粘土斜墙堆石在宁夏隆德县范家峡水库除险加固中的应用

【摘要】通过对宁夏隆德县范家峡水库病险成因分析，结合当地立地条件和筑坝材料分布，提出切合实际的粘土斜墙堆石进行水库加固技术方案。

【关键词】粘土斜墙;堆石坝;水库除险;宁夏隆德

Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application

Zhang Wei

（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）

【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.

【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund

宁夏固原市位于宁夏回族自治区南部，辖4县1区，总面积1.054万Km2，占自治区面积的21.8%。到2012年，全市总人口152.53万人，其中：农业人口129.74万人，占总人口的85.06%，回族人口69.88万人，占总人口的45.8%，是全国回族主要聚居区之一，也是全国最为干旱、贫困的地区之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水库148座，总库容7.06亿 m3，水保骨干坝、塘坝、淤地坝341座，配套机井1626眼，固定机电排灌站266处，水利工程年供水量2.12亿m3。经过近年病险水库除险加固工程的实施，我们对不同立地条件病险水库进行成因分析，提出了水库除险加固技术方案，供参考。该工程在固原市首次采用粘土斜墙堆石技术进行水库除险加固改造，2004年6月20日完工，多年运行良好。

1. 工程概况

隆德县范家峡水库位于葫芦河一级支流庄浪河上，属隆德县奠安乡旧街村，地理位置东经108°06′，北纬35°27′，水库始建于1972年11月，控制流域面积34Km2，总库容97.6万m3，属小（二）型，最大坝高25m，水库有效库容为48.08万m3，淤积库容49.52万m3，现有防洪标准不足100年。由于当地筑坝土料奇缺，水库上游300 m处有大量可以利用的岩石，分析论证后决定采用碾压式粘土斜墙堆石坝坝内加高方式，作为除险加固技术方案。

2. 工程地质

根据宁夏水利水电勘测设计院地质队提供的《桃山引水范家峡水库改扩建工程地质说明》，其地质主要情况如下：

2.1扩建坝址区工程地质条件 。

（1）左右坝肩含砾壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，兰灰色，稍湿，坚硬状态，块石、碎石、角砾等混杂其中。渗透系数2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，开挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。

（2）砂岩（K11）：分布在该地区下部.灰色、浅红色，厚层状，岩体完整性较差，节理裂隙较发育，夹有厚度不等的砾岩，紫红色薄层状泥岩，砂岩产状50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，内磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，开挖边坡比1：0.75，强分化厚度为0.5m，0.5m以下为中等分化层，[R]=450KPa。

2.2库区（坝基）工程地质条件 。

（1）粉质粘土（Q42apL）：分布在库区内，厚度在6m左右，褐黑色，软塑——流塑状态。

（2）砂岩（K1L）：分布在该地区下部，性质同上。

从压水试验成果资料来看，左坝肩砂岩透水率为22.3～35.7Lu，属于中等透水层;坝基下部砂岩自23.9米以下为弱透水层，其上砂岩均为中等透水层;右坝肩砂岩为弱透水层，其上有21米厚的含砾壤土，渗透系数为2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，属于中等透水层。经综合分析，由于库区内淤积6米左右的粉质粘土，渗透系数1.36 x10-4 cm/s，内摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本为不透水层，可作为防渗覆盖。因此不考虑坝底（基）的渗漏问题，左右坝肩可采用防渗斜墙，斜墙向上游延伸止绕坝渗漏的产生。

3. 工程设计

工程主要设计内容：土坝加高9.6m，新增库容120.85 m3，最大坝高达34.60m，坝长192 m，并对左坝肩进行帷幕灌浆和坝坡进行砌护;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，输水洞长92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配备铸铁闸门和螺杆式起闭机，并对原泄洪及消能设施进行砌护。

表1反滤料控制指标用干密度表

4. 坝体设计控制指标

4.1粘土斜墙。

范家峡水库坝体防渗土料的最大干容重为1.73g/cm3（平均值），最优含水量17.1%。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），压实度宜为0.98，坝体防渗土料的干容重应大于1.70g/cm3，渗透系数不大于1.0×10-5cm/s。

4.2反滤料。

粘土斜墙前后坡反滤体的铺设有利于坝体的排水，保证坝体及粘土斜墙不被渗流破坏，增加坝体的稳定性，反滤体卵石和砂料的填筑标准以相对密度为设计控制指标，设计反滤体的相对密度为0.7（见表1）。

4.3堆石。

上坝石料是位于水库上游300m处的左岸山体上的岩石，可就地采集，爆破开挖。堆石坝设计的填筑标准按孔隙率作为设计控制指标，根据陕西杨凌西北水利科学研究所

质量检测中心所做土工实验资料，设计孔隙率为20%，采用10～15t振动碾，碾压4～6遍，每层碾压厚度0.6～1.0m，以此作为坝体填筑控制指标。堆石压实质量控制指标为堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。

