論述黃龍梅家河淤地壩除險(xiǎn)加固方案

王小樸

(西安景天水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，陜西 西安 710014)

1 基本概況

梅家河中型淤地壩位于黃龍縣范家卓子鄉(xiāng)梅家河溝內(nèi)，屬于北洛河一級(jí)支流。建于上世紀(jì)六七十年代，壩控制流域面積22.07 km2，該工程由壩體、溢洪道、臥管三部分組成，原壩高12.05 m，壩頂長(zhǎng)92 m，壩頂寬5.34 m，上游壩坡1∶2.1，下游壩坡1∶1.5，淤泥面高程是1004.02 m，已淤積庫(kù)容5.72萬(wàn)m3，溢洪道分引水渠、漸變段、寬頂堰、緩坡段、陡坡段、消力池、尾水渠七部分組成，寬頂堰底部高程1009.87 m，溢洪道總長(zhǎng)度221.28 m，斷面尺寸寬×高為4.0×2.5 m。溢洪道整體采用M7.5漿砌石襯砌?，F(xiàn)狀臥管位于大壩左岸，梯級(jí)布置，臥管沒(méi)有蓋子，現(xiàn)狀臥管基本完好。淤地壩加固運(yùn)行后，2015年下游壩坡滑坡，為了防止壩坡再次滑坡，在下游新建漿砌石擋墻，下游壩坡滲水排水不暢，嚴(yán)重影響壩坡穩(wěn)定，壩腳有積水等不穩(wěn)定現(xiàn)象，壩地經(jīng)多年運(yùn)行及水毀，已不能滿足該工程的正常運(yùn)行，為了保證該壩的后續(xù)利用，對(duì)梅家河淤地壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固是非常必要的。

2 工程存在的問(wèn)題

梅家河淤地壩存在的主要問(wèn)題：

①大壩滲漏，下游左側(cè)壩有滲水，出水點(diǎn)高出反濾體；

②左右壩肩均為黃土臺(tái)塬地貌，黃土垂直節(jié)理、蟲(chóng)孔、大孔發(fā)育，富含植物根系，據(jù)調(diào)查下游滑塌過(guò)一次，為了防止再次滑塌，在下游漿砌石擋墻擋在下游壩坡，導(dǎo)致壩體內(nèi)滲水不暢，壩腳有積水，壩體下游反濾體失效，岸坡排水溝不完整。

3 工程任務(wù)

針對(duì)淤地壩目前存在的影響淤地壩安全運(yùn)行的隱患與缺陷進(jìn)行加固處理，使其達(dá)到國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，保證淤地壩按功能要求安全正常運(yùn)行，發(fā)揮應(yīng)有效益。

針對(duì)大壩滲漏、大壩下游滑坡、反濾體失效情況，本次實(shí)施方案的主要任務(wù)有：

①對(duì)大壩進(jìn)行壩體防滲處理。

②拆除并新建反濾體，治理大壩下游滑坡，新增岸坡排水溝與原岸坡排水溝銜接。

4 淤地壩加固方案

4.1 大壩防滲處理方案

針對(duì)左側(cè)大壩滲漏問(wèn)題，設(shè)計(jì)對(duì)左側(cè)大壩進(jìn)行防滲處理。設(shè)計(jì)擬定如下三種方案：

方案一：大壩下游有滲水，設(shè)計(jì)對(duì)上游護(hù)坡采用M7.5漿砌石護(hù)坡，下部至現(xiàn)狀淤積面，上部至壩頂，護(hù)坡結(jié)構(gòu)自上而下為30 cm厚漿砌石、15 cm砂礫石墊層，砌護(hù)坡比為1∶2.1，漿砌石護(hù)坡縱橫向每15 m設(shè)置一道沉降縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)采用聚氯乙烯泡沫板填充，表面采用聚氨酯砂漿勾縫處理；護(hù)坡基礎(chǔ)為M7.5漿砌石基礎(chǔ)，斷面為矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×寬)，基礎(chǔ)底坐落在壩體上，漿砌石基礎(chǔ)每15 m設(shè)置一道沉降縫，對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行黏土鋪蓋，鋪蓋厚度是1 m，鋪蓋長(zhǎng)度從壩腳往上游5 m，壓實(shí)度不小于0.97。

