解決壩坡抗滑穩定問題，為徹底解決壩坡抗滑穩定，本次加固方案的總體原則是壩坡培厚及反壓平臺加高。壩坡培厚主要考慮前坡培厚及后坡培厚兩種方案，前坡培厚需要用粘土填筑，而后坡培厚需要用砂性土，培土位置的不同、培厚土料的不同等都會對壩體穩定、施工條件、工程造價等造成不同影響。本次將從各方面對以上兩個方案進行比較，確定最優方案。

2、上堵下排，加強壩體防滲

針對副壩舊填筑土壓實度低，防滲能力差的具體情況，為徹底解決大壩的防滲問題，本方案采用 “上堵下排”的總體原則進行加固。上堵的措施有垂直防滲和水平防滲，垂直防滲處理可以比較徹底地解決壩體滲漏問題，而水平防滲處理則必須結合下游排水減壓措施，雖可保證壩體滲透穩定，但仍有一定的滲漏損失。為徹底解決壩體的滲流問題，保證大壩運行安全，本工程采用垂直防滲的方案。具體加固措施為在壩頂靠上游側對壩體灌漿，在壩基進行帷幕灌漿的，下游壩坡設置排水棱體。

壩體灌漿考慮高壓噴射灌漿灌漿和充填灌漿兩種方案，由于兩種灌漿方式的適用范圍和施工工藝均有不同，并且對施工條件的要求也有不同，都會對工程實施產生影響，本次將從如上各方面對兩個灌漿方案進行比較，以確定最優方案。

四、方案的比較

1、壩坡培厚方案的比較

壩坡培厚主要考慮前坡培厚及后坡培厚兩種方案，以下從壩坡穩定、防滲效果、施工條件等方面對兩個方案進行比較，具體比較如下。

考慮北峰山水庫的實際情況，從上述比較中可以看出，前坡培厚不利于迎水坡的抗滑穩定而且需放空水庫，填筑土方量大，造價高，施工不方便。考慮壩體和壩基的灌漿，以及后坡培厚施工方、填筑土方量、造價低等優點，因此確定后坡培厚為推薦方案。

2、灌漿方案的比較

壩體灌漿考慮高壓噴射灌漿灌漿和充填灌漿兩種方案，以下就適用范圍、施工工藝、施工條件等方面對兩個灌漿方案進行比較，具體比較如表2。

從表2比較可以看出，高壓噴射主要是處理壩體碾壓不實、密實度普遍較差、壩體內有軟弱層、壩后坡浸潤線出逸點過高、壩后坡出現大面積濕潤，壩體有明顯滲漏的問題；充填灌漿操作簡單，施工有保證，對壩體結構影響較小，對壩體內存在生物洞穴、碾壓不實、密實度差的大壩效果明顯。結合本工程實際情況和達到除險加固的目的，確定高壓噴射灌漿為推薦方案。

五、結論

根據以上方案比較結論，確定本工程加固方案如下：采用后坡培厚的方案對壩體進行培厚加固，反壓平臺加高，下游壩坡設置排水棱體；對壩體采用高壓噴射灌漿的方案進行垂直防滲處理，考慮到兩岸接頭處情況復雜，存在裂縫、洞穴及繞壩滲流的可能性，在兩岸接頭處也采用高壓噴射灌漿，加強大壩兩岸接頭處的防滲效果。