范重陽

（新疆阜康市水利管理總站，新疆阜康831500）

阜康市雙河水庫壩體防滲加固技術淺析

范重陽

（新疆阜康市水利管理總站，新疆阜康831500）

新疆阜康市雙河水庫大壩由于年久失修，壩體高程、防滲性都存在問題，必須進行除險加固。結合大壩壩基和填筑質量的實際情況，通過綜合對比心墻+砂殼、斜墻+砂殼、土工膜+砂殼三種防滲方案，提出將土工膜+砂殼作為本項目施工方案；對比干砌卵石和現(xiàn)澆砼板兩種方案，選擇現(xiàn)澆砼板作為上游護坡方案，方案實施后，各項指標指標均達到標準要求。

阜康市；雙河水庫；壩體加固；分析

雙河水庫位于阜康市滋泥泉子鎮(zhèn)雙河村境內，是一座以灌溉為主，兼顧防洪的平原區(qū)Ⅳ等?。?）型水庫，樞紐由壩體、放水涵洞組成，設計控制灌溉面積2.0萬畝，但目前保灌面積僅為1.0萬畝。雙河水庫建成于1978年，距今已有39年歷史。

目前水庫洞多處發(fā)生斷裂和結構失穩(wěn)，已不能安全泄水；水庫大壩在高程、壩基防滲性、結構穩(wěn)定性等指標上嚴重不符合當前使用要求。而滋泥泉子鎮(zhèn)是一個農(nóng)牧業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，經(jīng)濟收入以農(nóng)業(yè)為主，雙河水庫對當?shù)剞r(nóng)民收入影響較大，因此進行除險加固勢在必行。

1 壩基和壩體質量現(xiàn)狀分析

1.1 壩基結構及滲透性

大壩壩基主要由第四系含細粒土礫土組成，分布較穩(wěn)定，巨厚層，土黃色，中密狀，顆粒多呈亞圓狀，不均勻系數(shù)107.25，最大粒徑為300 mm，根據(jù)分析可知：卵石占20.0%，礫石33.4%，砂占14.9%，粉粒占1.9%。壩基滲漏量Q計算公式[1]如下：

式中：B為滲漏計算段長度，取值1300 m；K1、K2為上、下滲透系數(shù)，分別取0.04 m/d、3.5 m/d；H為上、下游水頭差，取值10.0 m；L為壩基基底寬度，取值50 m；t、h為上、下含水層的厚度，分別取值5.0 m、10.0 m。

經(jīng)計算得Q＝2615.0 m3/d。

1.2 壩體填筑質量

本項目壩體為碾壓土石壩結構，主要由含礫石粘土、粉土組成，其中主壩均質土質量評價詳見表1。主壩壩體土的滲透系數(shù)、干密度及含水量均不合格，而且主壩段夾有圓礫透鏡體，壩體整體質量較差。

表1 主壩均質土質量評價表（部分）

2 壩體加固技術分析

2.1 壩頂高程設計

目前水庫設計洪水位728.3 m，正常蓄水位728.2 m，校核洪水位728.4 m。通過重新計算，得出該壩體壩頂高程為729.6 m。為了美觀和降低工程投資，在前壩肩設置了小型防浪墻，初選防浪墻總高1.0 m，頂部高出壩頂高0.5 m，防浪墻墻頂高程為729.6 m，壩頂高程729.1 m見圖1。

圖1雙河水庫大壩結構剖面

2.2 壩基和壩體防滲方案比選及施工

2.2.1 防滲加固方案比選

經(jīng)過實地調研，本工程大壩壩體需進行壩體防滲加固處理；而庫盤和壩基垂向滲漏嚴重，也需要做防滲處理。

（1）壩體防滲加固方案的比選

若按原有壩體模式直接采用礫石土進行加高加固，需對現(xiàn)有土料進行篩分、摻拌、拉運、填筑等，總投資超過3100萬元。經(jīng)分析決定采用工藝先進、花費較少三種方案，即：心墻+砂殼、斜墻+砂殼、土工膜+砂殼，這些方案對比詳見表2所示。經(jīng)分析，“土工膜+砂殼”方案投資最少，且施工技術成熟，質量易保證[2]，因此選作本工程最終方案。

表2 壩體防滲方案對比

（2）壩基防滲方案選擇

壩基防滲可選擇庫盤鋪膜、高壓旋噴樁、砼防滲墻等多種方案。但在本項目中，后兩種方案只能延長滲徑、保障壩基滲透穩(wěn)定，但無法減少壩基滲漏，而庫盤鋪膜可以同時兼顧，因而將其作為壩基防滲方案。

