蘇來(lái)文

（武威市涼州區(qū)金塔河水利管理處，甘肅武威 733000）

1 基本情況

南營(yíng)水庫(kù)位于甘肅省武威市金塔河干流出山口處，北距武威市區(qū)約18 km。水庫(kù)正常蓄水位1 938 m，總庫(kù)容2 000萬(wàn)m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合效益的中型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐工程主要由主壩、副壩、輸水洞、泄洪洞、排沙泄洪洞、老輸水洞（涵管）及壩后電站等組成。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，水庫(kù)副壩上游坡出現(xiàn)塌坑，且副壩防滲墻延伸長(zhǎng)度不足，存在滲漏現(xiàn)象。

2 壩體現(xiàn)狀復(fù)核

2.1 主壩復(fù)核

2.1.1 壩頂高程復(fù)核。南營(yíng)水庫(kù)壩頂超高計(jì)算表（表1）。南營(yíng)水庫(kù)目前壩頂高程1 943 m，壩頂設(shè)置1 m高防浪墻，墻頂高程1 944 m。壩頂高程滿足規(guī)范要求。

表1 壩頂超高計(jì)算表（單位：m）

2.1.2 壩體結(jié)構(gòu)復(fù)核。南營(yíng)水庫(kù)主壩最大壩高46 m，壩頂高程1 943 m。壩頂長(zhǎng)314.3 m，壩頂寬7 m。壩頂設(shè)防浪墻，墻頂高程1 944 m，壩頂為碎石路面。主壩上游坡采用三級(jí)坡，自上而下坡比分別為1∶2.75、1∶3.5、1∶3.75，分別在高程1 923 m、1 911.8 m設(shè)置馬道。其中，第一級(jí)坡1 935.3 m高程以上采用厚25 cm鋼筋混凝土面板護(hù)坡，1 935.3 m高程處設(shè)有200 cm寬C20砼基座，基座以下壩坡采用干砌卵石護(hù)坡。下游坡分三級(jí)，自上而下坡比分別為1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75，采用干砌卵石護(hù)坡，壩腳1 896 m高程以下設(shè)有排水棱體。主壩防滲體在高程1 932.5 m以下為壤土心墻加混凝土防滲墻，混凝土防滲墻距壩軸線上游25.1 m，墻頂高程1 932.5 m，墻體厚度100 cm，底部穿透壩基砂卵礫石層，深入基巖約0.5 m，斷層帶等不良基礎(chǔ)深入5 m左右。高程1 932.5 m以上為壤土斜墻，除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)采用的混凝土面板加壤土斜墻的方案，現(xiàn)面板已失去防滲作用，上游混凝土板僅可視為護(hù)坡。

2.1.3 滲透穩(wěn)定復(fù)核。本次滲透穩(wěn)定復(fù)核成果（表2）。經(jīng)復(fù)核，主壩滲透穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

表2 大壩關(guān)鍵部位滲透比降計(jì)算成果表

2.1.4 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核。本次用主壩最大斷面0+469.80進(jìn)行了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算（表3）。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，目前南營(yíng)水庫(kù)壩前淤積高程為1 922 m。針對(duì)壩體淤積情況對(duì)壩體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算（表4）。

表3 大壩壩坡靜力抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

表4 大壩上游壩坡靜力抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

分析計(jì)算結(jié)果表明，主壩在正常運(yùn)用條件及非常運(yùn)用條件下的上、下游壩坡靜力抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求值，大壩上、下游壩坡靜力抗滑穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。主壩復(fù)核結(jié)果，主壩壩頂高程符合現(xiàn)行規(guī)范要求，主壩壩體結(jié)構(gòu)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。主壩現(xiàn)狀防滲體結(jié)構(gòu)在高程1 932.5 m以上可視為壤土斜墻，主壩面板已失去防滲作用，僅可作為上游護(hù)坡使用。主壩滲透穩(wěn)定符合現(xiàn)行規(guī)范要求，主壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.2 副壩復(fù)核

南營(yíng)水庫(kù)副壩長(zhǎng)度388 m，壩頂高程1 943 m，防浪墻頂高程1 944 m，與主壩分界線為老輸水洞。副壩上游坡基本為壤土斜墻防滲，干砌石護(hù)面，坡比1∶2.75，厚度40 cm。副壩下游坡為壤土山體，山體高度除部分低于1 943 m外，其余部位均高于壩頂高程?；诂F(xiàn)存資料，對(duì)副壩上游壩坡進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001規(guī)定，大壩計(jì)算采用簡(jiǎn)化畢肖普法，滑裂面形狀采用圓弧滑裂面。計(jì)算結(jié)果如表5。

表5 壩體穩(wěn)定計(jì)算成果表

計(jì)算結(jié)果表明，副壩上游坡滿足穩(wěn)定要求。副壩基礎(chǔ)為右岸三級(jí)階地前緣陡坡經(jīng)開(kāi)挖的砂卵石斜坡，上部土層為黃土狀亞砂土，室內(nèi)試驗(yàn)天然狀態(tài)下滲透系數(shù)2×10-4cm/s。亞砂土下部為砂卵石，基巖為灰綠色、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖互層夾薄煤層。根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)，完整的基巖基本不透水，即使斷層破碎，影響帶內(nèi)滲透性也不大，單位吸水率0.0027～0.0493 L/min·m，可視為相對(duì)不透水層。副壩基巖頂面起伏，為階地古河槽形態(tài)，基巖高程1 916～1 927 m，沿副壩軸線至基巖出露處總長(zhǎng)約430 m。

