山心塘水库除险加固工程主坝加固设计方案

2014-10-29刘彬彬

黑龙江水利科技 2014年11期

刘彬彬

(广西玉林水利电力勘测设计研究院，广西玉林537000)

1 基本概况

山心塘水库是一座以灌溉、供水为主，结合发电的综合利用的小(1)型水库。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物等级为4 级。现在枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道和放水涵管组成。主坝为浆砌石重力坝，最大坝高38.0 m，坝顶总长120.0 m，坝顶宽3.1 m，坝底高程807.0 m，现状坝顶高程845.0 m。上游防浪墙顶高程为846.0 m，顶宽0.35 m，下游栏杆顶高程为846.0 m，顶宽0.2 m。大坝上游坡823.0 m高程以上垂直，以下坡比为1∶0.15，843.0 m高程以下设有混凝土防渗面板，厚度为0.5 m。下游坡839.0 m高程以上垂直，以下坡比为1∶0.65。坝脚设有集水沟、量水堰。

该大坝被核定为三类坝工程。安全鉴定评价主坝砌体为微风化花岗岩，胶结材料为砂浆，局部缝隙不满浆，砂浆标号较低。坝体砌石砌体施工质量差，防渗面板没有分缝且抗渗标号较低，严重老化，左坝肩与山体接触带润湿，大坝下游面820.0 m高程以下大面积渗水且右坝脚多处存在射水现象，严重影响大坝的安全运行。此外，经计算主坝应力不满足规范要求。

2 防渗设计

山心塘水库主坝为浆砌石重力坝，防渗为坝体上游侧的防渗面板，现其防渗面板厚度均为0.5 m，根据《浆砌石坝设计规范》(SL25 －91)规定混凝土防渗面板底部厚度为最大水头的1/30 ～1/60，顶部厚度≥0.3 m的要求，经计算，山心塘大坝混凝土防渗面板底部最大厚度应为1.23 ～0.62 m，所以山心塘大坝坝体混凝土防渗面板厚度不满足规范要求。且经过30 多年的运行后，防渗面板严重老化，导致大坝下游面820.0 m高程以下大面积渗水且右坝脚多处存在射水现象。水库淤泥较深，淤积高程至817.0 m，淤积高度高达10 m左右。如若对大坝上游防渗面板进行加固，淤泥难以清理，导致施工比较困难，无法新建防渗面板，因此本次除险加固拟采用坝体防渗灌浆+坝基帷幕灌浆方案［1］。

2.1 坝体防渗灌浆设计

坝体加固采用充填灌浆，对整个坝段在坝顶设两排孔，排距为1.0 m，孔距为2.0 m。第一排充填灌浆孔轴线距上游面1.1 m。灌浆时先灌坝体下游排，再灌上游排，上游排灌浆先坝基帷幕灌浆后坝体防渗灌浆。坝体防渗灌浆材料为纯水泥浆，水泥标号为425#;同排孔按三序施工，采用自下而上分段灌浆，每段长5 ～6 m，灌浆压力为1.5 ～3.0 MPa;浆液浓度由稀到浓，逐级变换，浆液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶17个比级，由5∶1水灰比开灌。

2.2 坝基帷幕灌浆设计

坝基帷幕灌浆设一排孔，与第一排坝体充填灌浆同孔，孔距为2.0 m，深入坝基5 m。主坝强风化下限线即是中等透水下限线，因此本次设计灌浆孔孔深拟入弱风化带3.0 m，灌浆材料为纯水泥浆，水泥标号为425#;同排孔按三序施工，采用自下而上分段灌浆，每段长5 ～6 m，灌浆压力为2.5 ～4.0 MPa;浆液浓度由稀到浓，逐级变换，浆液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶17个比级，由5∶1水灰比开灌。坝基灌浆前必须通过试验孔试验，确定合理的有关参数。坝基抗滑稳定及应力分析成果见表1。钻孔设备采用150 型地质回转钻钻垂直孔，自下而上分段循环灌浆法施工。灌浆泵灌浆，自动记录仪与之配套使用。灌浆压力根据现场灌浆试验成果确定。灌浆浆液用425 号普通硅酸盐或大坝硅酸盐纯水泥浆液。在灌浆部位搭设临时制浆站供浆。

3 下游坝坡加固

原大坝下游坡839.0 m高程以上垂直，以下坡比为1∶0.65。坝脚设有集水沟、量水堰。考虑到原坝基出现拉应力，本次设计拟对主坝下游坡进行M7.5浆砌石贴坡加固设计，并恢复原坝脚浆砌石排水沟以及量水堰。加固后整个坝段下游坡832.0 m高程以上维持现状不变，在832.0 m高程设个平台，宽为2.6 m，以下坡比为1∶0.78。

加固段坝底浇筑C15 混凝土垫层，厚0.8 m。对原浆砌石坝坡坡面砂浆凿除后，冲洗干净，贴坡加固采用M7.5 水泥沙浆砌筑Mu40 以上块石。新旧浆砌石之间采用Φ16 的锚筋进行连接，锚筋梅花型布置，间距为1 200 mm，锚筋垂直深入原坝体1.5 m，外伸1.0 m。坝体新砌M7.5 浆砌石及其C15 混凝土基础均每10 m设一条伸缩缝，缝宽20 mm，缝内填聚苯乙烯硬质泡沫板。

经加固后，河床段和强风化段坝体坝基抗滑稳定均能满足规范要求，坝趾最大压应力小于坝基容许压应力，坝基不出现拉应力。砌体抗滑稳定及应力分析成果见表2，主坝加固横剖面图见图1。