象山水庫大壩加固設(shè)計(jì)綜述

王振田，王 成

( 黑河象山水電廠，黑龍江 黑河164300)

1 工程概況

象山水庫是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖和旅游環(huán)保的大(2) 型綜合水利樞紐工程，位于黑龍江支流法別拉河中上游，據(jù)黑河市區(qū)72 km。水庫大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，于1992年10月動工修建，1996年8月竣工蓄水。壩址以上控制流域面積1 972 km2，總庫容3.34 億m3，最大壩高50.7 m。校核洪水位284.2 m，設(shè)計(jì)洪水位282.6 m，正常蓄水位282.0 m，正常蓄水位庫容2.91 億m3，死水位268.0 m，死水位庫容1.01 億m3，興利庫容1.9 億m3。電站裝機(jī)3 臺，總裝機(jī)容量 1.8 萬kW，多年平均發(fā)電量4 130 萬kW·h，按以水定電的方式承擔(dān)我省北部地區(qū)的調(diào)峰任務(wù)。

2 大壩存在的主要問題

1) 大壩堆石體設(shè)計(jì)干密度偏低，孔隙率偏大，壩體填筑壓實(shí)失控，填筑質(zhì)量差，致使壩體變形過大，不能有力支撐心墻。

2) 下游坡一級馬道出現(xiàn)的異常出水點(diǎn)，表明該部位瀝青混凝土心墻已經(jīng)破壞，任其發(fā)展，將在此部位產(chǎn)生機(jī)械管涌。下游壩腳出水點(diǎn)多處出現(xiàn)渾水也應(yīng)該引起重視。

3) 目前局部壩體浸潤線過高，壩體抗滑穩(wěn)定安全性將顯著降低。壩上游防浪墻底部漿砌塊石產(chǎn)生幾乎貫通全壩長的縱向裂縫，防浪墻明顯向下游位移，下游壩面隆起，高程259.40m 馬道出現(xiàn)異常滲水等，這些現(xiàn)象很可能是滑坡的先兆，應(yīng)該引起注意。

4) 本工程病險(xiǎn)明顯，且逐年惡化，必須盡快采取除險(xiǎn)加固措施。

3 大壩加固措施設(shè)計(jì)

在原瀝青混凝土心墻上游側(cè)的3 m寬過渡層中，設(shè)置一道塑性混凝土防滲墻，作為新的防滲體，其中心線距瀝青混凝土心墻中心線2.5 m。防滲墻樁號為0 +141.00 m ～0+426.00 m，全長為286 m。

防滲墻由槽板式混凝土防滲墻和澆筑式混凝土防滲墻組成，279.0 m高程以下為槽板式混凝土防滲墻，279.0 m高程以上采用立模澆筑式混凝土防滲墻加高到設(shè)計(jì)高程，防滲墻厚均為80 cm。

壩基防滲采用帷幕灌漿，通過在防滲墻內(nèi)預(yù)埋的灌漿管，進(jìn)行基巖灌漿和補(bǔ)灌，帷幕灌漿為單排孔，孔距2 m，最大孔深30 m。

在新建塑性防滲墻與原瀝青心墻之間的過渡層中進(jìn)行充填灌漿，提高對防滲墻的支撐強(qiáng)度。

大壩防滲體系由塑性混凝土防滲墻與防滲帷幕共同組成。

在下游壩殼高程279.0 m、259.4 m高程設(shè)置24個(gè)排水減壓孔，排水孔孔深達(dá)到壩基砂卵石層，最大孔深51 m。壩體排水孔孔徑30 cm，孔內(nèi)下花管、回填均勻碎石。

此外，還進(jìn)行了上下游坡的加固和壩頂結(jié)構(gòu)的重建工作等。

3.1 混凝土防滲墻設(shè)計(jì)

防滲墻平面布置在壩體樁號0 + 141.00 m ～0 +426.00 m，沿壩軸線方向全長為286 m。右岸與岸坡相接，左岸設(shè)置兩個(gè)連接段分別與原瀝青墻和漿砌石重力壩段的防滲墻銜接。

