晏嬌婷，鄭 浩

(1.修水縣港口鎮(zhèn)人民政府，江西 九江 332438；2.修水縣渣津鎮(zhèn)人民政府，江西 九江 332418)

1 工程概況

鄧坑水庫(kù)位于修水縣港口鎮(zhèn)紅蘇村，距港口鎮(zhèn)6km，于1970年竣工投入使用，該工程坐落于鄱陽(yáng)湖水系修河港口水鄧坑河上游，地理坐標(biāo)E114°17′32″，N29°15′08″，水庫(kù)正常蓄水位為298.38m，設(shè)計(jì)洪水位(P=5%)300.27m，校核洪水位(P=0.5%)301.06m，總庫(kù)容24.73×104m3，壩址以上控制流域面積3.88km2。實(shí)際灌溉面積26.67hm2，保護(hù)人口0.15萬(wàn)人，保護(hù)耕地66.67hm2，是一座小二型水庫(kù)。鄧坑水庫(kù)自投入使用以來(lái)，存在較多安全隱患，鄧坑水庫(kù)主要負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)氐墓喔?，此外還兼有防洪以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能。自20世紀(jì)70年代投入使用一來(lái)，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)起到了不可忽視的作用。因當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制，以及運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工程的隱患問(wèn)題越來(lái)越明顯，也無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的使用效益，甚至已經(jīng)對(duì)居住在下游的百姓帶來(lái)了安全危險(xiǎn)，目前，工程存在的主要問(wèn)題有：①大壩壩體填筑質(zhì)量不均勻，壓實(shí)度不夠；②大壩下游坡無(wú)排水體系，壩腳反濾堵塞失效；③大壩壩頂凹凸不平，壩體單薄，不滿足規(guī)范要求；④大壩的左、右壩肩巖石裂隙發(fā)育，透水性中等，兩壩肩存在滲漏隱患，大壩外坡有漏水現(xiàn)象。

基于以上的問(wèn)題，必須盡快開(kāi)展大壩加固，增強(qiáng)大壩的安全性，提高其使用性能。

2 老舊水庫(kù)大壩的除險(xiǎn)加固方案的比選設(shè)計(jì)

2.1 壩坡除險(xiǎn)加固方案的比選

結(jié)合獲得的安全評(píng)價(jià)結(jié)果，大壩滲漏不符合施工要求，需對(duì)大壩進(jìn)行工程加固防滲處理，對(duì)下游壩趾反濾棱鏡進(jìn)行拆除改造，降低浸潤(rùn)線，并且，調(diào)整上下游壩坡。壩頂寬度調(diào)整為5m，上游壩坡調(diào)整為1∶2.75；下游坡度調(diào)整為1∶2.25，上游壩與下游壩坡中部位置設(shè)置臺(tái)階，寬度為2m，高度為15cm。臺(tái)階寬度按壩坡設(shè)置，臺(tái)階采用C15混凝土現(xiàn)澆。下游邊坡用草皮保護(hù)。

為了避免壩體被風(fēng)、浪、雨沖刷，上游邊坡應(yīng)該設(shè)有護(hù)岸，護(hù)岸可以采取預(yù)制混凝土砌塊護(hù)岸、漿砌石護(hù)岸和干砌石護(hù)岸[2]。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況，比較干砌塊石護(hù)坡和混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，從中選出最佳施工方案。

1)干砌塊石護(hù)坡(方案Ⅰ)：

在干砌塊石護(hù)坡施工方案設(shè)計(jì)中，其厚度參數(shù)按照碾壓式土石壩設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算，公式為：

(1)

(2)

式中：D為石塊的換算球形直徑；m；Kt為隨坡率變化的系數(shù)，查表取值1.3；ρk為的是塊石密度，t/m3；取ρk=1.8；ρw為水的密度，t/m3；ρw=1.0；M表示的是坡度，m=2.75；Hp為累積頻率為5%的設(shè)計(jì)波浪高度，hp=0.525m；T表示的是護(hù)坡厚度，m。

根據(jù)上述公式可以得知，D=0.168m，t=0.24m，依照干砌塊石護(hù)坡要求及標(biāo)準(zhǔn)，干砌塊石護(hù)坡厚度設(shè)定為t=0.3m，干砌塊石護(hù)坡選用厚度0.10m的砂礫石墊層。

2)混凝土預(yù)制塊護(hù)坡(方案Ⅱ)：

施工方案采用正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，混凝土強(qiáng)度設(shè)定為C20，邊長(zhǎng)為0.3m，按照施工要求，預(yù)制混凝土護(hù)坡板厚為：

(3)

