任庄水库大坝改建加固措施简述

宋必连

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 基本情况

任庄水库位于晋城市泽州县高都镇任庄村南的丹河干流上，距晋城市区20 km，是黄河流域沁河水系丹河干流上的一座以防洪为主，兼顾灌溉、供水的中型水库。水库控制流域面积1298.6 km2，设计总库容8050万m3。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。水库正常蓄水位765.36m，设计洪水位773.91m，校核洪水位776.20m。

水库枢纽工程由大坝、正常溢洪道、非常溢洪道和输水涵洞等组成。主坝长335m，副坝长325m，最大坝高35.3m，坝顶宽5m，大坝为碾压式均质土坝。

正常溢洪道紧临大坝右坝肩，为开敞式溢洪道，由引渠段、控制段、泄槽段和挑流段四部分组成，全长392m，堰顶高程765.36m。左岸非常溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段和陡坡段四部分组成，全长300m，堰顶高程768.36m，堰净宽40m。

输水涵洞位于大坝左岸原状土上，由进水塔、输水涵洞、输水渠等组成。进口底板高程756.16m，进水口尺寸2m×2m，设平板钢闸门及启闭设施，涵洞长110m。

2 存在问题

2.1 坝体变形及沉陷

大坝坝顶起伏不平，最低处较最高处低0.38m，坝顶路面向下游倾斜。防浪墙墙脚与坝顶路面出现裂隙，裂隙宽5～8 cm，最宽处达15 cm。另外，在大坝迎水坡距坝顶防浪墙约12m范围出现长约190m的沉陷坑，宽约12m，深0.15～0.30m，最大沉陷量0.5m；大坝背水坡一、二级马道附近局部有沉陷坑，个别观测管裸露在外。

2.2 坝基渗漏

坝基上部为全新统洪冲积卵石混合土、级配不良砾，结构松散。下部为中更新统洪积低液限黏土，局部夹卵石混合土层。下伏基岩为奥陶系中统上马家沟组灰岩、白云质灰岩。坝基卵石混合土层存在管涌类型的渗透变形，坝基卵石混合土与其上部坝体土存在接触冲刷问题。

2.3 右坝段滑坡

1963年9月19日，当库水位达到767.72m时，右坝段桩号0+065—0+180段坝体土向下游发生滑动，距大坝轴线约100m处形成一个黄土平台。

2.4 输水涵洞出口处左侧边坡不稳定

输水洞出口左侧为一土质边坡，局部现已拉裂。该不稳定边坡表面出现拉张裂隙，形成诸多条平行岸坡走向的拉张裂隙，宽3～10 cm，长约20m。

2.5 右坝肩绕坝渗漏及右坝端接触冲刷

大坝右坝肩地层岩性主要为奥陶系中统峰峰组灰黄色角砾状泥灰岩、泥质白云岩夹白云质灰岩，岩体坡碎，灰岩岩体中岩溶较发育，主要为溶蚀裂隙、溶孔、溶洞等，具中等—强渗透性，形成右坝肩绕坝渗漏通道；右坝肩与坝体接触部位存在接触冲刷隐患。

2.6 非常溢洪道未完建

由于资金不足，左岸溢洪道仅对引渠段和泄槽段进行了开挖、衬砌，控制段和陡坡段尚未开挖贯通，致使左岸非常溢洪道至今不能正常投入运行。

3 加固措施

3.1 大坝坝体加固

改建加固后的大坝坝轴线相对原坝轴线向下游移动了45.0m，坝顶长676m。为充分利用现状坝体，在大坝上游坝坡高程770.50m处设宽19～27m的开挖平台，然后向下游侧以1∶3的开挖坡度挖除原坝体土至现河床新坝基，最后进行新坝体的填筑。坝顶高程维持现状776.96m，最大坝高35.3m，坝顶宽度10m，坝顶路面采用预制混凝土块路面，坝顶上游侧设1.2m高的浆砌石防浪墙。

3.2 坝基防渗处理

大坝坝基防渗采用高压旋喷灌浆，防渗轴线位于新坝轴线上游55m处。高压旋喷灌浆采用二管法，高压旋喷灌浆施工平台高程770.50m，灌浆深度根据主、副坝地质资料确定，灌浆范围为桩号FS0+140—FS0+660，采用单排灌浆孔布置，防渗墙顶深入坝体土层3.0m，墙底深入基岩1.0m。高喷灌浆墙体渗透系数不大于 1×10-6cm/s，墙体结石强度 5～15 MPa、墙体最小厚度0.8m。灌浆孔距0.8m，灌浆压力30 MPa，气压0.7 MPa，水泥采用普通硅酸盐水泥，水灰比1∶1。灌浆施工前在现场进行高压旋喷灌浆试验，满足上述要求后方可施工。施工完成后坝体内的钻孔采用黏土封孔。

