以卡爾巴斯曼水庫大壩為例，談中小型水庫除險加固工程措施

◎ 艾爾肯·阿布都拉　喀什地區蓋孜河流域管理處

以卡爾巴斯曼水庫大壩為例，談中小型水庫除險加固工程措施

◎ 艾爾肯·阿布都拉喀什地區蓋孜河流域管理處

卡爾巴斯曼水庫建于1974年，是一座小（I）型引水注入式平原水庫，水庫迎水面無防浪設施，水位變化范圍內的大部分壩面已被風浪剝蝕破壞，整個水庫滲漏損失嚴重，大壩的滲流穩定不安全。為使水庫運行的安全得到保障，使水庫工程效益得到最大程度的發揮，急需做好水庫的除險加固工作。除險加固措施為壩前護坡采用現澆砼板防浪，壩體采用斜鋪土工膜，壩基采用深層攪拌樁防滲，使壩體壩基形成一個防滲整體。有效降低滲漏損失。

卡爾巴斯曼水庫 除險加固措施 壩前護坡現澆砼板防浪 壩體斜鋪土工膜 壩基采用深層攪拌樁整體防滲

1.概述

卡爾巴斯曼水庫位于喀什地區葉城縣洛克鄉境內，喀什至和田公路北側。地理坐標為北緯37°56＇13＂，東經77°36＇22＂，水庫東北部為塔克拉瑪干沙漠，西側為沙漠荒丘，東部為鄉村，北邊為卡地列亞洪溝，南面為達勒可亞泉水溝，現狀溝深約10m，工程區距縣城約45km。

卡爾巴斯曼水庫建于1974年，是一座小（I）型引水注入式平原水庫，壩長1198m，最大壩高12.5m，總庫容748.80萬m3，其中死庫容300萬m3，興利庫容208萬m3，調洪庫容240.8萬m3，控制灌溉面積2.2萬畝。水庫大壩為均質土壩，水庫水源主要以匯集在該水庫上游的達勒可亞洪溝洼地內溢出的泉水為主，水庫地理地勢高低由南向北遞減，其海拔高程的范圍為1295～1325m。

2.大壩存在的主要問題和除險加固緣由

卡爾巴斯曼水庫建設期間，受限于有限的資金投入，以及相對較低的設計、施工水平，工程設計與施工存在許多方面不符合標準。大壩運行30多年后，壩基、壩體包括配套工程在內出現了大量的安全隱患，導致水庫運行過程中狀況百出。目前水庫已不能正常運行，同時水庫存在的隱患已威脅到灌區基本設施和人民生命財產安全。

大壩存在各種各樣的問題，具體表現在：第一，大壩的壩基，所處地基的土質組成主要為粉砂，該土質具有較強的透水性，并且壩基中沒有截滲處理措施的應用，壩基存在大量滲漏的情況；第二，大壩修建過程中，壩體的壓實不夠緊密，導致其填筑密實度較差。水庫內側未設置防浪設施，水位到達部分的壩面已遭受嚴重的風浪沖擊與損壞，部分壩面已經變成陡峭的坎，對壩體穩定及大壩安全均產生不良影響；第三，未合理設置大壩下游壩坡的坡度，坡體土結構不堅固，在主壩0+100～0+350，0+450～0+850坡腳處有部分水灘，壩體浸潤線出逸點高于壩坡腳地面，壩坡坡腳無排水溝，大壩的滲流安全無法得到保證。

根據《大壩安全鑒定報告書》的結論，目前水庫主要存在以下問題：

（1）大壩填筑材料為含砂低液限粉土，屬中強透水體，壩體滲水現象嚴重。

（2）大壩上游壩坡沒有設置防浪護坡，在正常蓄水位處壩坡被風浪嚴重淘刷，時刻威脅壩體安全。

（3）缺少泄洪設施。

（4）壩基為嚴重液化土類，存在地震液化的可能，影響壩體及水庫安全；

（5）大壩壩頂、上游壩坡和下游壩坡均存在塌陷現象，對壩體安全造成極為惡劣的影響。

（6）進、放水渠為無防滲襯砌土渠，邊坡破壞嚴重，渠底淤積嚴重，影響過水能力。

（7）水庫未埋設任何安全監測設施。

為使水庫運行安全得到保障，使水庫工程效益得到最大化發揮，從而對灌區農牧業生產發展帶來積極作用，十分有必要對水庫進行除險加固。

3.除險加固措施

結合壩體問題的實際情況，在原水庫壩體基礎上進行除險加固。除險加固的措施主要包括以下方面，分別是壩體加固、壩體與壩基防滲以及觀測設施的增設等。

3.1上游壩坡護坡型式的選擇

護坡的作用是對風浪沖刷和冰蓋破壞進行抵御，避免壩體出現破裂和凍脹的情況，防止在風的作用下無粘性土被吹散等。新疆南疆地區壩前護坡的設置主要是干砌卵石護坡和C20現澆砼板防浪護坡兩種形式的采用。而卡爾巴斯曼水庫的大壩較短，放水涵洞和泄洪閘位于大壩的中間，具有較高的防護標準，現澆砼板護坡具有較強耐久性以及抗冰凍、抗沖刷能力，而干砌卵石護坡容易在風浪的沖擊與侵蝕下受損，其耐久性并不理想。

