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摘要：以某山區小型水庫為工程實例，針對水庫存在壩體局部滲漏、安全儲備不足、泄洪不暢等現狀問題，對水庫壩體在不同工況下進行穩定性計算分析。根據計算結果，結合壩體、壩基土質透水情況，提出了采用壩體防滲墻及壩基卵石層高壓擺噴的加固設計方案，控制壩體內水的滲透，同時加高加寬壩頂、修復泄洪道，并增加壩體變形、水壓等監測項目動態指導。該設計思路可為類似水庫加固除險工程提供借鑒和參考。

關鍵詞：水庫；加固；壩體；穩定性

計算山區丘陵地帶，水庫是當地居民農業灌溉的重要保證，也是水電產業的重要來源[1]，水庫大壩的設計關系到水庫建設成本及其安全運行，進而影響到民生。大壩的穩定是水庫安全運營的前提，近年來，國家對運營水庫定期進行安全鑒定，對存在失穩風險的水庫進行安全加固，在水庫除險加固、穩定性驗算等方面，前人已做了一定工作[2]。但是，在特定山區地質相對復雜的地區，水庫的安全加固設計仍需要完善，加強設計的針對性。本文以華南某山區水庫為例，對其卵石壩基的不利條件及現狀問題，通過不同工況的穩定分析，對該水庫加固設計分析，采用防滲墻控制壩體滲流等除險措施，設計思路可為類似水庫加固提供借鑒。

一、工程概況

華南山區某水庫集雨面積6.6km2，水庫正常蓄水位71.20m，相應庫容490萬m3，設計洪水位為73.55m，相應庫容為594萬m3，校核洪水位為74.41m，相應庫容632萬m3，根據《防洪標準》（GB50201-2014）和《水利水電工程等級劃分和洪水標準》（SL252-2000），本水庫屬于小（1）型，工程等級為Ⅳ等，主要建筑物為4級，次要建筑物為5級，臨時建筑物為5級；防洪標準按50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核。水庫主要建筑物包括：均質土壩1座、最大壩高39m，壩頂長300m；溢洪道1座，為開敞式駝峰堰；涵管1條，為φ800mm砼管。水庫的主要用途為雨季蓄水及農田灌溉。

二、水庫現狀分析

1．水庫壩體現狀存在問題

（1）壩體填料主要為粘土質砂，滲透性較強，局部滲漏較嚴重，壩頂高程未達到防洪要求。（2）壩基大多與第四系風化殘積層直接接觸，局部與強透水的中砂、砂卵石層接觸，其滲透性較大，大壩下游壩腳現狀為濕地，植被非常茂盛，存在滲漏安全隱患。（3）水庫使用期，大壩未設置變形、測壓管等觀測設施，無法掌握壩體變形發展情況。2．溢洪道現狀主要存在問題（1）控制段不滿足防洪要求，泄槽邊墻墻頂高程不滿足規范要求；（2）泄槽出口約20m范圍內被堵塞，嚴重阻水；下游河道植被茂盛，影響行洪。經初步分析，該水庫已數年未加固處理，建設初期水庫大壩清基不徹底，存在透水層；壩體內局部有水存留，持續的滲流影響壩體的安全；局部壩體寬度、高度不夠。因此，有必要對該水庫壩體進行穩定核算，進行必要的加固設計。

三、壩體穩定性計算

1．工程地質及計算參數

該水庫地質情況比較復雜，主要因為壩體內部土體為粘土質砂，局部壩基為卵石，均為透水性較好的土層，容易形成穩定滲流，對水庫大壩穩定不利。本次穩定性計算，壩體及壩基土體的物理力學指標采用勘察報告中的建議值，并根據經驗適當修正。

2．計算工況

根據《碾壓式土石壩設計規范（DL/T5395-2007）》相關要求及水庫等級實際情況[3]，選取計算工況條件如表2所示。計算斷面選擇水庫壩體最具代表性的主斷面，壩基為卵石層；地震工況按該區域地震動峰值加速度0.05g考慮。

3．壩體穩定性計算結果

采用GeoStudio中Slope模塊進行壩體穩定性計算分析，壩體形成穩定滲流期采用有效應力法，水位驟降期穩定計算采用總應力法，各種工況計算結果如圖1~圖4所示。根據壩體抗滑穩定安全系數結果，基本滿足規范要求，但安全儲備稍顯不足，應控制壩體內滲流沖刷，減少穩定身體對壩體的影響，保證壩身的密實度，水庫大壩的加固設計應立足于此點進行。

四、水庫加固設計

1．壩體防滲墻設計

（1）壩體粘土質砂層壩體粘土質砂層進行劈裂灌漿，壩體劈裂灌漿均采用水泥粘土漿，其中水泥含量控制在15%~20%范圍內，泥漿容重應控制在1.6g/cm3左右。成孔均按隔孔跳打方式進行，孔徑采用60mm，孔深必須達到設計深度。灌漿時，應先對每序孔輪灌，采用“少灌多復”的方法。每次最大灌漿量根據試驗情況及設計要求控制，灌漿次數應通過試驗確定，建議每孔灌漿次數大于5次。（2）卵石層中間壩段壩基存在卵石層部位進行高壓擺噴灌漿方法。采用三管法，灌漿噴射擺角為35°，鉆孔傾斜率不超過1%。高壓噴射灌漿均采用水泥漿，其水灰比可為0.6~1.0，漿液密度應控制在1.6g/cm3?？讖綉笥趪娚涔芡鈴?0mm以上，孔深須超過設計深度0.3m。根據類似工程經驗[4]，高壓擺噴施工時應注意漏漿、串孔、終孔等問題。水庫壩體主斷面設計圖如圖5所示。

2．溢洪道加固設計

溢洪道不能滿足泄洪需求的應拆除重建；局部淤積嚴重，雜草叢生，應清淤，清雜草。其它段采用C20砼墻加高側墻。

3．監測設計

水庫無監測設施，本次設計增加位移監測及測壓管監測，定期觀測，掌握壩體位移及壩體內水滲流情況，為水庫安全運營提供合理性建議。

五、結論與建議

（1）對于山區水庫，當大壩下游壩腳現狀為濕地，植被較茂盛，壩體可能存在泄漏安全隱患，應進行加固除險設計。（2）采用防滲墻加固壩身，可控制壩體內水的滲透貫通；高壓擺噴灌漿加固壩基卵石層，一方面防止水體在壩基層形成滲流沖刷，另一方面避免水體繞過上部防滲墻進入壩體。（3）對地質相對復雜的水庫安全加固設計，壩體穩定性計算應考慮多種工況，最小抗滑安全系數在滿足規范的前提下，應預留一定安全儲備。

參考文獻

[1]李興燦.水庫大壩設計及穩定分析[J].陜西水利，2017，6：87-88.

[2]孛永平，甘磊.申村水庫大壩除險加固工程設計[J].水利與建設工程學報，2011，2（9）：80-84.

[3]碾壓式土石壩設計規范（DL/T5395-2007）.[4]林樹文.高壓擺噴技術在病險水庫大壩防滲中的設計與施工[J].中國水運（下半月），2015，1（15）：168-169.

作者：王傳志 單位：濟寧市水利工程施工公司