□高 勇(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)

1.工程概況

附廓水庫位于貴州省黔西縣洪水鄉(xiāng)，大壩加高擴(kuò)建后是以灌溉、縣城及沿線村寨供水為主、兼有縣城防洪、發(fā)電功能的綜合水利工程。

水庫所在野紀(jì)河屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅底蟀兜囊患?jí)支流，主源發(fā)源于金坡鄉(xiāng)老溝頭，水庫壩址以上集水面積87.6 km2。設(shè)計(jì)流域內(nèi)多年平均氣溫13.9℃，最冷月1月平均氣溫3.5℃，最熱月7月平均23.1℃，極端最高氣溫35.4℃，極端最低氣溫-10.4℃。多年平均相對(duì)濕度82.0%，多年平均最大風(fēng)速12.9 m/s。多年平均降水量985.8 m m，多年平均水面蒸發(fā)量1288.4 m m。

水庫始建于1957年，次年建成蓄水后經(jīng)1959年、1960年兩次洪水，大壩壩基壩身漏水嚴(yán)重，后于1963年10月完成了大壩的加固。1996年6月30日，水庫左壩肩下游部分岸坡段發(fā)生滑坡，1997年對(duì)其進(jìn)行了固結(jié)灌漿、修建抗滑擋墻等處理措施，1999年8月，經(jīng)專家對(duì)水庫進(jìn)行安全鑒定，確定為三類壩。2003年對(duì)大壩進(jìn)行了除險(xiǎn)加固處理后，水庫方可正常運(yùn)行；2010年12月，附廓水庫加高擴(kuò)建工程正式開工建設(shè)。

水庫加高前正常蓄水位1268.8 m，相應(yīng)庫容為1190 m3，校核水位1269.82 m，相應(yīng)庫容1230萬m3；水庫加高擴(kuò)建后正常蓄水位1273.8 m，相應(yīng)庫容為1956 m3，校核水位1276.01 m，相應(yīng)庫容2380萬m3。

2.大壩樞紐布置

大壩樞紐由大壩、溢洪道、取水管、沖砂底孔、廠房等主要建筑物組成。砌石重力壩在原壩體基礎(chǔ)上進(jìn)行加高，左、右岸設(shè)重力墩及副壩，壩頂高程1276.5m，最大壩高34.9m，壩頂長(zhǎng)258.368m，壩頂總寬6.5 m（副壩頂寬4.5 m）。

溢洪道為壩身表孔溢流，布置在河床中部，共設(shè)2孔，每孔凈寬4 m，堰頂高程1270.3 m，溢流堰用W ES曲線接直線段，而后采用反弧段挑流消能。

原取水口布置在右岸壩身，進(jìn)口底板高程1247.0 m，孔口為2孔，閘門孔口尺寸為0.6×0.6 m。原沖沙底孔布置在溢洪道右側(cè)，總長(zhǎng)29.08 m，進(jìn)口底板高程1242.5 m，設(shè)0.6×0.6 m平面檢修閘門一扇。原廠房布置在右岸，屬于地面式廠房，受大壩加高影響拆除的廠房外墻需重建，但不移動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)。

大壩樞紐布置圖見圖1。

圖1 附廓水庫大壩加高擴(kuò)建樞紐布置圖

3.大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 壩體加高材料

原壩體材料部分為石灰砂漿、水泥粘土砂漿、水泥砂漿砌塊石。

加高部分壩體材料從壩體材料的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、施工簡(jiǎn)捷性等多方面綜合選擇，可選擇的材料有水泥砂漿砌塊石、混凝土、細(xì)石混凝土砌毛石等。水泥砂漿砌塊石具有與原壩體材料性質(zhì)相似的特點(diǎn)，但施工速度較慢，而且造價(jià)較高?；炷敛牧鲜┕ず?jiǎn)便，但其材料力學(xué)性質(zhì)與原壩體材料力學(xué)性質(zhì)差異較大，不利于壩體變形相容，而且大體積混凝土溫控措施比較復(fù)雜，其溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)趨于穩(wěn)定需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，從而帶來對(duì)老壩體及新、老壩體結(jié)合面的不利影響，此外，混凝土造價(jià)也比較高。細(xì)石混凝土砌毛石的物理力學(xué)性質(zhì)與原壩體材料性質(zhì)相近，變形相協(xié)調(diào)，砌筑速度快，且具有造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。因此，選擇C10細(xì)石混凝土砌毛石作為大壩加高的主要材料。