式中：η為系數(shù)，裝配式取η=1.1；B為沿護(hù)坡板向長(zhǎng)度，b=0.52m(分縫間距)；ρc為板的密度，取ρc=2.4t/m3；ρw為水的密度，取ρw=1.0t/m3；hp為積頻率為1%的波高，hp=0.527m；Lm為平均波長(zhǎng)；Lm=6.7m；M表示護(hù)坡坡率，m=2.75。

通過(guò)計(jì)算得知，正六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)坡板厚度為0.08m，參考其他工程案例和施工要求，混凝土預(yù)制塊護(hù)坡板厚度設(shè)置為0.10m，板下采用的厚度為0.10m的砂卵石混合墊層。

3)方案比較：

以1m2面積為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種方案工程量和造價(jià)對(duì)比分析，結(jié)果列于表1。

表1 兩組備選方案對(duì)比表

根據(jù)對(duì)比結(jié)果可以得知，混凝土預(yù)制塊護(hù)坡造價(jià)大于干砌塊石護(hù)坡，而干砌塊石護(hù)坡方案使用的材料雖然在本地可以采購(gòu)，但是數(shù)量比較小，無(wú)法滿足工程施工要求，工程期限不能保證。所以，出于對(duì)工程加固要求的思考，選擇混凝土預(yù)制塊護(hù)坡方案。

2.2 壩坡除險(xiǎn)加固方案的設(shè)計(jì)

本工程決定采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡方案，對(duì)原壩坡風(fēng)化塊石進(jìn)行全面拆除，并對(duì)邊坡進(jìn)行整修，使其滿足設(shè)計(jì)要求的坡率，將上游風(fēng)化塊石推至上游坡腳，在護(hù)坡與壩趾連接位置設(shè)梯形抗滑齒槽，護(hù)坡坡腳齒墻高1.0m，寬1.0m，采用現(xiàn)澆C20結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度滿足要求后，在整個(gè)壩面鋪筑厚0.10m的砂卵石混合墊層，并緊壓密實(shí)。選用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，兩側(cè)防護(hù)至兩岸壩肩及岸坡[3]。

根據(jù)規(guī)范，將壩頂寬度調(diào)整為5m。為確保大壩防洪交通便利，壩頂鋪設(shè)混凝土路面，且在路面上游側(cè)設(shè)置2%橫坡排水。同時(shí)，為滿足防波要求，在壩頂內(nèi)設(shè)厚度為0.85m的防波墻。其次，為防止雨水外溢沖刷壩坡，在下游壩坡布設(shè)縱橫向排水溝。在馬道及下游坡腳處布設(shè)縱向排水溝，斷面尺寸為0.3m×0.3m，同時(shí)，在下游邊坡與大壩兩岸相交處設(shè)排水溝斷面尺寸為0.4m×0.4m，采用C20混凝土結(jié)構(gòu)，相互連通縱向排水溝。

3 加固后大壩滲流及壩坡穩(wěn)定驗(yàn)算

3.1 加固后滲流穩(wěn)定計(jì)算

1)計(jì)算工況及各斷面參數(shù)：

計(jì)算工況：上游水位分別為正常水位298.38m、設(shè)計(jì)洪水位300.27m及校核洪水位301.06m。

大壩采用黏土防滲斜墻，斜墻的滲透系數(shù)取4.55×10-7， 其余土層的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 鄧坑水庫(kù)大壩土料滲透系數(shù)取值表

3.2 滲流計(jì)算結(jié)果

滲流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 大壩加固后滲流計(jì)算結(jié)果表

由表3可知，經(jīng)大壩加固后，下游壩腳地面出逸坡降及滲流量均大為降低，浸潤(rùn)線大幅降低，且心墻滲透坡降都小于允許值，對(duì)下游壩坡抗滑穩(wěn)定及大壩的滲流穩(wěn)定均有利，出口設(shè)置了反濾設(shè)施，滲透破壞可能性基本消除。

3.3 加固后壩坡穩(wěn)定計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，壩坡穩(wěn)定計(jì)算如表4所示。

表4 大壩加固后邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

由表4可知，大壩加固后的上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均符合規(guī)范要求，故此，加固后的斷面壩坡穩(wěn)定符合要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，鄧坑水庫(kù)經(jīng)上述方案比選，采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡加固及采用沖抓套井回填黏土心墻進(jìn)行壩體防滲處理實(shí)施后，工程工期在9個(gè)月內(nèi)順利完工，大壩加固后滲流及壩坡穩(wěn)定計(jì)算得以驗(yàn)證，自投入使用后，不僅有效改善了以往大壩質(zhì)量缺陷和滲漏問(wèn)題，同時(shí)有效保障農(nóng)田灌溉和水庫(kù)蓄水的大壩質(zhì)量要求，使水庫(kù)在灌溉、防洪等方面發(fā)揮著重要作用。