■李常青 ■貴州和力建設(shè)項(xiàng)目管理咨詢有限公司,貴州 貴陽 550018
中華山水庫位于黃平縣一碗水鄉(xiāng)石坡村境內(nèi),工程地理位置處于東經(jīng)107°52',北緯27°08',距黃平縣城52km,有鄉(xiāng)村公路從壩頂通過,交通較為便利。
水庫所在流域?yàn)闉踅?,是余慶河右岸一級(jí)支流平溪河支流川巖河上游卜水塘河段,全流域面積19.40km2,主河道全長8.5km,壩址以流域面積3.8km2。工程主要任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉,設(shè)計(jì)灌溉面積6550畝,工程實(shí)際灌溉面積3030畝。
中華山水庫工程由原貴州省水利科學(xué)研究所設(shè)計(jì),建設(shè)管理單位為黃平縣中華山水庫工程指揮部,施工單位為湖南省邵東縣水利水電工程公司。
工程于1991年8月動(dòng)工興建,1993年12月完成大壩樞紐工程,1994年12月完成灌溉渠系總干渠,中干渠。由于資金缺口較大,左干渠、右干渠雖作出設(shè)計(jì),但尚未修建。
水庫工程樞紐包括大壩、左岸溢洪道、放水設(shè)施等。大壩原壩型為瀝青玻璃絲布油氈防滲加剛性面板堆石壩,最大壩高31.5m,壩頂高程1014.0m,壩頂長136.5m,壩頂寬4.0m,迎水面坡比1∶1.1,C10 混凝土預(yù)制塊護(hù)面,下游坡比1∶1.3。
由于該工程系貴州省水利科學(xué)所的科研試驗(yàn)項(xiàng)目,不確定因素較多,建成后,水庫不能蓄水,大壩滲漏主要存在:大壩沉降變形拉裂防滲體產(chǎn)生的壩體滲漏,和壩基滲漏等問題,至使大壩上游面局部剛性面板、防滲油氈?jǐn)嗔?,壩面塌陷?001年經(jīng)黔東南州水利電力勘察設(shè)計(jì)院對(duì)該工程進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì),對(duì)大壩上游面進(jìn)行粘土填筑,將原壩坡由原坡比 1∶1.1 調(diào)整為 1∶2,馬道以下壩面坡比 1.2.5,設(shè)一級(jí)馬道,馬道高程為1000.0m。對(duì)壩基防滲(帷幕)灌漿、大壩上游壩面采用鋪設(shè)土工膜進(jìn)行防滲處理,面層鋪砌混凝土預(yù)制塊護(hù)坡,工程達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。
圖1 壩體剖面結(jié)構(gòu)圖
工程建成運(yùn)行期間,大壩主要存在以下問題:
(1)工程建成蓄水后,大壩上游面即出現(xiàn)局部剛性面板、防滲油氈?jǐn)嗔眩瑝蚊嫠莠F(xiàn)象,未能正常蓄水。(2)2001年12月防滲加固工程完工后,水庫能夠正常蓄水運(yùn)行。至2005年大壩壩體又出現(xiàn)滲漏,下游壩坡腳滲水量大,滲水量約10-25L/s,大壩上游面右岸一級(jí)馬道壩肩距趾墻3、10m處各出現(xiàn)壩面滲漏塌坑兩處,拉裂壩面土工膜,形成透水通道,危及大壩的安全。
圖2 上游壩面及塌坑點(diǎn)
根據(jù)查閱當(dāng)時(shí)的工程設(shè)計(jì)及施工資料,水庫壩體主要分為兩個(gè)堆石區(qū),大壩主壩體下部為Ⅰ堆石區(qū)(高程1000m以下),為主要承載區(qū),施工時(shí)用于Ⅰ堆石區(qū)的石料來源有弱風(fēng)化、微風(fēng)化及新鮮的砂巖。大壩主壩體上部(高程1000m以上)為Ⅱ堆石區(qū),石料質(zhì)量較Ⅰ區(qū)低,施工時(shí)用于該堆石區(qū)的石料來源有中風(fēng)化以下的砂巖。但是,在工程施工時(shí),大壩堆石料選料不符合要求,堆石料級(jí)配極不合理,中小填料嚴(yán)重不足,形成架空空間;原設(shè)計(jì)為拋石的變成了整車倒石,堆石體也沒有進(jìn)行壓實(shí)(碾壓),致使壩體建成不久,即造成不均沉降變形。壩頂及下游砌石護(hù)面沉陷成波浪形狀,陷深達(dá)20cm以上,既有水平變形又有垂直變形,在坑探時(shí),發(fā)現(xiàn)在1.5m以上較密實(shí),1.5m以下為架空空間,1.8m以下松散堆體,造成剛性護(hù)面與壩體堆石體之間有明顯架空空間。致使上游防滲瀝青玻璃絲布油氈結(jié)構(gòu)和剛性護(hù)面存在變形拉裂,壩面塌陷,造成水庫大壩滲漏。
