郭山西水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程方法簡(jiǎn)述

【摘要】通過(guò)分析郭山西水庫(kù)工程存在的主要問(wèn)題，結(jié)合土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的原則，加固設(shè)計(jì)的原理和方法，提出了適宜該工程的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐說(shuō)明，該工程加固效果較好，有效發(fā)揮了其防洪灌溉等綜合效益。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)大壩；除險(xiǎn)加固；郭山西水庫(kù)

1、工程概況

郭山西水庫(kù)位于平陸縣張村鎮(zhèn)云蓋寺村境內(nèi)，屬黃河流域五龍澗支流白虎溝，是一座集防洪、灌溉、人畜飲水多功能的小（2）型水庫(kù)。設(shè)計(jì)灌溉面積為500畝，保護(hù)下游1000畝耕地、風(fēng)南公路、韓村水庫(kù)、張村電灌站的防洪安全。原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)、100年一遇校核，水庫(kù)工程等別為Ⅴ等，樞紐建筑物為5級(jí)。水庫(kù)控制流域面積2.4km2。設(shè)計(jì)總庫(kù)容21.2萬(wàn)m3。水庫(kù)主要由大壩、泄洪洞、放水涵洞三部分組成。

2、工程存在的主要問(wèn)題

大壩工程竣工至今四十余年，2011年8月，經(jīng)山西省水利廳組織核查，鑒定該壩為三類(lèi)壩，主要存在以下問(wèn)題：

1）大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)。大壩壩高不滿足200年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)。經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，二百年一遇校核洪水位為25.45m，目前水庫(kù)壩頂高程為25.5m，水庫(kù)工程不滿足二百年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2）大壩抗滑不穩(wěn)定。經(jīng)大壩滲透及穩(wěn)定分析計(jì)算，大壩在正常工況下，滲透穩(wěn)定及下游壩體抗滑穩(wěn)定均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，且存在較多問(wèn)題：①壩體碾壓填筑質(zhì)量較差。由地質(zhì)勘察知，大壩壩體孔隙比較大。說(shuō)明壩體土碾壓不均勻。且在下游平臺(tái)處土中含碎石較多。據(jù)管理人員介紹，當(dāng)時(shí)大壩施工時(shí)，由受益村村民施工。施工用土料由右壩肩山頂取運(yùn)，土料無(wú)勘測(cè)試驗(yàn)指標(biāo)，未篩分，運(yùn)輸方式以小平車(chē)推運(yùn)為主?？傮w壩體土質(zhì)量較差。②經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，大壩上、下游均無(wú)護(hù)坡，下游壩坡無(wú)排水設(shè)施和反濾體。

3）放水涵洞。放水涵洞砌體嚴(yán)重?fù)p毀，出口局部損毀。

4）泄洪洞。泄洪洞進(jìn)口坍塌，無(wú)法泄洪。洞內(nèi)未襯砌，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

3、大壩除險(xiǎn)加固措施

3.1大壩加固設(shè)計(jì)

3.1.1現(xiàn)狀大壩滲流及抗滑穩(wěn)定分析

壩體浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)在壩體上，壩體土主要為低液限粘土，壩體土允許水力坡降為0.47，壩體土的滲透變形破壞類(lèi)型為流土，經(jīng)計(jì)算逸出點(diǎn)水力坡降為0.54，大于壩體土的允許水力坡降，壩體滲透穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。壩基為基巖，巖性為上元古界西陽(yáng)河群安山巖，壩基未見(jiàn)滲漏。

通過(guò)滲流穩(wěn)定分析結(jié)果可知，現(xiàn)狀大壩壩體滲透穩(wěn)定不滿足要求，且由鑒定報(bào)告結(jié)論，左右壩肩存在繞壩滲漏。綜上，壩體存在較大滲透安全隱患，大壩需進(jìn)行防滲加固并修建排水棱體。

抗滑穩(wěn)定各種計(jì)算工況大壩上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足大壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求，但在正常運(yùn)用條件下，大壩下游壩坡的抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。根據(jù)判定結(jié)果，對(duì)大壩需進(jìn)行加固處理。