2.2.2 土工膜施工分析

（1）土工膜規(guī)格確定

本項目復合土工膜規(guī)格為200 g/m2/PE0.50，幅寬6.0～8.0 m，拉伸強度不低于180N/（5 cm），斷裂延伸率不低于40%，彈性模量在5℃不低于70 MPa，抗凍性（脆性溫度）不應低于-60℃，撕裂強度應大于或等于40 N/mm，抗?jié)B強度應在1.05 MPa水壓下48小時不透水[3]。

（2）土工膜鋪設施工

土工膜采用熱焊拼接，連接強度應大于母材強度。鋪放時應留足夠的余幅（一般為1.5%~3%），以適應拼接和氣候變化[4]。結合雙河水庫實際情況，設計將壩體復合土工膜頂部采用倒梯形形式埋在壩體內。即在728.60 m高程水平折向下游，先設0.45 m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10 m；再水平鋪設50 cm，以30°角度折向上部至728.6 m高程后，回拐約10 cm~16 cm富裕量結束。

庫盤沿著垂直壩軸線的方向鋪設，保護層選用淤積土，要求當天鋪設、覆蓋，覆蓋厚度0.5 m，分兩層填筑，碾壓后容重應大于1.6 g/cm3。

2.3 壩體上游護坡方案比選及施工

2.3.1 上游護坡方案確定

為降低凍脹和風浪侵蝕影響，須對上游壩坡進行工程防護[5]?？蛇x擇方案有漿砌卵石、混凝土板、干砌石、土緩坡等。參照本地區(qū)護坡成功經(jīng)驗，在干砌卵石和現(xiàn)澆砼板兩種形式中進行選擇，方案比選詳見表3。通過分析選取現(xiàn)澆砼板作為施工方案。此外，本項目上游護坡防凍墊層選擇砂礫料墊層作為施工方案。

表3 上游護坡比選方案

2.3.2 現(xiàn)澆砼板護坡施工分析

護坡砼面板采用大面積分塊現(xiàn)澆砼板。砼強度標號C20，抗凍標號F200。規(guī)格為3 m×3 m×0.15 m，板間分縫寬度取2 cm，縫內采用瀝青砂漿和苯板填充[6]。

為使護坡底下水體排出，在死水位以下1.0 m至正常蓄水位之間的面板上水平插入Φ100 PVC管排水，單管長度0.20 m，每塊面板上插4根，呈矩形布置（見圖2）。排水孔底部采用無紡布包裹，鐵絲綁扎，單塊無紡布面積0.35 m×0.35 m，孔內填5 mm~20 mm石子。

圖2現(xiàn)澆砼板護坡布設圖

在砼板護坡底部設置50 cm砂礫料防凍墊層。施工要求夯實后相對密度大于0.7，小于0.075 mm的顆粒含量不大于總土重的8%，礫石最大粒經(jīng)不得大于50 mm。

3 結語

壩體加高和防滲加固是雙河水庫大壩的核心工程，本項目加高采用設置防浪墻形式，防滲采用土工膜形式，兼顧了經(jīng)濟性和實用性。大壩經(jīng)過除險加固后，各項技術指標均達到設計標準。在中小型水庫大壩除險加固中，應結合當?shù)貙嶋H情況，做到因地制宜。

[1]唐紅彬，閻臣.PE復合土工膜在高寒地區(qū)水庫壩體應用中的思考[J].中國水運（理論版），2008，（01）：54-58.

[2]付雅琴，吳曉樓.復合土工膜在上坪山水庫大壩壩體防滲處理的應用[J].中國農(nóng)村水利水電，2009，（06）：23-26.

[3]樹錦，袁健.大河橋水庫壩體防滲處理技術[J].華北水利水電學院學報，2011，（04）：55-58.

[4]趙廷華.窄口水庫大壩壩體防滲加固技術研究[J].人民黃河，2010，（06）：67-70.

[5]鈕新強.水庫病害特點及除險加固技術[J].巖土工程學報，2010，（01）：42-45.

[6]孛永平.小水庫除險加固設計方案的選取[J].中國農(nóng)村水利水電，2012，（04）：77-81.

TV543.8

B

1673-9000（2017）03-0064-03

2017-02-08

范重陽（1985-），男，陜西周至人，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)水利工程建設管理工作。