施甸县小型病险水库工程除险加固措施

2011-08-15李江波

水利建设与管理 2011年8期

李江波

（云南省施甸县水务局工程管理站 678200）

1 概况

施甸县是一个典型的山区农业县，县内经济单一，以农业为主。目前全县水利化程度达57.7%，有效灌溉面积达1.282万hm2，工程供水占总需水量的 70.2%。特别是水库工程在工农业生产中起着举足轻重的作用

县内现有蓄水工程340件，其中，中型水库2件，小（1）型水库8件，小（2）型水库39件，小坝塘144件，五小水利工程147件。设计总库容7075万m3，兴利库容6522万m3，设计供水能力6982.4万m3，实际供水能力 6024 万 m3。

2 水库病险成因

施甸县小型水库始建于20世纪七十年代，属于典型的“三边工程”，经历几十年的运行，加之施甸县是个地震多发区，大多数小型水库都存在大坝坝体、坝基、坝肩漏水，放水洞和溢洪道年久失修，水库不能正常运用，有水不敢蓄，有的水库甚至只能空库渡汛，严重影响水库效益，同时也极大地限制施甸县现代化的发展步伐，尤其对农业现代化的制约更为明显。

3 小型水库的除险加固措施

除险加固措施有多种，根据每个小型水库的实际情况，分别采取切合实际的除险加固措施。现在针对小型水库存在的主要问题，推荐一些工程中经常采用的典型措施和方法。

3.1 大坝坝体帷幕灌浆措施

施甸县上寨水库位于怒江流域施甸河支流张家寨河上游，水库始建于1955年，当年建成的土坝，高为6.0m属小坝塘，1977年扩建为坝高18.5m，总库容180万m3，1993年扩建成现在的规模，坝高25m，设计库容375万m3，为小（1）型水库，坝型为均质土坝。

上寨水库历经多次加坝施工，回填大坝土料碾压不实，加之受地震影响，造成坝体透水性强且不均匀，大坝浸润线出逸点高，导致水库蓄水后坝体渗漏严重，下游坝面大面积散浸。当水位到1775.75m时，出逸点高程为1173.5m，散浸面积达2963.0m2，渗水量达3.23L/s，左岸坝脚山坝结合部位发生集中渗水两处，渗流量分别为0.28L/s和0.34L/s，右岸坝脚山坝结合部位出现集中渗水，渗流量为0.41L/s，已危及大坝安全。

针对坝体漏水问题，经过方案比选最后决定采取大坝帷幕灌浆方案。方法如下：单排布孔，孔距2m，设计灌浆孔194个，灌浆进尺5085m，设计帷幕总长350m，检查孔18个，总进尺535m。由HJ—200型灰浆搅拌机制浆，卧式双缸灌浆泵灌浆。灌浆方式：基岩为自上而下分段循环灌浆，坝土采用充填灌浆。灌浆浆液：坝土部分浆液采用水泥粘土（1∶4）混合浆，基岩部分采用纯水泥浆，灌浆水泥为32.5R普通硅酸盐水泥。

3.2 坝坡滑坡治理措施

响水凹水库位于施甸县城东的甸河支流响水凹河上游，1971年在小坝塘基础上扩建，经1971～1975年的建设，建成坝高22m、总库容220万m3的小（1）型水库，坝型为均质土坝。

水库兴建时大坝基础未清到不透水基岩上，导致水库建成蓄水后上游坝坡多次发生滑坡。

1976年受龙陵强烈地震影响，大坝上游首次发生严重滑坡，滑坡体长236m、高8m、最大垂直错距3m，滑坡体土方量约5万m3。

1977年采取降低水库蓄水规模措施，对上游坝坡进行削坡减重，坝高降低4.0m，降至18m，水库蓄水规模由220万m3降至175万m3。

1979年、1980年、1981年、1990年、1991年分别受到保山杨柳、保山登高、施甸由旺、保山坝湾、施甸太平地震影响，上游坝坡多年出现滑动。1997年、2001年分别受龙陵茄子山、施甸太平地震影响，大坝上游坡又出现滑坡。

