通?？h甸苴壩水庫大壩主要病害及除險(xiǎn)加固方案分析比選

呂愛紅

摘 要：通?？h甸苴壩水庫修建于上世紀(jì)五十年代。2009年2月經(jīng)安全鑒定分析評(píng)價(jià)，壩體下游存在變形，白蟻活動(dòng)嚴(yán)重；壩體、壩基、壩肩存在滲漏；輸水涵洞邊墻、頂拱滲水，底板冒水，涵洞無檢修閘，工作閘老化銹蝕嚴(yán)重，手動(dòng)啟閉困難；溢洪道泄水槽、尾渠損毀嚴(yán)重，出口無消能防沖設(shè)施，不滿足泄洪要求；水庫監(jiān)測(cè)、管理等設(shè)施不完善，運(yùn)行管理差；庫區(qū)水土流失嚴(yán)重，水庫淤積嚴(yán)重。甸苴壩水庫大壩安全性評(píng)定為三類壩，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，為病險(xiǎn)水庫，須對(duì)壩體進(jìn)行加固處理。根據(jù)工程病險(xiǎn)情況，選擇壩體帷幕灌漿方案和塑性砼防滲墻結(jié)合兩壩肩帷幕灌漿兩個(gè)方案，從方案布置、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性等方面進(jìn)行綜合論證，選取最優(yōu)方案。結(jié)果，甸苴壩水庫大壩選擇帷幕灌漿加固處理方案，是經(jīng)濟(jì)合理的。

關(guān)鍵詞：主要病害；壩體除險(xiǎn)加固；帷幕灌漿方案；砼防滲墻方案；分析比選

1 概述

甸苴壩水庫位于玉溪市通?？h河西鎮(zhèn)曲陀關(guān)村委會(huì)甸苴壩村，水庫壩址處距通?？h城22km，屬珠江流域南盤江水系杞麓湖支流。工程始建于1957年6月，1959年12月竣工，壩型為均質(zhì)土壩，水庫控制徑流面積19.24km2，設(shè)計(jì)壩高34.5m，壩頂長198米，壩頂寬6.0m，總庫容408萬立方米，屬?。ㄒ唬┬退畮旃こ?。水庫興建至今，上下游壩坡蠕動(dòng)滑塌嚴(yán)重，壩體、壩基、壩肩存在滲漏，溢洪道不能安全泄洪，輸水涵洞不能正常供水，水庫現(xiàn)已不能正常蓄水。

甸苴壩水庫下游影響人口1.7萬人，耕地5000畝。2009年2月，經(jīng)省、市組織有關(guān)專家對(duì)甸苴壩水庫進(jìn)行大壩安全鑒定，鑒定結(jié)論綜合評(píng)定為三類壩，屬病險(xiǎn)水庫，需進(jìn)行加固處理。

作為大壩除險(xiǎn)加固工作，方案選擇尤為重要，將直接關(guān)系到工程處理的安全、經(jīng)濟(jì)合理性。因此，就本工程而言，壩體除險(xiǎn)加固方案的分析比選是設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。

2 大壩主要病害及其原因

2.1 壩體病害

壩體碾壓不密實(shí)，大壩變形嚴(yán)重，有三條明顯裂縫，壩面有沖溝，凸凹不平，下游水位較高，存在接觸帶及繞壩滲漏。白蟻活動(dòng)嚴(yán)重，無觀測(cè)設(shè)施。

2.2 輸水涵洞病害

輸水涵洞為漿砌石城門洞拱涵，涵洞邊墻、頂拱有11處滲水，底板兩處冒水，多處可見碳酸鈣溶蝕沉淀，涵洞滲漏量達(dá)0.4L/s。工作閘銹蝕嚴(yán)重，操作困難，無檢修閘門。出口段設(shè)有分水閘門二套，均銹蝕嚴(yán)重，操作困難。已不能正常控制供水，對(duì)大壩運(yùn)行存在較大安全隱患。

2.3 溢洪道病害

溢洪道進(jìn)口段和控制段邊墻漿砌石襯砌質(zhì)量較差，局部損毀嚴(yán)重，陡槽段、出口段為明挖溝槽，無支砌，兩岸蹋落，無過水能力，無消能設(shè)施。溢洪道閘門銹蝕老化。溢洪道不能滿足泄洪要求。

2.4 上、下游壩殼

填筑料場(chǎng)分散，土質(zhì)不均，細(xì)粒含量偏高，壓實(shí)度低，力學(xué)指標(biāo)低，存在透水性大（滲透系數(shù)為3.4×10-3cm/s～4.9×10-5cm/s）。

由于壩體施工質(zhì)量較差，水庫投入運(yùn)行后，壩身多次出現(xiàn)縱向及橫向裂縫，特別是1962年外壩坡中部老河床發(fā)生不均勻沉陷，最大沉陷深達(dá)1m，1970年1月5日通海發(fā)生7.8組地震，造成上游滑坡，出現(xiàn)縱橫縫，縫寬達(dá)3～5cm，1995年外壩坡偏左壩肩部位出現(xiàn)一條縱裂縫，裂縫長80m，寬10cm，深10m，嚴(yán)重危及壩身的安全運(yùn)行。

2.5 大壩穩(wěn)定安全分析

（1）設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)滲、正常蓄水位穩(wěn)滲正常應(yīng)用工況下，大壩上游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足現(xiàn)行規(guī)范穩(wěn)定要求，大壩下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足現(xiàn)行規(guī)范安全穩(wěn)定要求；（2）在水庫允許最高非常運(yùn)用水位穩(wěn)滲非常應(yīng)用工況（I）、（Ⅱ）下，大壩下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足現(xiàn)行規(guī)范安全穩(wěn)定要求；壩坡抗震穩(wěn)定兩種工況安全系數(shù)下游壩坡均小于1.10，不能滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求；（3）實(shí)測(cè)浸潤線高低不一，說明壩體填料粗細(xì)不均、滲透存在差異；壩基砂礫石層最大水力坡降小于規(guī)范允許值，不會(huì)發(fā)生管涌、流土坡壞；（4）大壩運(yùn)行中有一定的滲流異常，但不致影響大壩安全；大壩無滲漏量觀測(cè)資料，不能準(zhǔn)確判斷大壩滲漏是否正常。

