王小兵

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所 新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

喀達(dá)蘇蓋提水庫位于新疆疏勒縣塔孜洪鄉(xiāng)以東、縣林場(chǎng)以西，英爾里克鄉(xiāng)以北，距疏勒縣城約12km，該水庫為引水注入式水庫，水庫現(xiàn)狀庫容為2900萬m3，相應(yīng)水庫面積11.76km2，正常蓄水位為1263.00m，水庫主要由大壩、進(jìn)、放水系統(tǒng)組成。

喀達(dá)蘇蓋提水庫于1960年建成投入運(yùn)行，1987年對(duì)其進(jìn)行了首次除險(xiǎn)加固工作，將壩頂平均加高1m，壩前平均加厚3m，1993年又一次對(duì)水庫大壩上游壩坡進(jìn)行防滲加固處理。至今，喀達(dá)蘇蓋提水庫已運(yùn)行二十多年，出現(xiàn)壩體、壩基等滲漏問題，影響了水庫的安全運(yùn)行和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

2 水庫存在問題分析

（1）部分壩段壩基有液化可能，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理。

（2）由于壩體填筑干密度不合格，部分壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，因此，必須加以防滲處理。

（3）水庫放水閘為木質(zhì)閘門，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及啟閉機(jī)的啟閉能力達(dá)不到規(guī)范要求，大壩工程質(zhì)量不合格。

（4）經(jīng)復(fù)核水庫大壩的壓實(shí)干密度和相對(duì)密度合格率及物理力學(xué)指標(biāo)達(dá)不到規(guī)范要求，大壩工程質(zhì)量不合格。

（5）壩體填筑質(zhì)量較差，大壩上游無防浪設(shè)施，風(fēng)浪淘刷嚴(yán)重，大壩無觀測(cè)設(shè)施。

3 除險(xiǎn)加固及防漏技術(shù)

3.1 方法簡(jiǎn)介

針對(duì)大壩存在的主要問題，現(xiàn)就圍繞以下幾個(gè)問題，制定工程除險(xiǎn)加固主導(dǎo)方案。

3.1.1 壩體滲漏及防滲處理

在檢查過程中發(fā)現(xiàn)壩段樁號(hào)S2+600～S1+315，N0+535～N4+600，風(fēng)浪對(duì)壩體淘刷破壞明顯。大壩前坡在風(fēng)浪的作用下發(fā)生坍塌，并且在正常蓄水位以上形成陡坎。

壩后壩體浸潤(rùn)線出溢點(diǎn)過高，一般發(fā)生在壩后坡積水水面以上1m左右。在樁號(hào)N2+000～N3+400壩后出現(xiàn)沼澤地，自后壩坡角向外100m范圍內(nèi)形成0.5m～1.0m深的水面，經(jīng)計(jì)算壩后年滲漏量約1154.60萬m3。為了解決上述問題，可在壩前設(shè)置砼阻滑墻，砼護(hù)坡和復(fù)合土工膜，及增設(shè)1∶8的土緩坡。

3.1.2 壩基液化問題及處理措施

按安全導(dǎo)則要求需進(jìn)行抗震處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)做動(dòng)探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和計(jì)算分析，具有發(fā)生液化可能的壩段樁號(hào)為 S1+100～N0+500，N1+000～N4+600，其液化等級(jí)為輕微液化，液化指數(shù)IlE=0.08～0.73，為了解決上述問題在壩后增設(shè)貼坡排水和蓋重及排水措施防止壩基產(chǎn)生液化現(xiàn)象。

3.2 技術(shù)措施

3.2.1 建筑物主要材料選擇

根據(jù)喀達(dá)蘇蓋提水庫壩址區(qū)的地形和已建成壩體的材料以及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?，水庫壩體加固仍采用均質(zhì)土壩。工程所需砂料可就近在塔孜洪鄉(xiāng)拉運(yùn)，其運(yùn)距只有5km，工程所需礫料、戈壁料可在喀什市七里橋料場(chǎng)拉運(yùn)，其運(yùn)距為35km，工程所需水泥可在喀什市拉運(yùn)，運(yùn)距35km。