防滲墻由槽板式混凝土防滲墻和澆筑式混凝土防滲墻組成，布置在瀝青混凝土心墻上游側(cè)砂礫石過渡層中，根據(jù)瀝青心墻上游過渡料的級配、施工時(shí)可能出現(xiàn)的壩料塌滑量、瀝青心墻底部結(jié)構(gòu)及變形情況，確定的防滲墻中心線在瀝青心墻中心線上游1.25 m。

防滲墻底部通過原瀝青心墻底板，嵌入弱風(fēng)化巖石0.8 m。澆注式防滲墻頂部至283.80 m，為加強(qiáng)壩體防滲墻與壩頂結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)性，將防滲墻下游面與壩頂防浪墻上游面相接，防滲墻與防浪墻之間設(shè)置頂部嵌縫柔性止水和側(cè)面銅止水。

在防滲墻墻身預(yù)埋灌漿管，以便對防滲墻底部與基巖接觸部位和基巖進(jìn)行帷幕灌漿。

為適應(yīng)壩體變形，槽板式防滲墻墻體材料均采用塑性混凝土。塑性混凝土防滲墻厚度的確定，主要取決于墻體混凝土的允許水力比降和機(jī)械設(shè)備能力。本工程混凝土防滲墻承受的最大水頭46.50 m，取允許水力比降60，則防滲墻厚度取0.8 m可滿足滲透比降要求。

結(jié)合壩體、墻體應(yīng)力應(yīng)變分析計(jì)算、塑性混凝土配合比試驗(yàn)并參考現(xiàn)有工程實(shí)例擬定塑性混凝土墻設(shè)計(jì)指標(biāo)為:容重≥21.5 kN/m3，抗壓強(qiáng)度R28 ＞3 MPa ～5 MPa，彈性模量E28=500 MPa ～800 MPa，滲透系數(shù)K28≤1 ×10－7cm/s，抗折強(qiáng)度T28≥1.5 MPa，允許滲透比降＞60。

3.2 壩基防滲處理

本次設(shè)計(jì)按規(guī)范將灌漿帷幕加深至5 Lu界限下3 ～5 m，新的壩基帷幕軸線和新建的混凝土防滲墻軸線共線，共同組成完整的防滲系統(tǒng)。在樁號0 +141 ～0 +4456 m對原有帷幕灌漿進(jìn)行加深和補(bǔ)灌，具體布置在樁號0 +223 m ～0 +248 m 灌漿加深10 ～30 m，在樁號0 +248 ～0 +356 m灌漿加深30 m，在樁號0 +356 m ～0 +407 m灌漿加深30 ～10 m。此外，對原有帷幕灌漿0 +141 ～0 +442 m不合格段及右壩頭0+442 ～0 +456 m的漏灌14 m段進(jìn)行補(bǔ)灌。帷幕灌漿采用單排孔，標(biāo)準(zhǔn)孔距2.0 m，采用在槽板式塑性混凝土防滲墻內(nèi)預(yù)埋灌漿灌方式進(jìn)行施工。實(shí)施中基巖灌漿帷幕平均加深了10 ～25 m。

經(jīng)復(fù)核壩基防滲處理符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，滿足基礎(chǔ)防滲要求。

［1］金偉，王文波，等. 黑龍江省黑河市象山水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］. 長春:中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2004.

［2］王仁鐘，李君純，等. 黑河市象山水電廠水庫樞紐工程蓄水安全鑒定與評價(jià)報(bào)告［R］. 北京:水利部，交通部，電力工業(yè)部，南京:南京水利科學(xué)研究院，2003.

［3］陜西省水利水土保持廳，陜西機(jī)械學(xué)院水電學(xué)院. SLJ01—88土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)準(zhǔn)則［S］. 陜西省水利水土保持廳，陜西機(jī)械學(xué)院水電學(xué)院，1988.

［4］佟偉. 象山水庫大壩帷幕灌漿質(zhì)量的分析和施工要點(diǎn)［J］. 黑龍江水利科技，2006，34(2) :95－97.

［5］王振田，王成. 象山水庫除險(xiǎn)加固帷幕灌漿工程及質(zhì)量評價(jià)［S］. 黑龍江水利科技，2011，39(6) :114－115.