方案二：壩腳有滲水，對(duì)左壩肩壩基進(jìn)行單排帷幕灌漿，灌漿深度深入弱風(fēng)化層5 m范圍，帷幕灌漿沿壩軸線布孔，孔距3 m；對(duì)左壩體進(jìn)行單排灌漿劈裂灌漿，壩體劈裂式灌漿孔沿壩軸線布置，灌漿孔的孔距采用3 m，灌漿孔應(yīng)為鉛直孔。上至現(xiàn)狀壩頂，下至帷幕灌漿上邊界；設(shè)計(jì)劈裂灌漿材料為粘土，泥墻設(shè)計(jì)厚度10 cm。

方案三：大壩下游有滲水，設(shè)計(jì)對(duì)上游護(hù)坡采用鋪設(shè)復(fù)合土工膜護(hù)坡，下部至現(xiàn)狀淤積面，上部至壩頂，護(hù)坡結(jié)構(gòu)自上而下為30 cm覆淤積土、復(fù)合土工膜、20 cm淤積土墊層，護(hù)坡比為1∶2.1，應(yīng)將土工膜埋入漿砌石中，做好防滲處理。護(hù)坡基礎(chǔ)為M7.5漿砌石基礎(chǔ)，斷面為矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×寬)，基礎(chǔ)底坐落在壩體上，漿砌石基礎(chǔ)每15 m設(shè)置一道沉降縫，對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行黏土鋪蓋，鋪蓋厚度是1 m，鋪蓋長(zhǎng)度從壩腳往上游5 m，壓實(shí)度不小于0.97。

三種方案對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 防滲方案對(duì)比表

針對(duì)以上三種防滲方案，從適用范圍、防滲效果及投資三方面綜合分析，鋪設(shè)復(fù)合土工膜雖然投資低，并能達(dá)到一定防滲效果，但是容易破壞，防滲效果差。灌漿提高壩體的密實(shí)性、整體性、穩(wěn)定性，還能加固地基的作用，但投資高。M7.5漿砌石護(hù)坡防滲效果好，投資適中，經(jīng)過(guò)上述分析、比較，漿砌石施工技術(shù)成熟，防滲效果好。經(jīng)過(guò)和業(yè)主單位和專家交流，最終選用漿砌石護(hù)坡進(jìn)行左側(cè)大壩防滲處理方案。

4.2 下游滑坡及反濾體處理

針對(duì)下游滑坡問(wèn)題，設(shè)計(jì)擬定如下兩種方案：

方案一：下游壩坡滲水被漿砌石擋墻堵住，嚴(yán)重影響壩坡穩(wěn)定，為了防止壩坡再次滑坡，本次設(shè)計(jì)拆除漿砌石擋墻，在淤地壩壩腳處增設(shè)貼坡式漿砌石反濾體，反濾體頂部高程1003.00 m，底高程1000.00 m，由壩坡到漿砌石護(hù)坡依次為30 cm厚的粗砂，30 cm厚的砂礫石，50 cm厚M7.5漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡基礎(chǔ)為M7.5漿砌石基礎(chǔ)，斷面為矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×寬)；中部設(shè)置一道沉陷縫，縫內(nèi)采用M10砂漿填充；漿砌石護(hù)坡距底部50 cm處設(shè)置5個(gè)40 cm×40 cm矩形斷面排水孔，孔內(nèi)用碎石填充，反濾體中部設(shè)置一個(gè)，兩側(cè)距中孔每5 m各設(shè)置一個(gè)，并在壩體下部設(shè)置排水溝，將壩體邊溝及反濾體排水導(dǎo)入下游溝道，排水溝長(zhǎng)10 m，梯形斷面底寬0.5 m，高0.5 m，邊坡1∶1。

方案二：針對(duì)滑坡體問(wèn)題，本次對(duì)滑坡體進(jìn)行回填壓實(shí)，回填至原壩坡坡比。回填前對(duì)現(xiàn)狀壩坡清基，清基厚度不小于30 cm。壩體土壓實(shí)密度不小于0.96，干密度不小于1.63 g/cm3?；靥顗簩?shí)整修后，在淤地壩壩腳處增設(shè)貼坡式干砌石反濾體，反濾體頂部高程1003.00 m，底高程1000.00 m，由壩坡到漿砌石護(hù)坡依次為30 cm厚的粗砂，30 cm厚的砂礫石，50 cm 厚干砌石護(hù)坡。