表1 壩體填筑土料的物理力學(xué)指標(biāo)及性質(zhì)

表2 穩(wěn)定計(jì)算分析成果表

3.2.2 主要工程技術(shù)措施

（1）壩頂高程的確定。通過壩頂高程復(fù)核計(jì)算，壩頂高程為1265.70m，可以滿足要求。

（2）壩軸線的確定。根據(jù)除險(xiǎn)加固工程有關(guān)規(guī)定及考慮到減少投資，本工程壩體盡可能合理利用原老壩體。根據(jù)大壩安全論證報(bào)告老壩體雖然填筑質(zhì)量不高，但經(jīng)滲透穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算均滿足規(guī)范要求，另外壩體已運(yùn)行40年，認(rèn)為老壩體已趨于穩(wěn)定，因此認(rèn)為老壩體可以利用。壩體軸線位置定為以原壩軸線為本次除險(xiǎn)加固壩軸線。

本次除險(xiǎn)加固技術(shù)以原放水閘為大壩0＋000樁號(hào)，大壩南端樁號(hào)為S0+000～S2+600，北端樁號(hào)為N0+000～N4+600，其中樁S2+000～S2+600段呈東西走向，樁號(hào)N0+500～N4+600段大致呈東西走向。

（3）部分壩體加寬、加高。本技術(shù)措施中利用現(xiàn)有壩體壩段樁號(hào)S1+315～S2+600、N0+535～N4+600段處理方案如下：將原壩體表層雜草、樹木全部清除，壩前坡腳雜物和填土清除深度大約2m左右，壩后坡角處最小清基深度0.4m，現(xiàn)壩體前坡在高程1260.50m以下較緩，無需修整坡度。在壩體樁號(hào) S2+600～S1+315、N0+535～N2+000壩段設(shè)阻滑墻，其墻頂高程為1260.50m，壩頂在原壩清除后加寬至6m，上游壩坡1∶3.5，下游壩坡1∶3.0。土緩坡（樁號(hào)N2+000～N4+600）壩段坡以上比按1∶8控制。其控制指標(biāo)參照壩體填筑指標(biāo)具體見表1，具體碾壓指標(biāo)通過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次除險(xiǎn)加固壩頂寬度為 6m，壩段（S2+600～S1+315、N0+535～N2+000）最大壩高 11.6m，大壩前坡 l∶3.5，后坡1∶3.0，壩前砼護(hù)坡采用C20、抗凍等級(jí)為F200、抗?jié)B等級(jí)為W6，砼強(qiáng)度以28天齡期的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度，水泥選用425#抗硫酸鹽水泥，厚16 cm現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，每塊砼護(hù)坡3m×3m，每塊砼班板上設(shè)置4個(gè)排水孔，每孔間距1.5m，孔徑10cm；砼板下設(shè)30cm厚砂礫石墊層；砂礫石墊層下鋪設(shè)二布一膜300/0.5/300，并在壩頂處開挖深0.5m底寬0.2m邊坡為1∶0.75的體形槽用來埋重土工膜。砼板下設(shè)阻滑墻，在樁號(hào)S2+400～N3+500壩體下游壩址設(shè)排水溝；在樁號(hào)S2+000～N3+500壩段設(shè)貼坡排水體；在樁號(hào)S1+000～N2+000壩段設(shè)蓋重，蓋重厚度2m，長(zhǎng)度7.5m。

壩段（N2+000～N4+600），壩頂寬設(shè)計(jì)為6m，壩前坡坡比為1∶8的土緩坡。壩體下游坡比為1∶3.0。

（5）壩后貼坡排水設(shè)計(jì)。針對(duì)大壩壩體浸潤(rùn)線過高影響壩坡穩(wěn)定的問題，采用防滲和設(shè)排水溝的方法，可降低壩體浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)，解決浸潤(rùn)線出逸口不穩(wěn)定的問題?？稍趬魏笤鲈O(shè)貼坡排水的方法進(jìn)行處理。

