王榮磊，鄒　明，孔慶軍（龍口市遲家溝水庫(kù)管理所，山東 龍口 265704）

遲家溝水庫(kù)大壩加固工程設(shè)計(jì)

王榮磊，鄒明，孔慶軍
（龍口市遲家溝水庫(kù)管理所，山東 龍口 265704）

【摘要】分析了遲家溝水庫(kù)大壩現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，介紹了水庫(kù)大壩橫斷面、壩基及基巖截滲工程、上游和下游護(hù)坡加固工程設(shè)計(jì)方案。

【關(guān)鍵詞】遲家溝；水庫(kù)大壩；除險(xiǎn)加固；工程設(shè)計(jì)

遲家溝水庫(kù)位于龍口市蘆頭鎮(zhèn)寺后喬家村南，是一座以防洪和城市供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和漁業(yè)養(yǎng)殖的中型水庫(kù)。水庫(kù)于1958-10動(dòng)工興建，1960-05竣工，當(dāng)年攔洪蓄水。水庫(kù)流域面積34 km2，總庫(kù)容2 044萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1 282萬(wàn)m3。水庫(kù)建成50多年來(lái)在防洪、農(nóng)業(yè)灌溉和城市供水等方面發(fā)揮了重要作用，但由于建庫(kù)時(shí)受各方面條件限制，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量差，遺留問(wèn)題多，加之工程多年運(yùn)行，該水庫(kù)工程存在多方面安全隱患，迫切需要除險(xiǎn)加固。本文結(jié)合遲家溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固，介紹大壩橫斷面、壩基等工程設(shè)計(jì)。

1　大壩現(xiàn)狀

遲家溝水庫(kù)大壩為壤土心墻砂殼壩，最大壩高27.19m，壩長(zhǎng)485 m，壩頂寬6.7m，壩頂高程84.37～84.58m。大壩上游迎水坡為干砌亂石護(hù)坡，在高程79.30m處設(shè)有寬1.2m的馬道。馬道以上邊坡為1∶1.83～1∶2.32，以下邊坡為1∶3～1∶4.26，并在高程71.0m和66.30m處分別設(shè)有寬2m和6m的馬道。下游背水坡為雜草護(hù)坡，分別在高程72.65m和60.0m左右設(shè)一條寬3.4m和1.0m馬道，72.65m高程馬道以上坡比為1∶2.45～1∶2.50，馬道以下坡比為1∶3.06～1∶3.12。壩后背水坡在樁號(hào)0+066、0+190、0+298分別設(shè)寬2.5m的漿砌料石臺(tái)階，每隔130m左右設(shè)一豎向排水溝，排水溝為漿砌塊石結(jié)構(gòu)，壩腳樁號(hào)0+100～0+300設(shè)干砌方塊石貼坡式排水體。心墻由壤土筑成，頂寬2.3m，頂高程81.29～84.48m。大壩壩頂設(shè)有高1.07m、寬0.4m的漿砌石防護(hù)墻，防護(hù)墻頂高程85.44～85.65m。

大壩原設(shè)有測(cè)壓管，位于大壩樁號(hào)0+085、0+180、0+280處，每排3根，壩前一排，壩后兩排，現(xiàn)均已報(bào)廢。

2　大壩存在問(wèn)題

1）大壩壤土心墻頂以上為碎石土填筑，滲透系數(shù)4.12×10-2cm/s；樁號(hào)0+020～0+090壩段防護(hù)墻基礎(chǔ)坐落在碎石上，與防滲體不連接，不符合規(guī)范要求；按現(xiàn)狀心墻頂高程81.29～84.48 m核算，水庫(kù)現(xiàn)狀防洪能力低于20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2）壩體填筑質(zhì)量差，心墻壓實(shí)度0.87～0.95，不符合規(guī)范要求的占74%；大壩樁號(hào)0+010～0+460段上游砂殼為礫砂，填筑質(zhì)量差，相對(duì)密度低，易產(chǎn)生液化。

3）大壩樁號(hào)0+320～0+500段壩基強(qiáng)風(fēng)化層層厚度6.8～12.8m，透水率22.7～36.9 Lu，屬中等透水，不滿足規(guī)范要求。

4）經(jīng)核算，大壩上游護(hù)坡石厚度不得小于0.266m，現(xiàn)狀護(hù)坡石平均厚度0.14m，且護(hù)坡石下無(wú)反濾層，存在大面積塌陷、護(hù)坡石下架空等現(xiàn)象，影響大壩安全。大壩下游排水體無(wú)反濾層。

5）大壩測(cè)壓管等觀測(cè)設(shè)施現(xiàn)已失效，大壩無(wú)豎向、水平位移等觀測(cè)設(shè)施，不能對(duì)大壩狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不滿足大壩運(yùn)行管理需要。

3　大壩加固工程設(shè)計(jì)

3.1大壩橫斷面設(shè)計(jì)

1）壩頂高程和壩頂寬度的確定。本次水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)壩頂高程為84.4m，現(xiàn)狀壩頂高程基本滿足要求，但需要對(duì)壩頂構(gòu)造進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。加固后的壩頂寬7.0m，壩頂為混凝土路面，凈寬為6.0m，基層為0.2m厚礫砂水泥穩(wěn)定層，面層為0.2m厚的C25混凝土。上游壩肩防護(hù)墻拆除重建，墻頂高程85.2m，新防護(hù)墻基礎(chǔ)座落在心墻上。防護(hù)墻為M10漿砌石結(jié)構(gòu)，厚0.5m，下游路肩寬0.5m。

