阜康市雙河水庫壩體防滲加固技術(shù)淺析

范重陽

（新疆阜康市水利管理總站，新疆阜康831500）

阜康市雙河水庫壩體防滲加固技術(shù)淺析

范重陽

（新疆阜康市水利管理總站，新疆阜康831500）

新疆阜康市雙河水庫大壩由于年久失修，壩體高程、防滲性都存在問題，必須進(jìn)行除險加固。結(jié)合大壩壩基和填筑質(zhì)量的實(shí)際情況，通過綜合對比心墻+砂殼、斜墻+砂殼、土工膜+砂殼三種防滲方案，提出將土工膜+砂殼作為本項(xiàng)目施工方案；對比干砌卵石和現(xiàn)澆砼板兩種方案，選擇現(xiàn)澆砼板作為上游護(hù)坡方案，方案實(shí)施后，各項(xiàng)指標(biāo)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

阜康市；雙河水庫；壩體加固；分析

雙河水庫位于阜康市滋泥泉子鎮(zhèn)雙河村境內(nèi)，是一座以灌溉為主，兼顧防洪的平原區(qū)Ⅳ等小（1）型水庫，樞紐由壩體、放水涵洞組成，設(shè)計控制灌溉面積2.0萬畝，但目前保灌面積僅為1.0萬畝。雙河水庫建成于1978年，距今已有39年歷史。

目前水庫洞多處發(fā)生斷裂和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，已不能安全泄水；水庫大壩在高程、壩基防滲性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等指標(biāo)上嚴(yán)重不符合當(dāng)前使用要求。而滋泥泉子鎮(zhèn)是一個農(nóng)牧業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，經(jīng)濟(jì)收入以農(nóng)業(yè)為主，雙河水庫對當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入影響較大，因此進(jìn)行除險加固勢在必行。

1 壩基和壩體質(zhì)量現(xiàn)狀分析

1.1 壩基結(jié)構(gòu)及滲透性

大壩壩基主要由第四系含細(xì)粒土礫土組成，分布較穩(wěn)定，巨厚層，土黃色，中密狀，顆粒多呈亞圓狀，不均勻系數(shù)107.25，最大粒徑為300 mm，根據(jù)分析可知：卵石占20.0%，礫石33.4%，砂占14.9%，粉粒占1.9%。壩基滲漏量Q計算公式[1]如下：

式中：B為滲漏計算段長度，取值1300 m；K1、K2為上、下滲透系數(shù)，分別取0.04 m/d、3.5 m/d；H為上、下游水頭差，取值10.0 m；L為壩基基底寬度，取值50 m；t、h為上、下含水層的厚度，分別取值5.0 m、10.0 m。

經(jīng)計算得Q＝2615.0 m3/d。

1.2 壩體填筑質(zhì)量

本項(xiàng)目壩體為碾壓土石壩結(jié)構(gòu)，主要由含礫石粘土、粉土組成，其中主壩均質(zhì)土質(zhì)量評價詳見表1。主壩壩體土的滲透系數(shù)、干密度及含水量均不合格，而且主壩段夾有圓礫透鏡體，壩體整體質(zhì)量較差。

表1 主壩均質(zhì)土質(zhì)量評價表（部分）

2 壩體加固技術(shù)分析

2.1 壩頂高程設(shè)計

目前水庫設(shè)計洪水位728.3 m，正常蓄水位728.2 m，校核洪水位728.4 m。通過重新計算，得出該壩體壩頂高程為729.6 m。為了美觀和降低工程投資，在前壩肩設(shè)置了小型防浪墻，初選防浪墻總高1.0 m，頂部高出壩頂高0.5 m，防浪墻墻頂高程為729.6 m，壩頂高程729.1 m見圖1。

圖1雙河水庫大壩結(jié)構(gòu)剖面

2.2 壩基和壩體防滲方案比選及施工

2.2.1 防滲加固方案比選

經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，本工程大壩壩體需進(jìn)行壩體防滲加固處理；而庫盤和壩基垂向滲漏嚴(yán)重，也需要做防滲處理。

（1）壩體防滲加固方案的比選

若按原有壩體模式直接采用礫石土進(jìn)行加高加固，需對現(xiàn)有土料進(jìn)行篩分、摻拌、拉運(yùn)、填筑等，總投資超過3100萬元。經(jīng)分析決定采用工藝先進(jìn)、花費(fèi)較少三種方案，即：心墻+砂殼、斜墻+砂殼、土工膜+砂殼，這些方案對比詳見表2所示。經(jīng)分析，“土工膜+砂殼”方案投資最少，且施工技術(shù)成熟，質(zhì)量易保證[2]，因此選作本工程最終方案。

表2 壩體防滲方案對比

（2）壩基防滲方案選擇

壩基防滲可選擇庫盤鋪膜、高壓旋噴樁、砼防滲墻等多種方案。但在本項(xiàng)目中，后兩種方案只能延長滲徑、保障壩基滲透穩(wěn)定，但無法減少壩基滲漏，而庫盤鋪膜可以同時兼顧，因而將其作為壩基防滲方案。