大壩經(jīng)壩前防滲后，當(dāng)庫水位較高時(shí)，總有一定的滲流水滲到下游，土壩的反濾排水就是為這部分滲流水設(shè)置安全出路。根據(jù)大壩現(xiàn)狀，在樁號(hào)S2+000～N3+500壩段壩后，在1261.50m高程以下，先清除壩后松土層，鹽堿土和蘆葦根，鋪一層反濾無紡布（規(guī)格為400g/m2）和厚度0.4m的砂礫石排水保護(hù)層，貼坡排水與無紡布鋪至壩腳排水溝底部。

（6）壩坡后排水溝設(shè)計(jì)。為防止壩基土層可能產(chǎn)生的地震液化，采用“上堵下排”增加穩(wěn)定的原則進(jìn)行加固，因而采用排水減壓措施，及時(shí)將壩后表層中的水排出，消散地震中產(chǎn)生的孔隙水壓力，防止砂土液化。具體措施為在壩后設(shè)置貼坡排水、蓋重、橫向排水溝。在S2+400～N3+500壩段壩后坡腳處設(shè)置排水溝，排水溝采用梯形斷面，用無紡布包裹砂礫料的方法進(jìn)行回填，縱向排水溝斷面形式為底寬0.5m，深1.0m，邊坡 1∶1，其縱坡為 1∶100，并且在排水溝內(nèi)放置φ160的PVC花管，其周圍包裹300g的無紡布。

（7）壩基液化處理。水庫大壩長(zhǎng)7.2km，其中南壩長(zhǎng)2.6km（樁號(hào)S0+000～S2+600）北壩長(zhǎng)4.6km（樁號(hào)N0+000～N4+600）。

根據(jù)地基液化范圍和需加蓋重厚度（通過計(jì)算確定，計(jì)算公式參照壩基液化分析）其需加蓋重的范圍為樁號(hào)S1+000～N2+000，蓋重厚度通過計(jì)算（具體見表2）并參考正常蓄水位按2m控制。根據(jù)大壩穩(wěn)定計(jì)算（假設(shè)在地震情況下壩基土層的C、φ值均為0），確定蓋重寬度為7.5m。蓋重選用粉質(zhì)壤土，其指標(biāo)：小于0.005mm顆粒的細(xì)粒料占總土重<6%。滲透系數(shù)大于 A×10cm/s～4cm/s（0

4 結(jié)語

與新建水利建筑工程不同，除險(xiǎn)加固是建立在原有水庫出現(xiàn)的工程及運(yùn)行缺陷之上，需要考慮多重因素，如何設(shè)計(jì)出最合適的加固方案是除險(xiǎn)加固工程的核心內(nèi)容。本文通過探究除險(xiǎn)加固的方案和施工技術(shù)，確定了優(yōu)化方案的技術(shù)措施，并通過分析壩基滲漏和液化的根本原因，采用多方位的加固加高工程措施，經(jīng)過堵和排的雙重技術(shù)手段提高了壩體的強(qiáng)度和防滲性能，使得大壩壩基滲漏現(xiàn)象消失，壩基液化問題得以解決。在經(jīng)過除險(xiǎn)加固工程后，大壩漏水及壩基液化問題得到明顯改善，治漏固基效果明顯，保證了水壩的正常運(yùn)行，為周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民的用電及生產(chǎn)活動(dòng)提供了強(qiáng)有力的支撐。陜西水利

[1]崔建軍.中低土石壩除險(xiǎn)加固措施及方案優(yōu)選研究[J].陜西水利，2013（4）.

[2]鈕新強(qiáng).水庫病害特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報(bào),2010.

[3]殷小林,楊華舒,李晉豫．石壩沖水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2012.

[4]陳勇;里禾水庫大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].貴州水力發(fā)電，2011（4）.

[5]劉承新,曹偉軒,牟方敏,等.三峽工程右岸建基巖體帷幕灌漿研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2009(01).