胡家坟水库病险原因与除险加固措施

尹 蕾

（云南省曲靖市水务局 655000）

1 工程概况

胡家坟水库是一座以灌溉、供水为主，兼顾防洪的综合利用小（1）型水库，始建于1958年4月，1959年12月建成并投入运行，2008年10月～2009年3月进行了除险加固处理。胡家坟水库位于曲靖市麒麟区茨营乡胡家坟村，地处珠江流域西江水系南盘江上游支流龙潭河源头，水库控制流域面积256.0km2，总库容117.6万m3。其中，地表集水面积35.0km2，伏流集水面积221.0km2。地表主河道长2.33km，平均坡度25.8‰。大坝为均质土坝，坝顶高程1922.3m，设计最大坝高18.6m。坝轴线长146.2m，坝顶宽4.6m。工程等别为四等4级建筑物，校核洪水位1921.92m，设计洪水位1921.30m，正常蓄水位1921.10m，死水位1909.80m。兴利库容93.12万m3，调洪库容1.74万m3，死库容10.23万m3。溢洪道为河岸式浆砌石正槽有闸溢洪道，位于大坝右岸，长106m，堰型为实用堰，堰顶高程1919.80m，堰宽8m、高2m，最大下泄流量29.08 m3/s。

2 病险原因

2.1 坝体、坝基和两坝肩渗漏严重

胡家坟水库坝体施工处于“大跃进”时期，工程建设重进度、轻质量，属典型的“三边”工程。受时代限制，没有专业的施工队伍，施工主要由受益区各公社、大队、生产队组织群众完成，上坝土料靠人挑马驮，铺土厚度不均匀，拖拉机牵引石碾碾压，导致上坝土料难以控制、碾压难以密实，坝土在垂直及水平方向上极不连续，有松散夹层存在。现场钻探显示，筑坝土料为坝址区出露的白云质灰岩全—强风化物及残坡积层。坝体上部6.5～11.5m 之间坝土的渗透系数为 2.3～7.4×10-5cm/s，透水性较弱，属弱透水层；坝体下部及接触带渗透系数为4.6×10-4～8.6×10-3cm/s，透水性较强，属中等透水层，存在坝体及接触带渗漏问题。筑坝土料粒径d<0.075mm的颗粒含量49.0%～78.6%，临界水力比降Jcr为0.98，允许水力比降J允许仅为0.49，有产生流土破坏的可能性。坝基表部覆盖有厚0～3.0m的冲、洪积浅灰、灰色粘土，含砾粘土层的渗透系数K=3.6×10-2cm/s，属强透水层；下伏基岩强风化岩层厚2.5～20m，透水率为57.69～90.48Lu，属中等透水层；断层破碎带厚3.0～5.0m，透水率为98.43～124.69Lu，属强透水层，大坝坝基存在渗漏问题。左坝肩岩体节理裂隙发育，岩体呈碎裂结构，风化强烈，全—强风化层厚30～35m，透水率为21.42～73.25Lu，属中等透水层，存在左坝肩绕坝渗漏问题；右坝肩岩体全—强风化层厚35～40m，透水率为64.26～90.48Lu，属中等透水层，存在右坝肩绕坝渗漏问题。

2.2 大坝防洪标准低

胡家坟水库大坝属4级建筑物，大坝安全鉴定按30年一遇洪水设计、300年一遇洪水复核。经大坝抗洪能力复核，水库在校核洪水标准P=0.33%时，坝顶高程1922.57m,比现状坝顶高程1922.3m超出0.27m，设计洪水P=3.33%时，复核坝顶高程1922.23m，说明现状大坝只能抵御30年一遇的洪水，不能抵御300年一遇校核洪水。是由于当时施工不规范、坝基清基不彻底、坝体在运行期发生不均匀沉陷和蠕动变形所致。

2.3 溢洪道防洪标准低，不满足泄流能力

胡家坟水库溢洪道断面尺寸偏小，且已支砌好的边墙、底板浆砌石表层风化剥落严重，高低不平，部分被冲毁，陡坡段被洪水冲成深11m、宽16m的深槽，严重影响溢洪道过流，且危及大坝安全。现状最大过流29.08m3/s，不能满足复核下泄洪水47.93m3/s。

2.4 库区淤积严重

库区分布灰、灰白色泥晶骨屑灰岩、白云质灰岩等，岩体岩质软弱，抗风化能力弱，呈中厚层状，性脆、岩溶发育，风化层厚度较大，一般为2.5～20m。地表大部分为第四系残坡积物覆盖，抗冲刷能力弱，流域内水土流失严重，森林覆盖率低，加大了水库的泥沙输入量。胡家坟水库库区来水除大气降水外，以伏流补给为主。由于岩溶具有明显的垂直分带性，越往深部岩溶现象明显减弱，岩层的透水性也随之减弱。由于大气降水在渗入岩层及地下水伏流段在运动过程中，水流受到地形、岩层以及溶隙走向的制约，加之补给区高远、渗流路径长，地下水难以畅流，造成大雨过后，泉点含大量泥沙挟带入库。

