山塘大壩治理工程施工技術

安俊美

（綏陽縣水利工程運行服務中心，貴州 鳳岡 563300）

1 山塘大壩現狀

山塘大壩位于水桶溝上游河段，壩址以上流域面積0.57 km2，主河道河長1.23 km主河道加權平均比降123‰流域形狀系數0.377，多年平均徑流量31.40 萬m3。水庫總庫容5.27 萬m3，屬山塘，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物5 級。水庫按10 年一遇（P＝10%）洪水設計，20 年一遇（P＝2%）洪水校核。山塘樞紐建筑主要包括大壩、溢洪道及放水箱涵等。

2 山塘大壩存在主要的問題

2.1 大壩上游存在的問題

大壩上游壩面采用干砌石護坡，壩頂至898.20 m高程段壩坡坡比為1∶2.4，在898.20 m 高程處設有寬2 m 的馬道，898.20 m高程以下壩坡坡比為1∶3，現狀上游壩面干砌石護坡淘刷損壞嚴重。

2.2 大壩下游存在的問題

大壩下游壩面為植草護坡，壩頂至897.20 m高程段壩坡坡比為1∶1.9，在897.20 m 高程處設有寬1.80 m 的馬道，897.20 m高程至894 m 高程之間壩坡坡比為1∶2.75，894 m 高程為寬1.20 m 的馬道，894 m 高程以下為干砌石貼坡排水，坡比為1:1.0，在892.80 m 高程處設有寬1.20 m 的馬道。現狀下游壩面較為規整，但雜草叢生。

2.3 放水涵管存在的問題

放水涵管進口中心高程893.20 m，再運行30 a后泥沙淤積高程894.63 m。

3 山塘大壩治理工程內容

①壩頂采用C25混凝土硬化加高0.30 m，并增設防浪墻，墻高1 m，采用C25 混凝土澆筑；壩體及壩基肩滲漏較嚴重，對壩體采取充填灌漿處理，對壩基肩采取帷幕灌漿處理。②溢洪道出口增設消力池。③抬高取水口高程，滿足取放水要求，增設簡易啟閉機。

4 山塘大壩治理工程采用的主要施工技術

4.1 壩頂治理

4.1.1 壩頂高程復核

4.1.1.1 基本參數確定

風速：正常運用條件風速W＝12 m×1.50 s＝18 m/s；非常運用條件W＝12 m/s；吹程：根據庫區圖量測D＝110 m；地震：參照《水工建筑物抗震設計規范》此工程其抗震設防類別達不到丁類，采用設計烈度為6 度，可不做抗震復核計算。

除險后的洪水成果正常蓄水位902.50 m ，設計洪水位903.41 m（P=10%），校核洪水位903.53 m（P=5.0%）。

4.1.1.2 山塘水面風浪爬高

4.1.1.2.1 風浪要素計算

計算參照采用《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》推薦的官廳水庫公式：

工程參照5 級土壩采用累積頻率P＝5%的平均波高值，查表得h5%/hm＝1.95，計算成果見表1及表2。

表1 風浪波高、波長計算成果表

表2 風浪要素計算成果表

4.1.1.2.2 波浪爬高

波浪在大壩壩坡上平均爬高公式：

式中：R—平均爬高（m）；K△—斜坡的糙率滲透性系數，K△＝0.75～0.80；Kw—經驗系數，正常蓄水位取Kw＝1.30，設計洪水位取Kw＝1.30，校核洪水位取Kw＝1.01；m－坡度系數，平均坡比m＝2.67 hm、Lm－平均波高、波長。

風浪爬高計算取值見表3。

表3 風浪爬高計算成果表

4.1.2 壩頂超高

壩頂超高Y＝R5%+e+A。 （4）

式中：A－安全超高：正常運用情況，A＝0.50，非常運用情況，A＝0.30 m。正常蓄水位：Y＝1.017 m；設計洪水位：Y＝1.017 m；校核洪水位：Y＝0.554 m。