3.2 壩體體型設(shè)計(jì)

3.2.1 原壩體體型

原大壩為漿砌石重力壩（壩軸線為拱形），壩頂高程1269.3 m，建基面高程1241.6 m，壩頂寬3 m，壩底寬21 m，最大壩高27.7 m，壩頂長(zhǎng)度190.6 m。壩體上游面底部坡比1∶0.04，下游坡1：0.75，壩體廊道斷面型式為1.5 m×2.25 m（寬×高）的城門洞形。

3.2.2 大壩加高體型設(shè)計(jì)

大壩加高設(shè)計(jì)仍采用單圓心單曲重力壩（壩軸線為拱形），因水庫是黔西縣城唯一的供水水源，施工期間要保證縣城供水，且水庫已運(yùn)行多年，上游庫內(nèi)有大量泥沙淤積，放空較困難，故加高方式采用后幫式加高。非溢流壩段標(biāo)準(zhǔn)斷面建基面高程為1238.6 m、溢流壩段標(biāo)準(zhǔn)斷面建基面高程為1240.6 m。

壩體標(biāo)準(zhǔn)斷面按重力壩斷面設(shè)計(jì)，上游面不考慮加厚壩體，壩頂上游面垂直加高，下游壩坡設(shè)計(jì)為1∶0.8，溢流壩泄槽段堰面與非溢流壩下游坡面齊平。大壩加高后壩總長(zhǎng)258.4 m，其中拱形壩段長(zhǎng)165.8 m，壩頂寬6.5 m，壩底最大厚度30.708 m，最大壩高34.9 m，壩頂高程1276.5 m。詳見下表1。

表1 壩體幾何（拱形部分）特性表

3.3 壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 壩體分區(qū)材料

原壩體上游面設(shè)170#混凝土防滲墻，頂厚1 m，底厚1.8 m，沿高程降低方向逐漸變厚，坡比1∶0.04；防滲體下游壩體主要為石灰砂漿砌塊石，頂厚2m，下游坡1：0.75。加高部分壩體采用預(yù)制C15混凝土塊作為壩下游護(hù)面，預(yù)制混凝土塊尺寸為0.5×0.3×0.2 m。

3.3.2 新老壩體結(jié)合部位的處理

壩體加高前對(duì)原壩體下游面拆除成階梯狀（臺(tái)階高1 m，寬0.75 m，尖角切掉成斜面）并將壩體表面松動(dòng)和碎石沖洗干凈，同時(shí)在新舊壩體之間設(shè)置錨桿以提高粘接強(qiáng)度，每個(gè)臺(tái)階設(shè)置錨桿1根（間距1 m），排距2 m，錨桿采用φ25鋼筋，根長(zhǎng)4 m，深入原壩體2 m，另外再澆筑一層厚度為30 cm的C15混凝土以加強(qiáng)新老壩體結(jié)合面的粘結(jié)力。

3.3.3 壩體防滲及分縫止水

1961年對(duì)大壩進(jìn)行加固中，在上游面增設(shè)混凝土防滲墻，混凝土標(biāo)號(hào)為R170，經(jīng)復(fù)核，正常蓄水位加高5 m后混凝土防滲墻抗?jié)B性能仍然能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范防滲要求，因此，壩體防滲體在原混凝土防滲墻的基礎(chǔ)上直接加高至壩頂。防滲材料選用C20混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W 6，抗凍標(biāo)號(hào)F100，厚0.8 m，防滲墻與砌石體間設(shè)置錨拉鋼筋，錨筋為φ18，長(zhǎng)1 m，與水平面成30°夾角，插入砌石體50 cm，錨筋間、排距為1.5 m，呈梅花型布置。新建防滲墻每隔15 m分縫，縫寬2 cm，縫間采用銅片止水，新老防滲墻間也用銅片止水。加高后的壩型仍延用重力壩，加高部分壩體沿弧線方向每15 m壩段分縫，縫寬2 cm，不設(shè)止水，新老壩面間的集水可以從縫間排出。