3 除险加固措施

3.1 坝体、坝基和两坝肩渗漏处理

除险加固设计是保持现有坝顶高程1922.30m不变，采用帷幕灌浆进行处理，对大坝坝体和坝基接触带、坝基、两坝肩及结合部进行整体防渗加固，在坝体中建立整体连续防渗体。

a.帷幕灌浆布置。胡家坟水库大坝轴线长146.2m，设计灌浆轴线向上游偏离坝轴线0.5m，灌浆孔单排布置，孔距2.0m，帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，分三序孔进行轮灌，采用常规充填式灌浆。基岩内防渗帷幕厚度为1.4～1.6m，设计中共布置灌浆孔101孔，一序孔及二序孔各25孔，三序孔51孔。灌浆轴线总长200m。

b.帷幕灌浆边界确定。灌浆孔底界伸入基岩的相对不透水层（透水率q≤10Lu)5m。防渗体顶界为水库正常蓄水位（1921.1m）与两坝肩结合部交线，防渗体全长200m。

c.灌浆材料。坝体部分采用水泥粘土浆灌注，基岩部分（含基岩接触带）用纯水泥浆灌注。灌浆水泥采用P32.5普通硅酸盐水泥。

d.灌浆工艺。灌浆先用稀浆，3～5min后逐渐加稠浆液，当某一级的浆液灌注量已达或超过400L，而灌浆压力及浆量无改变或变化不明显时，应改变施工措施，提升一级，采用浓浆灌注。在规定的设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min或注入率不大于1.0L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。灌浆孔采用分段压力灌浆法封孔，检查孔采用置换和压力灌浆法封孔。

e.灌浆方法及灌浆压力控制。基岩帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，分三序孔进行轮灌，首先对Ⅰ序孔用“少灌多复”的方法，再进行Ⅱ、Ⅲ序孔灌注，灌浆段长取5.0m，但对基岩和接触带需单独一段灌注。

3.2 坝体防洪标准低、溢洪道泄洪能力不足的处理

胡家坟水库坝顶高程不满足规范要求、溢洪道泄洪能力不足，采取扩建老溢洪道、降低溢洪道底板高程的方法，在溢洪道控制段设弧形闸门，控制调度下游工农业用水，有效泄洪。

a.降低溢洪道底板高程的优点。满足溢洪道过流要求；保证在校核洪水工况下，满足坝体防洪要求；溢洪道高程降低，降低地下水的出逸点，增加库区地下水的出流，排除洪水挟带的大量泥沙。

b.溢洪道布置。扩建溢洪道轴线走向和老溢洪道轴线走向一致，堰型为宽顶堰，堰顶高程1911.80m。溢洪道由进水渠、控制段、泄槽段、消力池和海漫段四部分组成，全长136.5m。其中，引水渠段长16.5m，高11.4m。控制段长10m，宽4m。控制段设交通桥，设4m×2m的弧形闸门一套，闸顶新建启闭机房。泄槽段长60m，底宽为4m，边墙由1.8m渐变为5.6m，底板厚40cm。消力池段长20m，宽4m，底部高程1900.59m；池深2.5m，边墙高5.6m，底部厚50cm。控制段、泄槽段和消力池段底板、边墩均采用C20钢筋混凝土现浇。海漫段长30m，矩形断面，净宽由4m渐变为8m，边墙由3.1m渐变为2m，边墙采用M7.5浆砌石支砌、M10水泥砂浆抹面，边墙顶宽0.5m，顶部设6cm厚的C15混凝土压顶，底板采用20cm厚的C20钢筋混凝土，下层采用30cm厚的M7.5浆砌石。

3.3 库内淤积处理

库内四周硬化的淤泥采用挖机开挖清除，其余部分采用水力冲挖，由新建的溢洪道排泄至下游河槽。正常运行期库内淤泥在保证不影响蓄水条件下，采取提升溢洪道闸门，通过水流冲力引沙入河，减轻库内淤积。

4 结语

胡家坟水库于2008年10月开始实施除险加固，于2009年3月完工，现已投入正常运行，除险加固效果明显，达到了预期目的，彻底治理了病险。除险加固后提高了大坝安全运行能力，解决了库内泥沙淤积问题，增加库容17.6万m3，保障了下游茨营乡10个村委会、64个自然村3.6万余人的生活用水和800hm2水田、1000hm2旱地的抗旱、栽插点种用水，以及对黄罗公路、越州钢铁厂等的防洪保护任务，取得了良好的社会效益和经济效益。