4.1.3 壩頂高程計算

根據此次洪水復核成果及壩頂超高計算成果對現有壩頂高程進行復核，其計算成果見表4。

表4 壩頂高程計算成果表

根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》紅安山塘大壩壩頂現狀高程為903.70 m，無防浪墻，不滿足規范要求。

4.1.4 壩頂整治

針對壩頂高程不滿足要求且無防浪墻，此次壩頂整治考慮鋪設0.30 m厚的土石渣填筑至高程904 m。上游增設C25 混凝土防浪墻，墻高1 m，墻頂高程905 m，壩頂下游側設置斷面尺寸為0.50 m×0.50 m（B×H）的C25 混凝土路肩，路肩頂高程904 m。大壩整治后壩頂高程904 m，防浪墻頂高程905 m，滿足規范要求。

4.2 壩體、壩基（肩）防滲處理

4.2.1 滲漏情況及防滲方案選擇

經此次現場調查，在大壩及壩基肩存在浸潤區q1～q4 和集中滲漏點W1，水庫運行至902.50 m，滲漏匯總量約為4.70 L/s，滲漏量隨庫水位升高而存在增大趨勢，危及大壩安全。

擬選兩種方案進行處理：第一種是壩體充填灌漿+壩基肩巖體帷幕灌漿。帷幕線沿壩軸線布置，過壩體后左岸經溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸過壩體后向岸坡延伸一序孔，總灌漿量為661 m，有效為646 m；第二種方案為土工膜+灌漿補強防滲。大壩采取土工膜防滲，壩基肩采取帷幕灌漿防滲，防滲帷幕在壩體段沿齒墻中心線布置，右岸帷幕線軸過溢洪道后沿山體布置至進庫公路，左岸向岸坡延伸，其中基巖灌漿量為432 m，土工膜960 m2，趾板開挖及回填工程量587 m3。

結合壩址工程地質條件，經綜合比較，此次大壩滲漏處理采用壩體充填灌漿+壩基肩巖體帷幕灌漿的設計方案

4.2.2 帷幕灌漿設計

4.2.2.1 防滲線路、標準及邊、底界確定

大壩坐落于三迭系下統夜郎組九級灘段（T1y3）頁巖強風化層上，裂隙發育，風化較嚴重，左右岸強風化深一般為5～7 m，河床一般深為2～3.50 m，壩基以下一定范圍內巖體透水率較大；此次灌漿設計按雙排布置，主帷幕線路沿壩頂布置，過壩體后左岸經溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸過壩體后向岸坡延伸一序孔。垂向上以深入基巖弱風化一段（深入基巖5～10 m）控制。副帷幕布置于壩體上，垂向上以深入推測建基面以下1 m 控制；具體邊界條件根據先導孔壓水試驗、灌漿試驗成果資料可作相應調整。

4.2.2.2 防滲帷幕孔、排距

根據大壩滲漏及壩基巖體可灌性及裂隙發育情況，此次灌漿設計按雙排布置，排距為1 m，孔距為2 m，其中主帷幕布置33個孔，帷幕線長64 m。副帷幕布置29個孔，帷幕線長56 m，共布置57個孔。分3序次施工，共計帷幕灌漿總進尺661 m。

4.2.3 帷幕灌漿施工

帷幕灌漿施工，本著逐漸加密的原則，按次序進行，一、二、三序逐序施工。為了解灌漿的有關參數，應先鉆灌先導孔，其中1＃、9＃、17＃、25＃、33＃為帷幕先導孔，在先導孔內作壓水試驗及灌漿試驗，為以后的灌漿施工提供可靠的參數依據。

灌漿方法和灌漿方式：基巖采取自上而下分段灌注，壩體與壩基的接觸帶段長3 m，基巖為1 m，壩體為2 m。灌漿方式采取循環式，射漿管距孔底不得大于5 cm。

5 結語

綜上所述，山塘水庫大壩治理需要結合具體項目進行設計和施工，從而提高大壩的實際使用能力和抗震能力。山塘大壩治理工程主要是解決滲漏和泄洪消能等問題，施工時需要合理進行壩頂治理，壩體、壩基（肩）防滲處理等，以提高山塘水庫大壩質量，最大限度提高水庫的抗洪、灌溉能力。