2.2.2 土工膜施工分析

（1）土工膜規(guī)格確定

本項(xiàng)目復(fù)合土工膜規(guī)格為200 g/m2/PE0.50，幅寬6.0～8.0 m，拉伸強(qiáng)度不低于180N/（5 cm），斷裂延伸率不低于40%，彈性模量在5℃不低于70 MPa，抗凍性（脆性溫度）不應(yīng)低于-60℃，撕裂強(qiáng)度應(yīng)大于或等于40 N/mm，抗?jié)B強(qiáng)度應(yīng)在1.05 MPa水壓下48小時不透水[3]。

（2）土工膜鋪設(shè)施工

土工膜采用熱焊拼接，連接強(qiáng)度應(yīng)大于母材強(qiáng)度。鋪放時應(yīng)留足夠的余幅（一般為1.5%~3%），以適應(yīng)拼接和氣候變化[4]。結(jié)合雙河水庫實(shí)際情況，設(shè)計將壩體復(fù)合土工膜頂部采用倒梯形形式埋在壩體內(nèi)。即在728.60 m高程水平折向下游，先設(shè)0.45 m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10 m；再水平鋪設(shè)50 cm，以30°角度折向上部至728.6 m高程后，回拐約10 cm~16 cm富裕量結(jié)束。

庫盤沿著垂直壩軸線的方向鋪設(shè)，保護(hù)層選用淤積土，要求當(dāng)天鋪設(shè)、覆蓋，覆蓋厚度0.5 m，分兩層填筑，碾壓后容重應(yīng)大于1.6 g/cm3。

2.3 壩體上游護(hù)坡方案比選及施工

2.3.1 上游護(hù)坡方案確定

為降低凍脹和風(fēng)浪侵蝕影響，須對上游壩坡進(jìn)行工程防護(hù)[5]。可選擇方案有漿砌卵石、混凝土板、干砌石、土緩坡等。參照本地區(qū)護(hù)坡成功經(jīng)驗(yàn)，在干砌卵石和現(xiàn)澆砼板兩種形式中進(jìn)行選擇，方案比選詳見表3。通過分析選取現(xiàn)澆砼板作為施工方案。此外，本項(xiàng)目上游護(hù)坡防凍墊層選擇砂礫料墊層作為施工方案。

表3 上游護(hù)坡比選方案

2.3.2 現(xiàn)澆砼板護(hù)坡施工分析

護(hù)坡砼面板采用大面積分塊現(xiàn)澆砼板。砼強(qiáng)度標(biāo)號C20，抗凍標(biāo)號F200。規(guī)格為3 m×3 m×0.15 m，板間分縫寬度取2 cm，縫內(nèi)采用瀝青砂漿和苯板填充[6]。

為使護(hù)坡底下水體排出，在死水位以下1.0 m至正常蓄水位之間的面板上水平插入Φ100 PVC管排水，單管長度0.20 m，每塊面板上插4根，呈矩形布置（見圖2）。排水孔底部采用無紡布包裹，鐵絲綁扎，單塊無紡布面積0.35 m×0.35 m，孔內(nèi)填5 mm~20 mm石子。

圖2現(xiàn)澆砼板護(hù)坡布設(shè)圖

在砼板護(hù)坡底部設(shè)置50 cm砂礫料防凍墊層。施工要求夯實(shí)后相對密度大于0.7，小于0.075 mm的顆粒含量不大于總土重的8%，礫石最大粒經(jīng)不得大于50 mm。

3 結(jié)語

壩體加高和防滲加固是雙河水庫大壩的核心工程，本項(xiàng)目加高采用設(shè)置防浪墻形式，防滲采用土工膜形式，兼顧了經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。大壩經(jīng)過除險加固后，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在中小型水庫大壩除險加固中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，做到因地制宜。

[1]唐紅彬，閻臣.PE復(fù)合土工膜在高寒地區(qū)水庫壩體應(yīng)用中的思考[J].中國水運(yùn)（理論版），2008，（01）：54-58.

[2]付雅琴，吳曉樓.復(fù)合土工膜在上坪山水庫大壩壩體防滲處理的應(yīng)用[J].中國農(nóng)村水利水電，2009，（06）：23-26.

[3]樹錦，袁健.大河橋水庫壩體防滲處理技術(shù)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2011，（04）：55-58.

[4]趙廷華.窄口水庫大壩壩體防滲加固技術(shù)研究[J].人民黃河，2010，（06）：67-70.

[5]鈕新強(qiáng).水庫病害特點(diǎn)及除險加固技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報，2010，（01）：42-45.

[6]孛永平.小水庫除險加固設(shè)計方案的選取[J].中國農(nóng)村水利水電，2012，（04）：77-81.

TV543.8

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1673-9000（2017）03-0064-03

2017-02-08

范重陽（1985-），男，陜西周至人，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)管理工作。