2001年對(duì)該工程進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)方案為:大壩上游增加粘土斜墻(壓實(shí)),迎水面采用土織物復(fù)合防滲膜防滲(二布一膜);壩基及周邊設(shè)截流墻,并進(jìn)行帷幕灌漿防滲;改造了壩頂防浪墻,下游壩面重新修整。原上游壩坡由原坡比1∶1.1調(diào)整為1∶2,馬道以下調(diào)整為1.2.5,馬道高程為1000.0m。2001年12月防滲加固工程完工后,水庫能夠正常蓄水運(yùn)行。至2005年大壩壩體又出現(xiàn)滲漏,下游壩坡腳滲水量大,滲水量約10-25L/s,大壩上游面右岸一級(jí)馬道壩肩距趾墻3、10m處各出現(xiàn)壩面滲漏塌坑兩處,拉裂壩面土工膜,形成透水通道,危及大壩的安全。
水庫大壩第二次進(jìn)行防滲加固后,正常運(yùn)行了3年,在期間,在馬道上部,接近馬道高程出現(xiàn)多次沉降區(qū)域,雖經(jīng)局部處理后仍能運(yùn)行,但在2005年終被擊穿,形成較大的滲漏通道。究其成因,主要有兩方面:一是,壩體斜墻填筑料壓實(shí)性較差,填筑不均勻,局部碾壓不密實(shí),層間存在滲漏通道,填筑料并非均勻粘土,部分為風(fēng)化渣料,不能起到防滲作用。二是,壩體斜墻填筑料后堆石體發(fā)生較大變形沉降,帶動(dòng)上面粘土層塌陷,拉裂防滲膜,形成滲漏通道。為什么沉陷多出現(xiàn)在馬道高程上部,主要是粘土填筑厚度受馬道設(shè)置影響,突然有較大的變薄,阻礙滲漏的途徑變小,水壓又相對(duì)較大,受下部堆石體變形影響突然變大,故而容易形成沉陷和滲漏通道。
堆石壩堆石體孔隙率大,壩體變形較大,容易拉裂壩體防滲結(jié)構(gòu),危及大壩安全。壩體出現(xiàn)病險(xiǎn)情況主要原因在于未能有效控制變形,隨著壩體變形的發(fā)展其防滲系統(tǒng)常遭到多次破壞。
目前對(duì)病險(xiǎn)堆石壩的加固,一般采用局部拆除重建、振沖壓實(shí),或局部灌漿的方法進(jìn)行處理。采用灌漿技術(shù)加固堆石壩主要是針對(duì)較低堆石壩,或是堆石壩淺表層局部的灌漿處理。
根據(jù)對(duì)黃平中華山水庫大壩滲漏成因的分析,認(rèn)為該工程應(yīng)以控制堆石壩變形為根本,兼顧防滲系統(tǒng)重置的加固技術(shù)方案:
(1)上游防滲系統(tǒng)的拆除重建。對(duì)壩體斜墻填筑料填筑不均勻,碾壓不密實(shí)部位進(jìn)行壓實(shí)重填,確保壓實(shí)質(zhì)量。對(duì)斜墻內(nèi)風(fēng)化渣料進(jìn)行清理,換填均勻粘土。迎水面采用PVC復(fù)合土工膜防滲,膜厚0.5mm,認(rèn)真鋪填防滲膜墊層,趾墻、鍵槽及邊墻設(shè)置周邊縫,復(fù)合土工膜在周邊縫和相隔一定距離設(shè)置足夠褶皺,確保復(fù)合土工膜能適應(yīng)一定范圍內(nèi)的沉降和變形。(2)對(duì)堆石壩體(上游側(cè))進(jìn)行充填灌漿。根據(jù)國內(nèi)對(duì)堆石壩進(jìn)行充填灌漿的成功經(jīng)驗(yàn),對(duì)工程堆石壩體(上游側(cè))采用水泥(砂漿、水泥砂漿泥漿)漿液和穩(wěn)定漿液進(jìn)行灌漿。穩(wěn)定漿液灌漿布置在灌漿區(qū)域下游側(cè),對(duì)水泥漿液灌漿起到封閉作用。其余的采用水泥漿液灌漿,在空洞較大的部位,根據(jù)情況灌注水泥砂漿、泥漿或細(xì)石砼。