胡家墳水庫病險原因與除險加固措施

尹 蕾

（云南省曲靖市水務(wù)局 655000）

1 工程概況

胡家墳水庫是一座以灌溉、供水為主，兼顧防洪的綜合利用?。?）型水庫，始建于1958年4月，1959年12月建成并投入運行，2008年10月～2009年3月進(jìn)行了除險加固處理。胡家墳水庫位于曲靖市麒麟?yún)^(qū)茨營鄉(xiāng)胡家墳村，地處珠江流域西江水系南盤江上游支流龍?zhí)逗釉搭^，水庫控制流域面積256.0km2，總庫容117.6萬m3。其中，地表集水面積35.0km2，伏流集水面積221.0km2。地表主河道長2.33km，平均坡度25.8‰。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程1922.3m，設(shè)計最大壩高18.6m。壩軸線長146.2m，壩頂寬4.6m。工程等別為四等4級建筑物，校核洪水位1921.92m，設(shè)計洪水位1921.30m，正常蓄水位1921.10m，死水位1909.80m。興利庫容93.12萬m3，調(diào)洪庫容1.74萬m3，死庫容10.23萬m3。溢洪道為河岸式漿砌石正槽有閘溢洪道，位于大壩右岸，長106m，堰型為實用堰，堰頂高程1919.80m，堰寬8m、高2m，最大下泄流量29.08 m3/s。

2 病險原因

2.1 壩體、壩基和兩壩肩滲漏嚴(yán)重

胡家墳水庫壩體施工處于“大躍進(jìn)”時期，工程建設(shè)重進(jìn)度、輕質(zhì)量，屬典型的“三邊”工程。受時代限制，沒有專業(yè)的施工隊伍，施工主要由受益區(qū)各公社、大隊、生產(chǎn)隊組織群眾完成，上壩土料靠人挑馬馱，鋪土厚度不均勻，拖拉機牽引石碾碾壓，導(dǎo)致上壩土料難以控制、碾壓難以密實，壩土在垂直及水平方向上極不連續(xù)，有松散夾層存在?，F(xiàn)場鉆探顯示，筑壩土料為壩址區(qū)出露的白云質(zhì)灰?guī)r全—強風(fēng)化物及殘坡積層。壩體上部6.5～11.5m 之間壩土的滲透系數(shù)為 2.3～7.4×10-5cm/s，透水性較弱，屬弱透水層；壩體下部及接觸帶滲透系數(shù)為4.6×10-4～8.6×10-3cm/s，透水性較強，屬中等透水層，存在壩體及接觸帶滲漏問題。筑壩土料粒徑d<0.075mm的顆粒含量49.0%～78.6%，臨界水力比降Jcr為0.98，允許水力比降J允許僅為0.49，有產(chǎn)生流土破壞的可能性。壩基表部覆蓋有厚0～3.0m的沖、洪積淺灰、灰色粘土，含礫粘土層的滲透系數(shù)K=3.6×10-2cm/s，屬強透水層；下伏基巖強風(fēng)化巖層厚2.5～20m，透水率為57.69～90.48Lu，屬中等透水層；斷層破碎帶厚3.0～5.0m，透水率為98.43～124.69Lu，屬強透水層，大壩壩基存在滲漏問題。左壩肩巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，風(fēng)化強烈，全—強風(fēng)化層厚30～35m，透水率為21.42～73.25Lu，屬中等透水層，存在左壩肩繞壩滲漏問題；右壩肩巖體全—強風(fēng)化層厚35～40m，透水率為64.26～90.48Lu，屬中等透水層，存在右壩肩繞壩滲漏問題。

2.2 大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)低

胡家墳水庫大壩屬4級建筑物，大壩安全鑒定按30年一遇洪水設(shè)計、300年一遇洪水復(fù)核。經(jīng)大壩抗洪能力復(fù)核，水庫在校核洪水標(biāo)準(zhǔn)P=0.33%時，壩頂高程1922.57m,比現(xiàn)狀壩頂高程1922.3m超出0.27m，設(shè)計洪水P=3.33%時，復(fù)核壩頂高程1922.23m，說明現(xiàn)狀大壩只能抵御30年一遇的洪水，不能抵御300年一遇校核洪水。是由于當(dāng)時施工不規(guī)范、壩基清基不徹底、壩體在運行期發(fā)生不均勻沉陷和蠕動變形所致。

2.3 溢洪道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，不滿足泄流能力

胡家墳水庫溢洪道斷面尺寸偏小，且已支砌好的邊墻、底板漿砌石表層風(fēng)化剝落嚴(yán)重，高低不平，部分被沖毀，陡坡段被洪水沖成深11m、寬16m的深槽，嚴(yán)重影響溢洪道過流，且危及大壩安全?，F(xiàn)狀最大過流29.08m3/s，不能滿足復(fù)核下泄洪水47.93m3/s。

2.4 庫區(qū)淤積嚴(yán)重

庫區(qū)分布灰、灰白色泥晶骨屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等，巖體巖質(zhì)軟弱，抗風(fēng)化能力弱，呈中厚層狀，性脆、巖溶發(fā)育，風(fēng)化層厚度較大，一般為2.5～20m。地表大部分為第四系殘坡積物覆蓋，抗沖刷能力弱，流域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，森林覆蓋率低，加大了水庫的泥沙輸入量。胡家墳水庫庫區(qū)來水除大氣降水外，以伏流補給為主。由于巖溶具有明顯的垂直分帶性，越往深部巖溶現(xiàn)象明顯減弱，巖層的透水性也隨之減弱。由于大氣降水在滲入巖層及地下水伏流段在運動過程中，水流受到地形、巖層以及溶隙走向的制約，加之補給區(qū)高遠(yuǎn)、滲流路徑長，地下水難以暢流，造成大雨過后，泉點含大量泥沙挾帶入庫。