2005年5月，再次出现3个滑坡体，总长229m，最大裂缝宽度达120mm，是水库大坝最主要的病害，潜伏着巨大的安全隐患。

经除险加固初步设计，在易产生滑动的老坝体上采用振冲加固，深度穿过最不利的滑动面，底部桩深入软基层，布置范围在上游坝坡中、下部，上边缘距坝轴线27.06m，顺水流右边缘距原溢洪道边线46.3m，基本覆盖三个滑坡体。振冲加固区总长230m、宽24.8m，布孔12排，孔位呈等边三角形布置，孔距2.5m，孔径1～1.2m，平均1.1m，平均孔深16.5m，施工时振冲桩按Ⅰ序排和Ⅱ序排布设，每排又分Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔，设计振冲桩1104根，总进尺18216m。

采用 75kW（ZCQ—75）或 100kW（ZCQ—100）功率振冲器，振冲桩填料采用性能稳定的硬质机制碎石，粒径以20～120mm 为主，粒径比为 20～50mm 的占 20%，50～80mm的占60%，80～120mm的占20%，不得含有土块、树枝等杂物，含泥量不得超过5%。

对于水库上游坝坡迎水面实施坝面整治，采用0.3m的干砌块石护砌，护面下部分别做0.15m厚的碎石和0.15厚的粗砂垫层，碎石粒径5～30mm，粗砂粒径0.2～5mm。

3.3 输水涵洞、启闭设施损坏处理措施

小型水库多存在输水涵洞病险情况，由于受当时技术和资金的制约，往往造成涵洞基础薄弱，经多年运行，洞身发生不均匀沉降，导致砌体断裂，出现涵洞渗漏；此外，填筑砌体的多为石灰红土砂浆，溶蚀、掏空和脱落情况严重，影响砌体结构力，从而危机大坝安全。

以小石桥水库为例，水库位于施甸河支流常村河上游的老麦乡境内，工程始建成于1975年，1981年6月建成，均质土坝，坝高21m，总库容144万m3，为小（1）型水库。

输水涵洞共两条，分别位于大坝左、右岸、1976年4月输水涵洞建成后，当年6月受龙陵金竹坪地震影响，造成左岸涵洞断裂、漏水，漏水9处，漏水量3.8L/s，断裂5处，最大裂缝宽10mm；右岸涵洞断裂6处，最大裂缝宽15mm，漏水量3.7L/s。建设期对裂缝进行了砂浆填塞勾缝处理。

小石桥水库左岸输水涵洞为直线无压洞，全长85.0m，采用石灰红土砂浆砌粗料石，断面为城门洞形，净宽1.0m，直墙高1.1m，矢高0.5m，坡降1/100。

由于左输水涵洞断裂漏水，砌体石灰红土砂浆溶蚀、掏空、脱落严重，渗流状态均不安全，为彻底根除险情，设计封堵左侧输水涵洞。

小石桥水库右岸输水涵洞为直线无压洞，全长85.0m，采用石灰红土砂浆砌粗料石，断面为城门洞形，净宽1.0m，直墙高1.1m，矢高0.5m，坡降1/100。涵洞进口安装直径0.3m、0.5m的转盖斜拉闸门各一套，启闭设备为自制钢管撬棒。

经除险加固初步设计，拆除原闸门设施，新建平板斜拉钢闸门一套，采用QL—150kN手电两用螺杆启闭机启闭。

由于涵洞断面较小，不便于洞内施工，因此采用洞外灌浆的方法。根据涵洞漏水情况及部位，拟定从涵洞消力井灌至涵洞与新坝轴线相交附近，总计灌浆洞长47.5m，分两序施工，Ⅰ序排与Ⅱ序排排距2.5m，Ⅰ序排设2孔，孔距2.4m,从拱顶以上2m起灌至涵洞底板砌体以下1.5m，Ⅱ序排设1孔，从拱顶以上2m起灌至拱顶，设灌浆排17排，灌浆孔27个，进尺269.4m，设检查孔4排，检查孔4个，进尺45m。设计防渗标准q＜10Lu。

灌浆方式：坝土为充填灌浆，基岩为自上而下分段循环灌浆，坝土段采用水泥粘土（1∶5）混合浆，基岩段采用纯水泥浆。灌浆水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥，根据土工试验资料，粘土取自水库管理所旁的料场。