喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工與技術(shù)分析

艾木都力·吾守爾

（新疆水利水電科學(xué)研究院 新疆 烏魯木齊 830049）

1 工程概況

喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)位于疏勒縣塔孜洪鄉(xiāng)以東、縣林場(chǎng)以西，英爾里克鄉(xiāng)以北，距疏勒縣城約12km，地理位置在東經(jīng)76°08′55″～76°14′15″，北緯39°17′17″～39°19′14″。工程是對(duì)原有的水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，該水庫(kù)屬于三類水庫(kù)，由于設(shè)計(jì)、施工、管理的原因，始終存在各種問(wèn)題，長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，急需除險(xiǎn)加固。本次除險(xiǎn)加固工程不改變現(xiàn)有工程規(guī)模，只是解除水庫(kù)的病險(xiǎn)情，并按規(guī)范要求達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使其安全運(yùn)行。

2 水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工

對(duì)喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工，其主體工程主要包括兩個(gè)方面，一是壩體防滲加固，二是對(duì)于有可能發(fā)生地震液化壩段的處理?；臼┕ち鞒虨椋簤误w清基→壩體填筑→壩坡兩布一膜的鋪設(shè)→砼施工→土緩坡填筑→壩后排水溝施工→無(wú)紡布鋪設(shè)→沖溝回填→壩后蓋重施工。主體工程施工主要包括下述兩方面：

2.1 清基

壩體迎水坡面的清基工作主體采用機(jī)械施工，并輔以人工將雜物清除，施工效果要達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。迎水坡面在1260.50 m以下的部位修整為1∶8.0的土緩坡，1260.5 m以上的部分坡度控制為1∶3.5或1∶6。背水坡面人工修整壩坡比為1∶3.0，坡度控制個(gè)別地段要輔以人工修整，采用人工清基，并用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。部分壩段壩頂寬度需要由原來(lái)的3.0 m加寬至6 m。

2.2 填筑

壩面填筑平均約0.5 m的厚度，混凝土的施工方法是：首先通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定土層厚度和碾壓遍數(shù)，碾壓設(shè)備采用羊角碾。運(yùn)土物料運(yùn)輸車沿壩運(yùn)輸，但應(yīng)根據(jù)料場(chǎng)先遠(yuǎn)后近的原則卸在施工段，使運(yùn)輸土料土丘分布直徑為2 m。壩體填土先用推土機(jī)平整，然后根據(jù)壓實(shí)試驗(yàn)方法確定選定的卷數(shù)和鋪設(shè)土壤厚度。壩體加寬及土緩坡土料填筑采用裝載機(jī)挖裝自卸汽車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，采用推土機(jī)平整，并通過(guò)人工輔助，用羊角碾碾壓密實(shí)。

3 工程技術(shù)分析

在工程施工之前需要對(duì)水庫(kù)大壩的工程地質(zhì)進(jìn)行充分的調(diào)查了解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行體壩基滲漏量、壩體碾壓質(zhì)量分析、壩基土滲透變形以及壩基液化等方面的分析計(jì)算，確定出最優(yōu)的施工設(shè)計(jì)方案，從而保證工程的質(zhì)量。下面簡(jiǎn)要對(duì)其中幾個(gè)可能會(huì)直接對(duì)工程質(zhì)量造成影響的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

3.1 壩體壩基滲漏計(jì)算

喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)壩體與壩基常年都有比較嚴(yán)重的滲漏情況，個(gè)別區(qū)段出現(xiàn)大面積積水的現(xiàn)象，現(xiàn)估算水庫(kù)壩基滲漏量。滲漏量計(jì)算按下列公式進(jìn)行：