5. 施工质量检测方法

堆石坝采用《岩体试验规程》中的量积法进行检测即灌砂法控制相对密度和孔隙率，土质防渗斜墙和反滤体按常规检测方法检测即环刀法控制干容重。

6. 结论

范家峡水库除险加固工程于2001年9月开工，2004年6月竣工，至今运行正常，并开始发挥效益，值得在同类水库除险加固工程中推广。

参考文献

[1]白永年、吴士宁、王洪恩，《土石坝加固》，水利水电出版社，1991年.

[2]张启岳，《土石坝加固技术》，中国水利水电出版社，1999年.

[文章编号]1619-2737（2014）10-15-783

[作者简介] 张伟（1976.10-），职称：工程师，2005年6月毕业宁夏大学，长期从事水利工程管理工作。

mily：宋体;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋体;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武汉工业学院学报，2009，28（3）：116～119.

[文章编号]1619-2737（2014）10-30-730endprint

【摘要】通过对宁夏隆德县范家峡水库病险成因分析，结合当地立地条件和筑坝材料分布，提出切合实际的粘土斜墙堆石进行水库加固技术方案。

【关键词】粘土斜墙;堆石坝;水库除险;宁夏隆德

Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application

Zhang Wei

（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）

【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.

【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund

宁夏固原市位于宁夏回族自治区南部，辖4县1区，总面积1.054万Km2，占自治区面积的21.8%。到2012年，全市总人口152.53万人，其中：农业人口129.74万人，占总人口的85.06%，回族人口69.88万人，占总人口的45.8%，是全国回族主要聚居区之一，也是全国最为干旱、贫困的地区之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水库148座，总库容7.06亿 m3，水保骨干坝、塘坝、淤地坝341座，配套机井1626眼，固定机电排灌站266处，水利工程年供水量2.12亿m3。经过近年病险水库除险加固工程的实施，我们对不同立地条件病险水库进行成因分析，提出了水库除险加固技术方案，供参考。该工程在固原市首次采用粘土斜墙堆石技术进行水库除险加固改造，2004年6月20日完工，多年运行良好。

1. 工程概况

隆德县范家峡水库位于葫芦河一级支流庄浪河上，属隆德县奠安乡旧街村，地理位置东经108°06′，北纬35°27′，水库始建于1972年11月，控制流域面积34Km2，总库容97.6万m3，属小（二）型，最大坝高25m，水库有效库容为48.08万m3，淤积库容49.52万m3，现有防洪标准不足100年。由于当地筑坝土料奇缺，水库上游300 m处有大量可以利用的岩石，分析论证后决定采用碾压式粘土斜墙堆石坝坝内加高方式，作为除险加固技术方案。

2. 工程地质

根据宁夏水利水电勘测设计院地质队提供的《桃山引水范家峡水库改扩建工程地质说明》，其地质主要情况如下：

2.1扩建坝址区工程地质条件 。

（1）左右坝肩含砾壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，兰灰色，稍湿，坚硬状态，块石、碎石、角砾等混杂其中。渗透系数2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，开挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。

（2）砂岩（K11）：分布在该地区下部.灰色、浅红色，厚层状，岩体完整性较差，节理裂隙较发育，夹有厚度不等的砾岩，紫红色薄层状泥岩，砂岩产状50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，内磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，开挖边坡比1：0.75，强分化厚度为0.5m，0.5m以下为中等分化层，[R]=450KPa。

2.2库区（坝基）工程地质条件 。

（1）粉质粘土（Q42apL）：分布在库区内，厚度在6m左右，褐黑色，软塑——流塑状态。

（2）砂岩（K1L）：分布在该地区下部，性质同上。

从压水试验成果资料来看，左坝肩砂岩透水率为22.3～35.7Lu，属于中等透水层;坝基下部砂岩自23.9米以下为弱透水层，其上砂岩均为中等透水层;右坝肩砂岩为弱透水层，其上有21米厚的含砾壤土，渗透系数为2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，属于中等透水层。经综合分析，由于库区内淤积6米左右的粉质粘土，渗透系数1.36 x10-4 cm/s，内摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本为不透水层，可作为防渗覆盖。因此不考虑坝底（基）的渗漏问题，左右坝肩可采用防渗斜墙，斜墙向上游延伸止绕坝渗漏的产生。