3.3 大坝护坡及排水

上游坝坡在正常蓄水位765.36m以下维持不变，正常蓄水位以上整修为1∶3.0；下游坝坡自上而下依次为 1∶2.5，1∶2.75，1∶3，在高程 766.96m 和 756.96m 处各布设一条马道，宽2.0m，内侧设纵向排水沟。坝体上下游坝坡均采用干砌石护坡，其下部铺设过渡层和反滤层。为降低坝体浸润线，使坝体处于渗流稳定状态，下游坝坡脚处布设反滤及排水棱体。排水棱体顶部高程749.96m，顶宽2.0m，内侧设纵向排水沟，上游侧和坝体接触面、下部和坝基接触面均铺设过渡层和反滤层。

3.4 新填筑坝体坝基处理

开挖后的坝基若为黏土层，压实后直接填筑坝体土；开挖后的坝基若为砂卵石混合土层，为防止坝体土进入砂卵石层，压实后先铺设反滤层再填筑坝体土。

3.5 右坝肩基岩岸坡处理

为防止大坝右岸基岩岸坡与坝体接触部位发生接触冲刷，影响坝体右坝肩的稳定，对右坝肩基岩岸坡进行防渗帷幕灌浆处理，帷幕灌浆总长度约150m。采用单排灌浆孔，孔距2.0m，灌浆压力2.5 MPa，灌浆水泥采用425普通硅酸盐水泥。

3.6 左岸溢洪道改造

左岸溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段及护坦段组成，长350m。

引渠段位于溢洪道进口，长40m，维持现有浆砌石结构。

控制段长40m，净宽40m，总宽42m，纵坡0，底板高程768.36m，将现有子堰和两侧浆砌石护坡挖除，上部架设1座交通桥。两侧边墙采用扶臂式C30钢筋混凝土挡墙结构，挡墙总高度12.2m，墙顶厚度0.6m，墙底厚度1.0m，前趾板长1.5m，扶壁间距5.3m。挡墙顶部高出墙后回填面0.5m，回填线与原地面线自然衔接。

泄槽段长205m，纵坡1∶33，边坡防护高度3.1m。控制段、泄槽段底板由原来的浆砌石改造为0.3m厚的C30钢筋混凝土结构。

消力池段长25m，纵坡0，底板高程748.19m，采用0.6m厚的钢筋混凝土结构，边坡防护高度6m。

泄槽与消力池段两侧均布设0.5～1.0m厚的浆砌石护坡，采用0.15m厚的C30混凝土进行衬砌，混凝土表层铺设直径8 mm的温度筋，边坡1∶0.5。

消力池后接25m长的护坦段，纵坡0，底板铺设0.8m厚的格宾石笼，高程750.49m，宽度60m。

3.7 大坝安全监测设计

变形监测设计：表面变形包括坝面水平位移和垂直位移，水平位移观测点分别布置在距大坝轴线上游7.0m，大坝轴线下游29m，58m，86m处，每个断面布置6个测点，共计24个水平及垂直测点；工作基准点分别布置在大坝左右坝肩；水准基点布置在水库附近地表稳固的岩石上，共布设2个。

浸润线监测设计：渗流监测包括坝体渗流压力和渗流量监测。渗流压力监测横断面布置在上游坝坡距坝轴线20m处、下游坝坡距坝轴线10m处和排水棱体上游，每个横断面上布置测点6个，共18个；渗流量测点分别设在坝轴线桩号B0+215，B0+315、棱体排水下游10m，20m处，共4个。

4 结语

任庄水库大坝改建加固后，不仅可以保护晋、豫2省3市（晋城市、焦作市、沁阳市）150余万人的生命安全及大坝下游2.2万hm2耕地、晋焦铁路、晋焦高速、青天河水库、30余家企业及21 km输变电线路的财产安全；还可保证泽州县0.16万hm2耕地的灌溉及晋城市生态用水和巴公工业园区的供水，可促进当地工农业持续发展，使工程更好地发挥社会效益、经济效益和环境效益。