3.3.4 壩體排水

原壩體在防滲墻下游3 m處設(shè)置有垂直排水管，直徑150 m m，間距2.5 m，另外，在1244.1 m高程設(shè)置有水平排水管排水，但2003年大壩除險(xiǎn)加固灌漿時(shí)，部分漿液進(jìn)入排水管中，導(dǎo)致排水管堵塞失效。因此，加高設(shè)計(jì)中重新設(shè)置豎向排水孔，豎向排水孔直徑150 m m，間距2.5 m，深入壩基10 m。施工時(shí)，從壩頂鉆孔至廊道，再鉆至壩基，從而使承壓水通過豎向排水孔滲入廊道，再由廊道內(nèi)三角堰下的排水孔排出。

大壩加高后，新老壩面間如有滲水，會(huì)給大壩安全帶來一定隱患，設(shè)計(jì)考慮在新壩體結(jié)合面處設(shè)置水平排水管向下游排水。排水管共設(shè)3層：第1層排水管中心高程為1249.00m，第2層排水管中心高程為1259.00m，第3層排水管中心高程為1269.00m，排水管徑φ50 m m，間距4 m。

3.3.5 壩頂結(jié)構(gòu)

壩頂寬6.5m，壩上游側(cè)設(shè)C15鋼筋混凝土防浪墻，厚0.3 m，按照壩頂超高計(jì)算確定防浪墻高程為1277.7 m，墻體凈高1.2 m；下游側(cè)設(shè)有φ50鋼管欄桿，凈高1.2 m；壩頂鋪C15混凝土路面，厚0.15 m。

4.壩基處理

壩基經(jīng)處理后應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度承受壩體的壓力，同時(shí)應(yīng)具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩體抗滑穩(wěn)定的要求和減小不均勻沉陷。設(shè)計(jì)中將加高部分的壩體挖至弱風(fēng)化中上部，并清除破碎巖體，再采用C15混凝土墊層回填，厚0.8 m，為使基礎(chǔ)更加完整可靠，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿，間、排距3 m，呈梅花型布置，孔深8 m，進(jìn)尺1804 m。

5.庫首防滲處理

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，2003年除險(xiǎn)加固時(shí)，壩體已作過壩體補(bǔ)強(qiáng)及壩基防滲帷幕灌漿處理，水庫在現(xiàn)狀條件下，壩、基肩巖體已基本無滲漏現(xiàn)象，透水率小于防滲控制標(biāo)準(zhǔn)5 Lu，說明除險(xiǎn)加固后壩體防滲是可靠的，故壩基部分只考慮固結(jié)灌漿，利用原帷幕而不考慮新增防滲措施。大壩加高后，水庫正常蓄水位達(dá)到1273.8 m，壩兩岸基礎(chǔ)高于原正常水位1268.8 m，且?guī)焓變砂毒植靠赡墚a(chǎn)生裂隙性滲漏以及繞滲，因此，設(shè)計(jì)考慮通過單排防滲帷幕灌漿對(duì)其進(jìn)行防滲處理，防滲控制標(biāo)準(zhǔn)：透水率q＜5 Lu。

防滲帷幕線路的選擇原則：防滲布置選擇了接弱透水巖體。左岸防滲帷幕長(zhǎng)284 m，右岸防滲帷幕長(zhǎng)321 m，單排灌漿孔距多數(shù)為3 m，設(shè)計(jì)灌漿總進(jìn)尺13035 m，其中有效進(jìn)尺5591 m，無效進(jìn)尺7444 m。

6.結(jié)論

根據(jù)壩體材料的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、施工簡(jiǎn)捷性等多方面綜合考慮，選擇細(xì)石混凝土砌毛石作為大壩加高的主要材料，從而保證加高部分壩體的物理力學(xué)性質(zhì)與原壩體材料性質(zhì)相近，變形相協(xié)調(diào)。大壩加高擴(kuò)建壩體防滲、庫首防滲結(jié)合原壩體除險(xiǎn)加固的實(shí)施情況，從而減少壩體防滲、庫首防滲工程量。

新、老壩體間澆筑一薄層混凝土并采用錨筋連接，加強(qiáng)了新、老壩體整體協(xié)調(diào)性，從而改善了壩基應(yīng)力狀態(tài)。在不放空水庫的前提下，大壩采用后幫式加高設(shè)計(jì)保證了縣城的供水需求，為省內(nèi)其它類似工程提供了工程經(jīng)驗(yàn)。

[1]貴州省水利廳主編.砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL25-2006）.北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院主編.混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL319-2005）[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3]周建平，鈕新強(qiáng)，賈金生.重力壩設(shè)計(jì)二十年[M].北京：中國水利水電出版社，2008.