3 除險加固措施

3.1 壩體、壩基和兩壩肩滲漏處理

除險加固設(shè)計是保持現(xiàn)有壩頂高程1922.30m不變，采用帷幕灌漿進(jìn)行處理，對大壩壩體和壩基接觸帶、壩基、兩壩肩及結(jié)合部進(jìn)行整體防滲加固，在壩體中建立整體連續(xù)防滲體。

a.帷幕灌漿布置。胡家墳水庫大壩軸線長146.2m，設(shè)計灌漿軸線向上游偏離壩軸線0.5m，灌漿孔單排布置，孔距2.0m，帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法，分三序孔進(jìn)行輪灌，采用常規(guī)充填式灌漿?；鶐r內(nèi)防滲帷幕厚度為1.4～1.6m，設(shè)計中共布置灌漿孔101孔，一序孔及二序孔各25孔，三序孔51孔。灌漿軸線總長200m。

b.帷幕灌漿邊界確定。灌漿孔底界伸入基巖的相對不透水層（透水率q≤10Lu)5m。防滲體頂界為水庫正常蓄水位（1921.1m）與兩壩肩結(jié)合部交線，防滲體全長200m。

c.灌漿材料。壩體部分采用水泥粘土漿灌注，基巖部分（含基巖接觸帶）用純水泥漿灌注。灌漿水泥采用P32.5普通硅酸鹽水泥。

d.灌漿工藝。灌漿先用稀漿，3～5min后逐漸加稠漿液，當(dāng)某一級的漿液灌注量已達(dá)或超過400L，而灌漿壓力及漿量無改變或變化不明顯時，應(yīng)改變施工措施，提升一級，采用濃漿灌注。在規(guī)定的設(shè)計壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注60min或注入率不大于1.0L/min時，繼續(xù)灌注90min，灌漿即可結(jié)束。灌漿孔采用分段壓力灌漿法封孔，檢查孔采用置換和壓力灌漿法封孔。

e.灌漿方法及灌漿壓力控制?；鶐r帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法，分三序孔進(jìn)行輪灌，首先對Ⅰ序孔用“少灌多復(fù)”的方法，再進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ序孔灌注，灌漿段長取5.0m，但對基巖和接觸帶需單獨一段灌注。

3.2 壩體防洪標(biāo)準(zhǔn)低、溢洪道泄洪能力不足的處理

胡家墳水庫壩頂高程不滿足規(guī)范要求、溢洪道泄洪能力不足，采取擴(kuò)建老溢洪道、降低溢洪道底板高程的方法，在溢洪道控制段設(shè)弧形閘門，控制調(diào)度下游工農(nóng)業(yè)用水，有效泄洪。

a.降低溢洪道底板高程的優(yōu)點。滿足溢洪道過流要求；保證在校核洪水工況下，滿足壩體防洪要求；溢洪道高程降低，降低地下水的出逸點，增加庫區(qū)地下水的出流，排除洪水挾帶的大量泥沙。

b.溢洪道布置。擴(kuò)建溢洪道軸線走向和老溢洪道軸線走向一致，堰型為寬頂堰，堰頂高程1911.80m。溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段、消力池和海漫段四部分組成，全長136.5m。其中，引水渠段長16.5m，高11.4m?？刂贫伍L10m，寬4m?？刂贫卧O(shè)交通橋，設(shè)4m×2m的弧形閘門一套，閘頂新建啟閉機房。泄槽段長60m，底寬為4m，邊墻由1.8m漸變?yōu)?.6m，底板厚40cm。消力池段長20m，寬4m，底部高程1900.59m；池深2.5m，邊墻高5.6m，底部厚50cm?？刂贫?、泄槽段和消力池段底板、邊墩均采用C20鋼筋混凝土現(xiàn)澆。海漫段長30m，矩形斷面，凈寬由4m漸變?yōu)?m，邊墻由3.1m漸變?yōu)?m，邊墻采用M7.5漿砌石支砌、M10水泥砂漿抹面，邊墻頂寬0.5m，頂部設(shè)6cm厚的C15混凝土壓頂，底板采用20cm厚的C20鋼筋混凝土，下層采用30cm厚的M7.5漿砌石。

3.3 庫內(nèi)淤積處理

庫內(nèi)四周硬化的淤泥采用挖機開挖清除，其余部分采用水力沖挖，由新建的溢洪道排泄至下游河槽。正常運行期庫內(nèi)淤泥在保證不影響蓄水條件下，采取提升溢洪道閘門，通過水流沖力引沙入河，減輕庫內(nèi)淤積。

4 結(jié)語

胡家墳水庫于2008年10月開始實施除險加固，于2009年3月完工，現(xiàn)已投入正常運行，除險加固效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目的，徹底治理了病險。除險加固后提高了大壩安全運行能力，解決了庫內(nèi)泥沙淤積問題，增加庫容17.6萬m3，保障了下游茨營鄉(xiāng)10個村委會、64個自然村3.6萬余人的生活用水和800hm2水田、1000hm2旱地的抗旱、栽插點種用水，以及對黃羅公路、越州鋼鐵廠等的防洪保護(hù)任務(wù)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。