龍潭水庫除險加固工程設計分析

王軍霞

（臨沂市水利工程處，山東 臨沂 276000）

龍潭水庫除險加固工程設計分析

王軍霞

（臨沂市水利工程處，山東 臨沂 276000）

以臨沂市龍潭水庫除險加固工程為例，針對大壩施工時土石料填筑碾壓不密實，壩體受到嚴重淘蝕變形，壩體心墻滲透系數較大的問題，采用充填灌漿對壩體心墻進行處理，壩基采用帷幕灌漿技術。同時，設置12 cm厚度的壩體混凝土護坡，溢流壩放水洞采用直徑0.4 m的圓形鋼筋混凝土管，通過以上加固措施提高了龍潭水庫大壩的穩定性。

臨沂市；大壩加固；水庫防滲；灌漿

臨沂市龍潭水庫位于支溝蛟龍河上游，水庫建于1958年，經過歷次改擴建，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。施工標段1，主要內容為0+000-0+627段大壩主體加固和放水洞改建工程。龍潭水庫工程等別為Ⅲ等，主要建筑物大壩、溢洪道、放水洞級別為3級，其他建筑物級別為4級，臨時建筑物級別為5級。本次加固采取設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為300年一遇。

1 水庫存在的問題

1.1 壩體存在的問題

壩體質量總體較好，運行期間未發生較大險情。目前主要存在如下問題：

1）壩體心墻滲透系數大于1.0×10-5cm/s，壩體填土滲透系數不滿足 《碾壓式土石壩設計規范》要求。2）大壩心墻基巖上部巖體約5 m厚存在中等透水層，透水率均大于10 Lu。大壩上下游基巖內部有強風化層，厚度約0.7 m左右，弱風化巖體同樣存在中等透水層。3）上、下游壩坡局部變形嚴重，上游塊石護坡嚴重風化淘蝕，下游反濾壩塊石部分風化、松動，局部有淤堵現象。

通過計算可知，下游壩坡浸潤線較低，滲流對下游壩坡穩定性影響不大；上游壩坡滲透坡降較大，故要求上游壩坡具備良好的反濾保護。

1.2 溢洪道存在的問題

溢洪道型式為開敞式寬頂堰，在兩山包間埡口地帶。溢洪道出口處兩側山體及堰基下輕微滲水，存在堰基滲漏問題；底板老化損壞，輕微開裂，防沖能力低，兩側漿砌石砂漿脫落嚴重；溢洪道及出口出現積淤，溢洪道出口擋土墻兩側灌木叢生，影響行洪安全。

2 加固設計

2.1 大壩防滲處理

針對大壩存在的問題，采用充填灌漿對壩體心墻進行處理，帷幕灌漿對壩基進行處理。采用黏土漿，單排布孔對心墻充填灌漿，沿著心墻軸線進行充填灌漿。灌漿孔距、孔徑分別為2.0 m、50 mm，灌漿管管徑為30 mm，灌漿壓力為0.05 MPa。單孔灌漿量約0.6～1.8 m3/m，灌漿次數≥5次，灌漿時間間隔≥5 d。灌漿遵循“先稀后稠，少灌多復”的原則，初始灌漿時要用稀漿對灌漿管進行前期疏通，之后約2～6 min后可以調高灌漿泥漿稠度，達到正常灌注泥漿稠度。灌漿壓力≤0.05 MPa時， 灌漿孔吃漿量≤4 L/（m·min）可停止灌漿。

壩基帷幕灌漿采用巖心回轉鉆機成孔技術，灌漿壓力為1.5 MPa，孔距2.0 m。帷幕灌漿水泥為強度等級≥42.5的普通硅酸鹽水泥，壩體造孔總量1 201 m，巖基造孔154.4 m，灌漿1 355.4 m。沿著心墻軸線進行單排布孔，灌漿底線直到基巖下部深度約3.0 m。帷幕灌漿采用循環式中壓灌漿泵自下而上分段灌漿法。灌漿孔在灌漿前全孔應進行一次鉆孔沖洗和裂隙沖洗，孔內沉積厚度不得超過20 cm。在1.5 MPa灌漿壓力下，當注入率≤0.4 L/min時，要不間斷灌注30 min；≤1 L/min時，不間斷灌注1 h，灌漿結束后采用“壓力灌漿封孔法”進行封孔。

