水利水電工程設計中砌石拱壩除險加固技術的研究

【摘要】砌石拱壩與混凝土拱壩相比， 在壩體外形、受力特點及對基礎的要求等方面具有相同或相似的特點， 但由于建筑材料和施工方法的差異， 又使砌石拱壩在壩體裂縫成因、壩體滲漏、壩肩穩定和樞紐布置等許多方面具有獨特的一面。本文對水利水電工程設計中砌石拱壩除險加固技術進行了分析探討。

【關鍵詞】水利水電；砌石拱壩；除險加固；技術

上世紀廣大水利水電工程技術人員根據我國實際情況，深入實際進行探索和實驗，在山地丘陵區普遍推廣了砌石拱壩技術，尤其在交通不便，經濟發展相對落后的山地丘陵地區，小型砌石拱壩以其用料省、可就地取材、砌筑工藝成熟、安全性優越等優勢而得到廣泛建設，對解決山區農田灌溉、人畜飲等起到積極的作用，為當地人民脫貧致富創造了條件。這些砌石拱壩的建設受其建設歷史、經濟條件等影響，經長年運行而缺乏系統管理維護，不同程度的出現損壞，存在安全隱患，不能正常發揮效益，需進行除險加固。在小型砌石拱壩除險加固工程設計中，應根據砌石拱壩自身的特點制定切實可行的加固方案。

1、大良水庫的主要簡介

大良水庫是沁縣段柳鄉大良村濁漳河西源支流段柳河上的小（2）型水庫工程。經安全鑒定防洪復核，現水庫不滿足10年一遇設計洪水標準也不滿足50年一遇校核洪水標準，經除險加固后在正常運用情況下可抵御10年一遇設計洪水，非常運用情況可達到抵御20年一遇校核洪水標準。

水庫防洪保護區內有新店鎮大良村和何家莊兩個村900口人、3000畝耕地和縣鄉公路棟山線。現大良水庫一直處于病險運行狀態，防洪能力達不到現行國家防洪標準，一旦失事，瞬時垮壩流量將達336.2m3/s（大良水庫大壩安全評價潰壩復核計算值），其造成的洪災損失將是巨大的。因此，提高水庫的防洪能力是本次除險加固的主要任務之一。

水庫灌區原設計灌溉面積500畝，現水庫存在諸多工程問題，一直處于低水位運行，由于水庫未進行除險加固，屬帶病運行，現調控能力有限，灌溉面積僅500畝，水資源利用率低。

2、除險加固設計內容

原山西大良水庫大壩設計為砌石砌筑，現場觀察壩體基本完好，但局部有滲水現象。現狀水庫蓄水高程約為994.5m，在壩體中部高程993.0m處，壩體滲漏最為明顯，滲漏帶寬約2.0m，為常年滲水帶。據觀察壩體在高程993.0m以下壩體砌筑砂漿多處脫落，有后期補填痕跡。而壩體在高程993.0m以上壩體砌筑質量較好（現場觀察有明顯的界限），未見砂漿脫落現象，和瀑雨洪水期高水位運行時的滲水痕跡。

大壩由漿砌石拱壩（996.5m以下）和漿砌石重力式擋墻（996.5m至壩頂）組成，大壩總長65m，其中漿砌石拱壩長25m，最大壩高7.0m，壩頂寬2.0m，上游壩坡1：0，下游壩坡1：0.1；重力式擋墻長65m，最大壩高2.0m，壩頂寬2.0m，上游壩坡為1：0，下游壩坡1：0.1，壩頂高程998.5m。

整治設計時為防止庫水入滲，盡可能充填砌體內現有孔隙，粘合已成裂隙，使砌體的強度、抗滲、抗凍能力都得到提高，同時考慮適當增加壩體厚度以改善大壩應力狀況，達到壩體補強防滲、抗凍防護及美觀的目的。因此本次除險加固設計將壩體加厚1.0m，從應力角度分析，加厚部位放在上游前壩面。

2.1前壩面處理

前壩面先鑿除混凝土松散部分，清除表層破壞嚴重的混凝土，進行壩體加厚、貼面混凝土面板。除險加固中修補壩面滲洞后，然后對處理過的壩體表面涂刷一層丙乳膠凈漿，加厚0.7mC20F200混凝土后，進行錨固、鋼筋網掛壁，再澆筑厚30cm的混凝土。為了提高其防滲效果，混凝土拌合物中摻加防水材料聚丙烯纖維。

壩面錨固、鋼筋網掛壁，掛網面板參照已建工程實踐經驗貼面配置φ14網格筋，間距為300mm；面板與加厚壩體及原壩體的連接采用φ22聯系筋，垂直間距1.5m，水平間距1.5m，梅花形布置，筋深入原壩體深度0.25m，深入面板0.15m；伸入原壩體錨筋錨入點以砌石體中間為基準點。掛網貼面面板的錨筋、加厚體之間的錨筋與加厚體、原壩體之間采取錯位布置。

壩面設縱向施工縫，15m間距，縫寬2cm，分縫材料從外到內依次為15cm深聚氨酯密封膏，XRSZ—A3型橡膠止水帶，高壓閉孔板。

2.2后壩面處理

后壩面先鑿除混凝土松散部分，清除表層破壞嚴重的混凝土，重新勾縫、填塞處理。勾縫前必須將槽縫沖洗干凈，不得殘留灰渣和積水，并保持縫面濕潤。

2.3壩基處理

水庫建壩時壩基基礎未經處理，基礎坐落于強風化砂巖之上，中等透水性，水庫高水位運行時強風化巖層和表層未處理的裂隙成為滲漏的主要通道，形成壩基滲漏。由于該設計主要是解決壩基底部基巖、壩體與岸坡接觸部位、閘井進口底部滲漏及整體穩定性問題，因此采用防滲帷幕灌漿的形式，以減少壩基基巖的滲漏量。

2.4左壩肩及庫岸處理

左壩肩壩體末端基巖出露高程低于正常蓄水位3.0m。基巖與表層粘土之間夾0.5m厚的強透水的卵礫石層，是水庫壩肩繞壩滲漏的主要通道。其次水庫建壩時壩肩基礎未經處理，基礎座落于強風化砂巖之上，中等透水性，水庫高水位運行時強風化巖層和表層未處理的裂隙也成為滲漏的主要通道，形成壩肩繞壩滲漏。

綜上所述，對砌石拱壩出現的裂縫、滲漏、穩定等問題， 應根據實際情況， 參考常規處理辦法， 結合砌石拱壩自身的獨特性， 因地制宜地制定合理的整治方案。

參考文獻：

[1] 張松榮. 漿砌石拱壩貫穿性裂縫病險與除險加固方法分析[J]. 內蒙古水利. 2011（02）

[2] 盧國龍. 淺析漿砌石拱壩的質量控制[J]. 水利水電工程造價. 2012（02）