所以，經過兩種護坡形式的比較之后，最終確定在壩前護坡中采用現澆砼板。

壩體護坡現澆砼板為厚15cm的C20，板下設砂礫石防凍墊層35cm，砂礫石下設復合土工膜防止壩體滲漏。為使滲水壓力產生的頂托力減小，從而減少砼面板破壞程度，在蓄水位以下的每塊砼板上，進行直徑￠為10cm的梅花式排水孔的設置，數量為5～2個（由下而上遞減）。大壩迎水面坡度為1：2.5，背水面坡度為1：2。坡腳處設置上下寬分別為0.3m和0.5m，高為0.7m的C20梯形現澆砼阻滑墻。

3.2壩體及壩基防滲方案選擇

根據本地區水庫除險加固經驗，針對卡爾巴斯曼水庫壩身不大，水頭小，壩體壩基為中強透水體的特點，壩體及壩基防滲有兩種型式可供選擇，第一種是壩體斜鋪土工膜，壩基采用深層攪拌樁防滲墻防滲；第二種為壩體斜鋪土工膜、壩基采用垂直鋪設塑膜防滲。

經過技術經濟比較后，選擇第一方案：即對壩體斜鋪土工膜、壩基采用深層攪拌樁防滲墻進行防滲，使壩體、壩基形成一個防滲整體。

壩基的防滲采用的是深層攪拌樁防滲墻，通過壩體相關數據計算，將0+100～0+400樁深11m ，0+400～1+000樁深7.0m作為防滲墻范圍的確定值。其余壩段由于壩后地面高于設計蓄水位，不采取措施。深層攪拌樁防滲墻布置在壩前坡腳，壩體土工膜從阻滑墻下繞到深層攪拌樁處，并與攪拌樁上的混領土帽梁采用螺栓連接，其目的就是使壩體壩基形成防滲整體。攪拌樁成墻有效厚度20cm。

深層攪拌法采用的固化劑是水泥，利用專門的深層攪拌機械，在地基深處進行軟土和水泥的強力攪拌后，水泥和軟土之間將有物理化學反應的發生，使軟土硬化形成水泥土。反應后的軟土強度，和天然土強度相比明顯更大，其增加了顆粒之間的粘結力，其壓縮性、滲水性比天然軟土大大降低。通常采用具有較好滲透性的礦渣水泥，或者42.5級普通硅酸鹽水泥。目前水泥摻量一般采用120～160kg/m3，摻入量通常為被加固土重的7～15%。需要經過比較分析后得出合適的水灰比，但在實踐操作中，水灰比的確定需要經歷一個過程：施工單位、監理單位根據設計要求的水泥摻入比，然后進行現場施工試驗，最終得到確定，水灰比通常至少為1。

將相鄰攪拌樁部分重疊搭接，形成一種壁狀加固型式，該工法能夠有效延長滲徑、降低水頭，并且使滲透破壞降低。要求墻體滲透系數＜n×10-6cm/s，無側限抗壓強度90d＞0.5MPa，抗滲指標W6，滲透破壞比降＞100。

深層攪拌樁防滲墻是一種具有一定塑性的防滲墻，但是不屬于剛性和柔性墻，沿壩線可以不進行柔性接頭的設置。

3.3觀測設施

為方便水庫壩體浸潤線和水庫水位的觀測，設置觀測斷面于水庫大壩0+250和0+550位置，設3組測壓管于各個斷面的上、下游壩肩以及下游壩趾，設置距離為壩肩或壩趾前5m。由浸潤線高度使測壓管的頂高程得到確定，管底高程在壩體防滲線下大約1m的位置。均采用2.0英寸鍍鋅鋼管作為測壓管材料，測管部位的花管段開孔直徑為5mm，以15%作為開孔率的控制標準，要求內部光滑整潔，外部在單層無紡布纏緊的基礎上，捆扎細鉛絲，將管底部堵實，花管段長6m，采用外箍接頭的形式用作管接頭，管口距離地面大約0.3m的位置，并且采用加蓋防護的措施。

4.結語

水庫除險加固完成投入運行后，立即顯示出了效果，壩后浸潤線明顯降低。壩前坡抵御風浪淘刷的能力明顯增強。另外增加了泄洪設施，使水庫防洪能力大為增強。水庫運行4年來，為灌區的經濟發展奠定了堅實的基礎。