3. 工程设计

工程主要设计内容：土坝加高9.6m，新增库容120.85 m3，最大坝高达34.60m，坝长192 m，并对左坝肩进行帷幕灌浆和坝坡进行砌护;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，输水洞长92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配备铸铁闸门和螺杆式起闭机，并对原泄洪及消能设施进行砌护。

表1反滤料控制指标用干密度表

4. 坝体设计控制指标

4.1粘土斜墙。

范家峡水库坝体防渗土料的最大干容重为1.73g/cm3（平均值），最优含水量17.1%。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），压实度宜为0.98，坝体防渗土料的干容重应大于1.70g/cm3，渗透系数不大于1.0×10-5cm/s。

4.2反滤料。

粘土斜墙前后坡反滤体的铺设有利于坝体的排水，保证坝体及粘土斜墙不被渗流破坏，增加坝体的稳定性，反滤体卵石和砂料的填筑标准以相对密度为设计控制指标，设计反滤体的相对密度为0.7（见表1）。

4.3堆石。

上坝石料是位于水库上游300m处的左岸山体上的岩石，可就地采集，爆破开挖。堆石坝设计的填筑标准按孔隙率作为设计控制指标，根据陕西杨凌西北水利科学研究所

质量检测中心所做土工实验资料，设计孔隙率为20%，采用10～15t振动碾，碾压4～6遍，每层碾压厚度0.6～1.0m，以此作为坝体填筑控制指标。堆石压实质量控制指标为堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。

5. 施工质量检测方法

堆石坝采用《岩体试验规程》中的量积法进行检测即灌砂法控制相对密度和孔隙率，土质防渗斜墙和反滤体按常规检测方法检测即环刀法控制干容重。

6. 结论

范家峡水库除险加固工程于2001年9月开工，2004年6月竣工，至今运行正常，并开始发挥效益，值得在同类水库除险加固工程中推广。

参考文献

[1]白永年、吴士宁、王洪恩，《土石坝加固》，水利水电出版社，1991年.

[2]张启岳，《土石坝加固技术》，中国水利水电出版社，1999年.

[文章编号]1619-2737（2014）10-15-783

[作者简介] 张伟（1976.10-），职称：工程师，2005年6月毕业宁夏大学，长期从事水利工程管理工作。

mily：宋体;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋体;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武汉工业学院学报，2009，28（3）：116～119.

[文章编号]1619-2737（2014）10-30-730endprint

【摘要】通过对宁夏隆德县范家峡水库病险成因分析，结合当地立地条件和筑坝材料分布，提出切合实际的粘土斜墙堆石进行水库加固技术方案。

【关键词】粘土斜墙;堆石坝;水库除险;宁夏隆德

Clay wall rockfill in Ningxia Longde Fanjiatai Gorge Reservoir Reinforcement Application

Zhang Wei

（Ningxia Guyuan City WaterGuyuanNingxia756000）

【Abstract】Causes of Ningxia by Longde Fanjiatai dangerous gorge reservoir analysis， combined with the local site conditions and damming material distribution， a realistic clay wall rockfill were Reinforcement technology programs.

【Key words】Clay wall;Rockfill dam;Reservoir;Ningxia Lund

宁夏固原市位于宁夏回族自治区南部，辖4县1区，总面积1.054万Km2，占自治区面积的21.8%。到2012年，全市总人口152.53万人，其中：农业人口129.74万人，占总人口的85.06%，回族人口69.88万人，占总人口的45.8%，是全国回族主要聚居区之一，也是全国最为干旱、贫困的地区之一。截止2012年底，固原市建有中、小型水库148座，总库容7.06亿 m3，水保骨干坝、塘坝、淤地坝341座，配套机井1626眼，固定机电排灌站266处，水利工程年供水量2.12亿m3。经过近年病险水库除险加固工程的实施，我们对不同立地条件病险水库进行成因分析，提出了水库除险加固技术方案，供参考。该工程在固原市首次采用粘土斜墙堆石技术进行水库除险加固改造，2004年6月20日完工，多年运行良好。

1. 工程概况

隆德县范家峡水库位于葫芦河一级支流庄浪河上，属隆德县奠安乡旧街村，地理位置东经108°06′，北纬35°27′，水库始建于1972年11月，控制流域面积34Km2，总库容97.6万m3，属小（二）型，最大坝高25m，水库有效库容为48.08万m3，淤积库容49.52万m3，现有防洪标准不足100年。由于当地筑坝土料奇缺，水库上游300 m处有大量可以利用的岩石，分析论证后决定采用碾压式粘土斜墙堆石坝坝内加高方式，作为除险加固技术方案。