2.2 壩頂設計

綜合考慮運行檢修、防汛運輸和保護大壩壩面及大壩加固施工交通等要求，保持原壩頂寬度不變。壩頂采用20 cm厚泥結石路面，路面長96 m，寬3.9 m。為了減少壩頂漬水，壩頂面按2%的坡度向下游側放坡，使水排向下游坡。壩頂上游側設0.3 m×0.6 m的預制混凝土塊路緣，高出地面0.3 m，壩頂下游側設0.3 m×0.3 m的預制混凝土塊路緣，路緣與壩頂齊平。

2.3 壩體混凝土護坡

大壩上游干砌石護坡破損、風化嚴重，必須進行加固。由于水庫樞紐附近多為礫巖，易風化，不能作為護坡材料，采用混凝土塊護坡。堅固的壩面護坡，能抵抗各種因素的破壞作用，避免壩面底層受淘刷影響，選用混凝土護坡進行壩面護坡。混凝土護坡的計算原則是板厚在波壓力和浮力作用下，不產生浮起、破裂。

根據混凝土塊護坡厚度計算結果，結合工程經驗，最終混凝土護坡厚度取12 cm，并在其下鋪設10 cm厚的砂石墊層。加固后的大壩滲流情況如表1示。

表1 加固后滲流匯總

由表1可知，經過加固處理后的大壩，大壩單寬滲漏量都較小，混凝土護坡及下部的砂石墊層能起到反濾保護作用，避免壩坡被沖刷淘蝕。

2.4 放水洞維修加固

溢流壩放水洞最大泄量0.6 m3/s，采用直徑0.4 m的圓形鋼筋混凝土管，閘閥為圓形鑄鐵平面閘閥，由于當前閘閥過于老化，漏水嚴重，影響到正常運用。為了防止放水洞堵塞，在放水洞進水口焊鋼筋網，出水口控制流量采用DN400手電兩用蝶閥。

放水洞的下泄流量通過計算得0.46 m3/s，小于放水洞最大泄量，滿足設計要求。

2.5 防浪墻及壩頂設計

水庫新建防浪墻墻頂高出壩頂1.0 m。所建防浪墻為C20混凝土結構，寬度0.4 m。為保證管理和防汛安全，需維修壩頂路面及下游側護欄。路面采用C20混凝土澆筑，厚0.2 m。對大壩下游側破損護欄進行拆除，新建護欄高1.2 m。

2.6 溢洪道加固措施

采用M7.5漿砌石加長溢洪道進口段長2.5 m，并做齒墻對堰基進行防滲處理，現澆C20混凝土面板厚0.15 m；溢洪道進口段右側擋土墻以上的山坡較陡，按1∶1.25邊坡進行削坡處理，并砌筑M7.5漿砌石護坡，厚0.3 m；側墻表面砂漿清除干凈之后，用1∶2.0水泥砂漿批面進行加固補強，將已損壞老化的原溢洪道混凝土底板撬掉清除，對原干砌石基礎加固補強，疏通原排水系統后，重新澆筑厚0.15 m的C20混凝土面板；清除溢洪道及出口挑坎積淤，并砍除溢洪道陡坡段至出口擋土墻兩側影響行洪灌木；拆除出口漿砌石底板，采用M7.5漿砌石底板，并現澆C20混凝土面板200 mm，以保證溢洪道出口安全。

通過采用以上措施，該水庫除險加固施工完成后，目前運行效果良好。

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（責任編輯 遲明春）

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1009-6159（2017）-06-0025-02

2016-12-18

王軍霞（1975—），女，工程師