3 加固方案比較選擇

針對(duì)甸苴壩水庫大壩存在的病險(xiǎn)，選擇帷幕灌漿及塑性砼防滲墻兩方案進(jìn)行壩體防滲方案比選。對(duì)于大壩輸水涵洞、溢洪道處理，按常規(guī)處理方法，即鋼筋砼澆筑溢洪道，涵洞進(jìn)行回填灌漿處理。

3.1 帷幕灌漿方案

3.1.1 布置方案。帷幕灌漿壩軸線灌漿，灌漿剖面結(jié)構(gòu)單一，與岸坡為直線連接，整個(gè)防滲體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。帷幕沿壩軸線單排布孔，孔距2米，按三個(gè)次序逐漸加密的原則進(jìn)行，帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為q≤10Lu，帷深插入相對(duì)隔水層5米，該方法施工簡(jiǎn)單，防滲效果好。

3.1.2 下游壩坡培厚。帷幕灌漿效果按1×10-6cm/s考慮，經(jīng)浸潤線及穩(wěn)定分析計(jì)算，壩身浸潤線帷幕后跌落較小，下游壩坡還需進(jìn)行培厚才能滿足抗震穩(wěn)定要求。因此，對(duì)于灌漿方案，下游壩坡須進(jìn)行培厚加固。

3.1.3 白蟻防治。甸苴壩水庫大壩壩體白蟻危害嚴(yán)重，每年都進(jìn)行挖巢處理，常規(guī)方法很難徹底治理，灌漿方案對(duì)白蟻危害處理效果不大。因此，采用灌漿方案，需考慮在下游壩坡增加一層砂礫料，并進(jìn)行草皮護(hù)坡，截?cái)喟紫伵c壩體內(nèi)部的接觸。

3.1.4 使用年限。壩體帷幕灌漿，從玉溪市已處理的多座水庫來看，壩身灌漿使用年限基本為10年左右，有的工程不到十年就需重新處理。因此，帷幕灌漿正常使用年限較短。

3.1.5 投資。壩體、壩基帷幕灌漿、下游壩坡培厚、白蟻危害處理。該方案工程總投資為545.86萬元。

3.2 塑性砼防滲墻結(jié)合兩壩肩帷幕灌漿方案

3.2.1 布置方案。大壩塑性砼防滲墻布置于壩軸線上，墻頂高程1795.18m，墻底達(dá)到本次勘探基巖相對(duì)隔水層頂線（q≤10Lu），壩基F5斷裂帶位置適當(dāng)加深。墻頂長度118m，墻底板最低高程1738.28m，最大墻深度56.90m。左、右岸接灌漿帷幕，形成新的大壩防滲體系，徹底解決大壩的防滲問題。該方法施工復(fù)雜，但比帷幕灌漿效果相對(duì)要好一些。

3.2.2 壩坡穩(wěn)定。塑性砼防滲墻K值按1×10-8cm/s計(jì)，經(jīng)計(jì)算，浸潤線在墻后跌落較大，下游壩坡穩(wěn)定達(dá)到安全要求，不需進(jìn)行培厚。在下游壩腳增加一堆石棱體，設(shè)置反濾，對(duì)壩基砂卵石層進(jìn)行保護(hù)。

3.2.3 白蟻防治。采用塑性砼防滲墻方案，壩體浸潤線很低，下游坡基本處于干燥狀態(tài)，不適合白蟻生存。砼防滲墻可以徹底根治白蟻危害。

3.2.4 使用年限。砼防滲墻可以徹底解決大壩的滲漏險(xiǎn)情，使用年限達(dá)50年以上。

3.2.5 投資。采取砼防滲墻結(jié)合兩壩肩帷幕灌漿作為大壩的防滲體系，下游壩腳增加一堆石棱體。該方案工程總投資為655萬元。

3.3 綜合比較選擇

甸苴壩水庫壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壩基砂礫石層透水性不大，兩岸基巖基本完好，壩體施工質(zhì)量較差，白蟻危害嚴(yán)重。針對(duì)以上實(shí)際情況，常規(guī)帷幕灌漿方法可以徹底解決大壩整體防滲問題。

雖然砼防滲墻灌漿比帷幕灌漿使用年限長，防滲效果好，可靠性高，但投資大，施工復(fù)雜，對(duì)于小（一）型水庫的除險(xiǎn)加固處理來說，在保證質(zhì)量的前提下，帷幕灌漿更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。因此，推薦采用帷幕灌漿作為大壩防滲加固措施。壩腳設(shè)置堆石棱體及反濾過渡，對(duì)下游壩基砂卵石進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)束語

通海縣甸苴壩水庫，建成于上世紀(jì)五十年代，至今已運(yùn)行了五十七年，大壩壩體及滲流存在嚴(yán)重安全隱患，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，對(duì)下游城市及周邊農(nóng)村人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，加固處理勢(shì)在必行。針對(duì)土石壩的病險(xiǎn)狀況，加固方案的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，從方案的布置、技術(shù)可行性、工程安全可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性等不同角度進(jìn)行綜合分析論證，選取最優(yōu)方案。因此，甸苴壩水庫選擇帷幕灌漿的除險(xiǎn)加固處理方案，是科學(xué)合理的。