Q＝BKHqr

式中，Q——滲漏量，m3/a；

B——壩基含水層滲漏段長(zhǎng)度，m；

K——滲透系數(shù)，m/d；

H——透水層厚度，m；

qr——引用流量，取0.462。

經(jīng)過(guò)初步計(jì)算水庫(kù)每天的滲漏量Q每天為6.41萬(wàn)m3，全年滲漏量為1154.60萬(wàn)m3。根據(jù)實(shí)際調(diào)查研究，檢查發(fā)現(xiàn)工程大壩壩段樁號(hào)為S 2+600～S 1+315和N 0+535～N 4+600之間的部位，并不存在很明顯的風(fēng)浪淘刷壩體現(xiàn)象。而在風(fēng)浪的作用下，大壩前坡的壩段有較為嚴(yán)重的坍塌現(xiàn)象，以致在大壩正常水位線以上的部位形成了陡坎。壩后壩體浸潤(rùn)線出溢點(diǎn)過(guò)高，一般發(fā)生在壩后坡積水水面以上1 m左右。在樁號(hào)N 2+000～N 3+400壩后出現(xiàn)沼澤地，自后壩坡角向外100m范圍內(nèi)形成0.5m～1.0m深的水面，經(jīng)計(jì)算壩后年滲漏量約1154.60萬(wàn)m3。為了解決上述問(wèn)題，可在壩前設(shè)置砼阻滑墻，砼護(hù)坡和復(fù)合土工膜及增設(shè)1∶8的土緩坡。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)做動(dòng)探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和計(jì)算分析，具有發(fā)生液化可能的壩段樁號(hào)為S 1+100～N 0+500、N 1+000～N 4+600，其液化等級(jí)為輕微液化，液化指數(shù)I l E=0.08～0.73。為了解決上述問(wèn)題在壩后增設(shè)貼坡排水和蓋重及排水措施防止壩基產(chǎn)生液化現(xiàn)象。

表1 壩體填筑土料的物理力學(xué)指標(biāo)及性質(zhì)

表2 壩體壩基滲流量計(jì)算

表3 水力坡降計(jì)算結(jié)果

3.2 壩基土滲透變形分析

喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)壩基所揭露的巖層主要為粉質(zhì)砂壤土、粉砂層以及細(xì)砂層，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)以細(xì)顆粒含量指標(biāo)Pc來(lái)分析和判斷管涌或流土，土的滲透變形判別式如下：

式中，Pc——土中的細(xì)粒含量；

N——土的孔隙率。

壩基砂層的實(shí)際水力比降I實(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壩體上鉆孔內(nèi)的水頭差進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算了四個(gè)斷面的水力坡降，結(jié)果見(jiàn)表3。

對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，粉細(xì)砂的允許水力比降J允=0.153，小于水庫(kù)大壩的實(shí)際水力比降I實(shí)，因此大壩壩基出現(xiàn)管涌破壞的概率非常大?？_(dá)蘇蓋提水庫(kù)壩基地層多以粉細(xì)砂為主，部分壩段夾有壤土或粘土透鏡體，而南壩段又是由砂質(zhì)土筑成，水庫(kù)蓄水后無(wú)論是壩基還是壩體都存在著嚴(yán)重滲漏問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)中根據(jù)不同地層巖性和壩高分段進(jìn)行計(jì)算（選取典型斷面，其樁號(hào)為N 0+100）找出防滲深度與滲漏量之間的關(guān)系。單寬壩基滲漏損失Q基隨所取防滲深度的增大而減小，而整個(gè)壩段日總滲漏損失Q日總和年總滲漏量Q年總也隨所取防滲深度增大而減小。

為避免管涌破壞情況的發(fā)生，除險(xiǎn)加固工程施工中采用垂直防滲和壩后蓋重的雙重手段處理管涌問(wèn)題，垂直防滲深度的確定要符合設(shè)計(jì)要求，壩基的滲透比降要允許降低到允許比降以下。由表4可看出，防滲深度度取6 m，總滲漏量為146萬(wàn)m3/年，隨著深度的增加，滲漏量逐漸減小，但減小量不大。如果對(duì)0+000～N 3+500段進(jìn)行垂直防滲處理，按照廳水管總站的要求，最大處理深度為6 m，為比較合適的要求，其處理深度確定為6 m，經(jīng)滲漏損失量的初步估算將減少約146萬(wàn)m3，滲水量減小較少。

表4 不同防滲深度年總滲漏量表

4 結(jié)語(yǔ)

與新建工程不同，對(duì)原有水庫(kù)的除險(xiǎn)加固需要綜合考慮多方面因素，確定出最優(yōu)化的加固設(shè)計(jì)方案，本文就喀達(dá)蘇蓋提水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，探討了除險(xiǎn)加固的施工以及關(guān)鍵技術(shù)，注重施工過(guò)程，使各加固方案都達(dá)到設(shè)計(jì)目的，確保水庫(kù)的安全運(yùn)行。

[1]鈕新強(qiáng).水庫(kù)病害特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固技術(shù)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010(1)．

[2]殷小林，楊華舒，李晉豫．石壩沖水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2012(12).

[3]《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252－2000)[S].

[4]陳勇.里禾水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].貴州水利發(fā)電.2011（4）.