方案對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 滑坡及反濾體方案對(duì)比表

針對(duì)以上兩種防滲方案，從適用范圍、穩(wěn)定性及投資三方面綜合分析，回填土壓實(shí)雖然施工工藝簡(jiǎn)單，投資低，但是容易破壞。M7.5漿砌石擋墻壩腳穩(wěn)定，后期壩坡不易破壞，但是投資高，經(jīng)過(guò)上述分析、比較，漿砌石施工技術(shù)成熟且穩(wěn)定效果好，最終選用漿砌石擋墻進(jìn)行下游壩坡滑坡處理方案。

4.3 新建岸坡排水溝

原大壩背水坡有橫向排水，排水溝采用漿砌石結(jié)構(gòu)，矩形斷面，尺寸為30 cm×40 cm(寬×高)，本次結(jié)合大壩實(shí)際情況增設(shè)坡面排水，新建兩側(cè)岸坡排水溝，長(zhǎng)100 m，岸坡排水溝為梯形，斷面尺寸60 cm×30 cm×40 cm(上寬×下寬×深)，壁厚均為30 cm，結(jié)構(gòu)為M7.5漿砌石。

4.4 溢洪道加固設(shè)計(jì)

梅家河淤地壩在2014年1月由陜西藍(lán)海生態(tài)設(shè)計(jì)有限公司編制完成了《梅家河中型淤地壩舊壩加固工程初步設(shè)計(jì)》的編制，并于2014年10月完成除險(xiǎn)加固的施工。溢洪道的過(guò)流能力參照《梅家河中型淤地壩舊壩加固工程初步設(shè)計(jì)》(2014年)，且本次對(duì)溢洪道下泄和過(guò)流能力進(jìn)行了復(fù)核，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求，對(duì)溢洪道邊墻進(jìn)行了穩(wěn)定復(fù)核，也滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)勘察，現(xiàn)狀情況梅家河淤地壩溢洪道完好且運(yùn)行正常，固本次加固不對(duì)溢洪道做改造，維持原狀。

4.5 放水臥管加固

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，梅家河淤地壩放水臥管現(xiàn)狀沒(méi)有活塞，本次增加活塞16個(gè)。

5 主體工程施工要求

(1)漿砌石施工要求

本次設(shè)計(jì)有漿砌石擋墻，漿砌石排水溝，漿砌石護(hù)坡，漿砌石施工采用座漿砌筑的方法。對(duì)于土質(zhì)基礎(chǔ)，砌石前應(yīng)先在基礎(chǔ)面上鋪一層3 cm～5 cm厚的稠砂漿，然后安放石塊；對(duì)于巖石基礎(chǔ)，鋪漿前還應(yīng)事先灑水濕潤(rùn)。砌筑時(shí)，石塊寬面向下，小面朝上，以便讓砂漿擠滿石塊底部及四周的全部縫隙。根據(jù)空隙的大小，應(yīng)選用合適的整塊小石擠入石縫里的砂漿中，應(yīng)防止產(chǎn)生干縫或空隙。擠入石縫中的石塊不應(yīng)高出整石面，以免妨礙上層的接砌。最后，將凹陷不平的地方用少量砂漿填補(bǔ)搗實(shí)，再開(kāi)始砌筑第二層。在砌筑中要求做到“平、穩(wěn)、緊、滿”四個(gè)字。砌筑用的塊石應(yīng)大致方正，尺寸約為0.25 m～0.30 m，單塊重量以不少于30kg為宜，并有兩個(gè)大致平行的面。砂漿標(biāo)號(hào)不得小于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。

(2)土方壓實(shí)施工要求

本次設(shè)計(jì)土方壓實(shí)是庫(kù)區(qū)內(nèi)黏土鋪蓋，土石方壓實(shí)采用后退法平行軸線方向卸料，推土機(jī)平料，均勻鋪攤，每層鋪土厚度控制為20 cm左右。碾壓機(jī)械沿壩軸線方向進(jìn)退錯(cuò)矩法碾壓，局部死角采用2.8 kW電動(dòng)打夯機(jī)夯實(shí)。每層壓實(shí)后應(yīng)取樣檢驗(yàn)土的干密度和含水量，合格后才能進(jìn)行下一層的碾壓。壓實(shí)度不得小于0.96。

6 結(jié)語(yǔ)

梅家河淤地壩加固后對(duì)壩控面積內(nèi)的洪水泥沙有效攔蓄和調(diào)節(jié)，使水土流失得到了有效控制。并且提高當(dāng)?shù)卮迕竦膲蔚胤N植效益，增加農(nóng)民的收益，提高當(dāng)?shù)鼐用竦男腋８小?/p>