經(jīng)過(guò)勘測(cè)，副壩段壤土層下游沙礫石層，厚度15 m左右，高程1 918～1 933 m左右，是副壩滲漏的主要原因。當(dāng)水庫(kù)正常蓄水位在1 938 m時(shí)，推薦的防滲線在無(wú)防滲設(shè)施的前提下，估算全斷面的滲漏量為15 863 m3/天，滲漏損失嚴(yán)重，必須采取防滲漏工程措施。

水庫(kù)副壩滲漏是影響水庫(kù)安全運(yùn)行的主要問(wèn)題。形成副壩滲漏的主要原因：①原副壩壤土斜墻防滲體系設(shè)計(jì)厚度不夠，壤土斜墻設(shè)計(jì)厚度只有2 m左右，水力坡降不滿足規(guī)范要求。②壤土斜墻后無(wú)過(guò)濾層，導(dǎo)致壤土斜墻細(xì)顆粒被帶走，進(jìn)一步降低了壤土斜墻的防滲性能，導(dǎo)致壩面出現(xiàn)塌坑。③壤土斜墻基礎(chǔ)未做到基巖，存在滲漏通道。④古河床厚層砂礫石的存在，加劇了副壩的滲漏量。副壩復(fù)核結(jié)論：副壩上游壩坡滿足穩(wěn)定要求，副壩防滲體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，滲透穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，正常高水位時(shí)，估算滲漏量為15 863 m3/天。

3 工程除險(xiǎn)加固措施

3.1 主壩除險(xiǎn)加固措施

3.1.1 砼基座與面板錯(cuò)縫處理。依據(jù)主壩結(jié)構(gòu)復(fù)核結(jié)果，現(xiàn)狀混凝土面板僅起到上游護(hù)坡的作用，故按護(hù)坡結(jié)構(gòu)處理。具體為：在面板距基座下游50 cm位置，每1.2 m打砂漿注漿孔，孔深25 cm，孔徑45 mm，用不大于0.1 MPa注漿壓力將M10砂漿注入面板下部空腔，使之底部密實(shí)。將基座外表面、面板按照1：5的坡比進(jìn)行鑿除，深度5～8 cm。清洗鑿除面，用C50環(huán)氧樹(shù)脂砂漿對(duì)鑿除部位進(jìn)行修補(bǔ)。

3.1.2 左岸防浪墻裂縫處理。主壩左岸靠近壩肩部位，由于靠近左壩肩，施工時(shí)機(jī)械設(shè)備無(wú)法靠近，造成該部位上游防滲斜墻土層碾壓不密實(shí)，隨著上游防滲斜墻沉降造成防浪墻底產(chǎn)生不均勻沉降，最終形成防浪墻張性裂縫。目前壩體沉降已趨于穩(wěn)定，裂縫不再發(fā)展。除險(xiǎn)加固時(shí)，拆除該20 m防浪墻，在壩頂用M7.5砂漿找平后，重新砌筑防浪墻。

3.2 副壩防滲措施

依據(jù)南營(yíng)水庫(kù)右岸副壩段的地質(zhì)條件，經(jīng)過(guò)多方案分析比較，為徹底解決副壩防滲問(wèn)題，推薦采用砼連續(xù)防滲墻方案。副壩0+000～0+163段基巖高程介于1 924～1 915 m，該段已有防滲墻，防滲墻入巖100 cm，防滲墻頂高程1 937.5 m，在高程1 936.5 m以上采用壤土心墻防滲，副壩0+000～0+163段防滲體系完整。副壩0+163～0+296段地面高程介于1 943～1 950 m，基巖高程介于1 915～1 918 m，防滲墻伸入基巖0.5～1 m，防滲墻頂高程介于1 943～1 945 m，該段成墻面積3 940 m2。副壩0+296～0+395段地面高程介于1 950～1 952 m，基巖高程介于1 918～1 913 m，防滲墻伸入基巖0.5～1 m，防滲墻頂高程1 945 m，該段成墻面積3 060 m2。合計(jì)防滲墻體面積7 000 m2。

防滲墻0+200后，地面高程均高于1 945 m。為了方便砼防滲墻的施工，需要對(duì)0+200～0+395段進(jìn)行平整或開(kāi)挖處理。因砼防滲墻施工需要8 m寬平臺(tái)，為此確定開(kāi)挖原則：平臺(tái)高程1 945 m，粉積沙壤土開(kāi)挖邊坡系數(shù)1：1.25，開(kāi)挖棄料拉運(yùn)至水庫(kù)管理房后的溝道。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)南營(yíng)水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固，可以有效解決南營(yíng)水庫(kù)存在的主要問(wèn)題：減少副壩滲漏損失，提高水資源的利用率。水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固后，消除了工程隱患，滿足了設(shè)計(jì)要求，其蓄水位達(dá)到設(shè)計(jì)正常高水位。由于水庫(kù)蓄水容積及調(diào)蓄能力的增加，水庫(kù)具備了防洪攔洪及調(diào)蓄的作用，可抵御百年一遇之洪水，為水庫(kù)下游的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可靠保證，確保了下游人民的生命財(cái)產(chǎn)及生產(chǎn)安全，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。