3.1.2大壩培厚整修加固

⑴、增設(shè)防浪墻。根據(jù)調(diào)洪演算和壩頂高程復(fù)核，壩頂需設(shè)置防浪墻。

⑵、壩體整修。本次首先將壩坡按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)填及削坡。在壩坡補(bǔ)填及削坡的同時(shí)，對(duì)壩體上的孔穴、塌坑及裂縫，全斷面徹底挖除并重新回填粘土夯實(shí)，壓實(shí)度不小于96%。對(duì)于分布在壩體內(nèi)的縱、橫裂縫、孔穴等，結(jié)合大壩防滲措施加以處理。并且對(duì)上游壩坡進(jìn)行整修恢復(fù)，恢復(fù)坡比為1：2.5。

⑶、壩體培厚加固。大壩壩體培厚土料選用和原壩體填筑材料相同的粉質(zhì)粘土。施工時(shí)要求將現(xiàn)有壩坡上的雜草灌木及腐殖土徹底清理。壩體培厚填筑壓實(shí)度不小于96%。本次設(shè)計(jì)對(duì)壩體下游進(jìn)行培厚，將壩頂寬4m拓寬至5m，下游壩坡馬道以上坡比培厚至1：2.5，馬道以下培厚至1：3.0。

（4）、排水溝工程。排水溝形式為矩形斷面，采用現(xiàn)澆C15砼砌筑。橫向排水溝及馬道內(nèi)側(cè)縱向排水溝斷面尺寸為0.3×0.3m，下游坡腳縱向排水溝斷面尺寸為0.5×0.5m。

（5）、增設(shè)排水棱體。壩下游坡腳現(xiàn)無(wú)反濾排水體，本次新修排水棱體。排水棱體樁號(hào)為0+026～0+048。

⑹、壩頂?shù)缆?。原壩頂?shù)缆窞橥谅访妫瑢?.0m。本次改造將壩頂寬度拓寬至5.0m。壩頂采用0.2m厚泥結(jié)碎石路面，以2%橫坡向下游傾斜。

3.2泄洪洞改造設(shè)計(jì)

根據(jù)鑒定報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)勘察，泄洪洞進(jìn)口坍塌，無(wú)法泄洪。洞內(nèi)未襯砌，結(jié)構(gòu)存在不穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)對(duì)泄洪洞進(jìn)口修復(fù)改造、洞身段全段砼襯砌以及出口修建八字墻。

泄洪洞進(jìn)口段：進(jìn)口底高程21.0m，進(jìn)口段長(zhǎng)6m，底寬3m，口寬由5.8m漸變?yōu)?m。進(jìn)口段由于背靠巖土，需做洞臉，既可起擋土作用又美觀好看。洞臉高3.5m，長(zhǎng)5.6m，頂厚為0.3m。側(cè)墻及底板均采用現(xiàn)澆C25砼。側(cè)墻高2.3m，厚0.3m，為扭面形式。底板采用現(xiàn)澆C25砼結(jié)構(gòu)，厚0.3m。

泄洪洞洞身段：泄洪洞洞身段保持城門(mén)洞型斷面，進(jìn)口底高程21.0m，斷面凈寬3.0m，高3.8m，直墻高2.3m，拱圈半徑1.5m，縱坡1/37.5，全長(zhǎng)150m。本次設(shè)計(jì)對(duì)泄洪洞洞身段底板、側(cè)墻及拱圈全斷面進(jìn)行現(xiàn)澆C25鋼筋砼襯砌，襯砌厚度0.3m。

泄洪洞出口段：本次設(shè)計(jì)泄洪洞出口段修建八字墻，出口底高程17.0m，長(zhǎng)5m。側(cè)墻及底板均亦采用現(xiàn)澆C25砼。側(cè)墻高由2.3m降至底面，厚0.3m。底板采用現(xiàn)澆C25砼結(jié)構(gòu)，厚0.3m。

3.3放水臥管改造

臥管位于庫(kù)區(qū)右側(cè)岸坡上，呈階梯狀，為漿砌石結(jié)構(gòu)。臥管砌體已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p毀，本次設(shè)計(jì)對(duì)淤積面以上臥管重建，放水臥管出口局部損毀，本次對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)，長(zhǎng)13m，采用C20砼矩形結(jié)構(gòu)。

4、結(jié)論

平陸郭山西水庫(kù)通過(guò)除險(xiǎn)加固，水庫(kù)大壩上下游壩坡的滲漏和安全問(wèn)題得到了解決，充分發(fā)揮了大壩的防洪效益和灌溉效益，對(duì)于促進(jìn)受益區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到了巨大的作用，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介

王璞（1986.6—），男，2006年7月畢業(yè)于山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利工程建筑專業(yè)，助理工程師.