2. 工程地质

根据宁夏水利水电勘测设计院地质队提供的《桃山引水范家峡水库改扩建工程地质说明》，其地质主要情况如下：

2.1扩建坝址区工程地质条件 。

（1）左右坝肩含砾壤土（Q4dL）：分布在斜坡及坡角，厚度9～21m.褐黑色，兰灰色，稍湿，坚硬状态，块石、碎石、角砾等混杂其中。渗透系数2×10-4cm/s-8×10-4cm/s，开挖坡比1：1.25，[R]=130KPa。

（2）砂岩（K11）：分布在该地区下部.灰色、浅红色，厚层状，岩体完整性较差，节理裂隙较发育，夹有厚度不等的砾岩，紫红色薄层状泥岩，砂岩产状50°∠20°.天然容重2.214g/cm3，内磨擦角Φ=32.，凝聚力C=0.2MPa，透水率1～35.7Lu，开挖边坡比1：0.75，强分化厚度为0.5m，0.5m以下为中等分化层，[R]=450KPa。

2.2库区（坝基）工程地质条件 。

（1）粉质粘土（Q42apL）：分布在库区内，厚度在6m左右，褐黑色，软塑——流塑状态。

（2）砂岩（K1L）：分布在该地区下部，性质同上。

从压水试验成果资料来看，左坝肩砂岩透水率为22.3～35.7Lu，属于中等透水层;坝基下部砂岩自23.9米以下为弱透水层，其上砂岩均为中等透水层;右坝肩砂岩为弱透水层，其上有21米厚的含砾壤土，渗透系数为2×10-4cm/s-8×10-4 cm/s ，属于中等透水层。经综合分析，由于库区内淤积6米左右的粉质粘土，渗透系数1.36 x10-4 cm/s，内摩擦角Φ=12.，凝聚力C=10KPa，基本为不透水层，可作为防渗覆盖。因此不考虑坝底（基）的渗漏问题，左右坝肩可采用防渗斜墙，斜墙向上游延伸止绕坝渗漏的产生。

3. 工程设计

工程主要设计内容：土坝加高9.6m，新增库容120.85 m3，最大坝高达34.60m，坝长192 m，并对左坝肩进行帷幕灌浆和坝坡进行砌护;新建放水建筑物1座，放水流量0.52 m3/S，输水洞长92 m，比降1/100;新建泄洪水塔1座，塔高14.70 m，最大泄量98.93 m3/S，配备铸铁闸门和螺杆式起闭机，并对原泄洪及消能设施进行砌护。

表1反滤料控制指标用干密度表

4. 坝体设计控制指标

4.1粘土斜墙。

范家峡水库坝体防渗土料的最大干容重为1.73g/cm3（平均值），最优含水量17.1%。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），压实度宜为0.98，坝体防渗土料的干容重应大于1.70g/cm3，渗透系数不大于1.0×10-5cm/s。

4.2反滤料。

粘土斜墙前后坡反滤体的铺设有利于坝体的排水，保证坝体及粘土斜墙不被渗流破坏，增加坝体的稳定性，反滤体卵石和砂料的填筑标准以相对密度为设计控制指标，设计反滤体的相对密度为0.7（见表1）。

4.3堆石。

上坝石料是位于水库上游300m处的左岸山体上的岩石，可就地采集，爆破开挖。堆石坝设计的填筑标准按孔隙率作为设计控制指标，根据陕西杨凌西北水利科学研究所

质量检测中心所做土工实验资料，设计孔隙率为20%，采用10～15t振动碾，碾压4～6遍，每层碾压厚度0.6～1.0m，以此作为坝体填筑控制指标。堆石压实质量控制指标为堆石干密度，即pd大于2.16g/cm3。

5. 施工质量检测方法

堆石坝采用《岩体试验规程》中的量积法进行检测即灌砂法控制相对密度和孔隙率，土质防渗斜墙和反滤体按常规检测方法检测即环刀法控制干容重。

6. 结论

范家峡水库除险加固工程于2001年9月开工，2004年6月竣工，至今运行正常，并开始发挥效益，值得在同类水库除险加固工程中推广。

参考文献

[1]白永年、吴士宁、王洪恩，《土石坝加固》，水利水电出版社，1991年.

[2]张启岳，《土石坝加固技术》，中国水利水电出版社，1999年.

[文章编号]1619-2737（2014）10-15-783

[作者简介] 张伟（1976.10-），职称：工程师，2005年6月毕业宁夏大学，长期从事水利工程管理工作。

mily：宋体;mso-ascii-font-family：Calibri; mso-ascii-theme-font：minor-latin;mso-fareast-font-family：宋体;mso-fareast-theme-font： minor-fareast;mso-hansi-font-family：Calibri;mso-hansi-theme-font：minor-latin'>].武汉工业学院学报，2009，28（3）：116～119.

[文章编号]1619-2737（2014）10-30-730endprint