2）壩坡的確定。上游坡在高程79.8m處設(shè)寬2.0m的馬道，壩坡坡比為1∶3。壓重平臺(tái)分兩級(jí)，頂高程分別為71.50m及67.75m，寬度分別為15.0 m、16.0 m，頂部一級(jí)平臺(tái)以1:3坡比坡向二級(jí)平臺(tái)，底部二級(jí)平臺(tái)以1∶3坡向庫(kù)底。下游坡72.6 m和61.5 m高程處分別各設(shè)一條馬道，寬度分別為2.0m、12.5 m。72.6 m高程以上設(shè)計(jì)坡比為1∶2.5，高程72.6～61.5 m之間設(shè)計(jì)坡比為1∶3.0。高程61.5m以下坡比為1∶2。

3）大壩心墻頂以上為碎石土填筑處理。對(duì)大壩壤土心墻頂以上碎石土填筑的部分，全部挖除回填壤土，并碾壓夯實(shí)，保證與心墻結(jié)合良好。

3.2壩基及基巖截滲工程

本工程采用帷幕灌漿。

1）帷幕灌漿的范圍及深度。經(jīng)分析浸潤(rùn)線計(jì)算情況，調(diào)整深度對(duì)等勢(shì)線影響不大，本著節(jié)省投資的原則，確定帷幕灌漿的深度為深入弱透水層以下2.0m，灌漿頂面深入壩體內(nèi)2.0m。為確保工程安全，帷幕灌漿的范圍應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大，設(shè)計(jì)范圍為樁號(hào)0+300～0+520，長(zhǎng)220m，灌漿孔間距為2.0m。在壩頂用小口徑地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，灌漿軸線距離上游壩肩3.35m。

2）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），巖石壩基灌漿帷幕的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按灌后基巖的透水率控制，1級(jí)、2級(jí)壩及高壩透水率宜為3～5 Lu，3級(jí)及其以下的壩透水率宜為5～10 Lu。本水庫(kù)大壩為3級(jí)壩，取透水率為10 Lu作為相對(duì)不透水層標(biāo)準(zhǔn)。

3）灌漿過(guò)程中特殊情況的處理。①對(duì)集中漏水嚴(yán)重的孔段，采用充填級(jí)配料灌漿工藝。②對(duì)孔口有壓力，但始終達(dá)不到吸漿量小于0.4 L/min結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的孔段，采取減壓限流和間歇灌注的方法。③對(duì)于孔口不產(chǎn)生壓力，而沖填級(jí)配料又沖不下去時(shí)，采取濃漿摻砂灌注，摻砂的數(shù)量一般不超過(guò)水泥重量的50%。④對(duì)灌漿條件薄弱的區(qū)域進(jìn)行復(fù)灌，以確保帷幕灌漿的質(zhì)量。

3.3上游護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

本工程采用塊石護(hù)坡。

1）護(hù)坡石設(shè)計(jì)。干砌方塊石護(hù)坡采用當(dāng)?shù)刭|(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮、色澤均勻的花崗巖方塊石進(jìn)行護(hù)砌。護(hù)坡石的尺寸為50 cm×30 cm×22 cm（長(zhǎng)× 寬×厚），范圍為自頂部壓重平臺(tái)頂高程71.50m至壩頂。

2）反濾設(shè)計(jì)。護(hù)坡反濾層設(shè)計(jì)為兩層：上層為15 cm厚粒徑為2.0～4.0 cm的石子，底層為300 g/m2土工布一層。

3）護(hù)坡基座設(shè)計(jì)。為增加護(hù)坡的穩(wěn)定性，護(hù)坡的底部應(yīng)設(shè)置基座。對(duì)有壓重體的壩段，護(hù)坡基座設(shè)在71.5m的高程平臺(tái)內(nèi)側(cè)，其余段設(shè)在坡腳，護(hù)坡基座為M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)，矩形斷面，底寬0.8m，深1.0m。

3.4下游護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

1）草皮護(hù)坡。壩后坡將原壩面雜草清除干凈，按設(shè)計(jì)坡比整修后，植草皮護(hù)坡，護(hù)坡范圍為整個(gè)下游壩坡。為保證種植草的成活率，表層設(shè)50 cm壤土做種植土。

2）壩坡排水體。根據(jù)壩腳地形和壩基地質(zhì)情況，確定在大壩樁號(hào)0+100～0+300段下游壩腳設(shè)貼坡排水體。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》5.7.8條，貼坡式排水體的頂部高程應(yīng)高于壩體浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)，高出的高度3、4、5級(jí)壩不小于1.5m，并應(yīng)超過(guò)波浪沿坡面的爬高要求。根據(jù)計(jì)算，大壩壩體浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)在下游壩腳處，排水體頂高程按2000年一遇洪水位加0.5m超高確定，經(jīng)核算，排水體頂高程61.50m，頂寬12.5m，頂長(zhǎng)200m，外邊坡為1∶2。

排水體結(jié)合下游壩基抗震加固設(shè)計(jì)，將原排水體拆除后，底層鋪設(shè)一層300 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ?，土工布以上?00mm厚粒徑為2~4 cm碎石層，然后堆筑壓重料，表層采用拆除的原排水體石料，要求表面平整、美觀。

（責(zé)任編輯遲明春）

【中圖分類(lèi)號(hào)】TV697

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-07-0047-02

收稿日期：2015-03-16

作者簡(jiǎn)介：王榮磊（1983—），男，助理工程師