迟家沟水库大坝加固工程设计

王荣磊，邹　明，孔庆军（龙口市迟家沟水库管理所，山东 龙口 265704）

迟家沟水库大坝加固工程设计

王荣磊，邹明，孔庆军
（龙口市迟家沟水库管理所，山东 龙口 265704）

【摘要】分析了迟家沟水库大坝现状及存在的问题，介绍了水库大坝横断面、坝基及基岩截渗工程、上游和下游护坡加固工程设计方案。

【关键词】迟家沟；水库大坝；除险加固；工程设计

迟家沟水库位于龙口市芦头镇寺后乔家村南，是一座以防洪和城市供水为主，兼顾农业灌溉和渔业养殖的中型水库。水库于1958-10动工兴建，1960-05竣工，当年拦洪蓄水。水库流域面积34 km2，总库容2 044万m3，兴利库容1 282万m3。水库建成50多年来在防洪、农业灌溉和城市供水等方面发挥了重要作用，但由于建库时受各方面条件限制，工程建设标准低，质量差，遗留问题多，加之工程多年运行，该水库工程存在多方面安全隐患，迫切需要除险加固。本文结合迟家沟水库除险加固，介绍大坝横断面、坝基等工程设计。

1　大坝现状

迟家沟水库大坝为壤土心墙砂壳坝，最大坝高27.19m，坝长485 m，坝顶宽6.7m，坝顶高程84.37～84.58m。大坝上游迎水坡为干砌乱石护坡，在高程79.30m处设有宽1.2m的马道。马道以上边坡为1∶1.83～1∶2.32，以下边坡为1∶3～1∶4.26，并在高程71.0m和66.30m处分别设有宽2m和6m的马道。下游背水坡为杂草护坡，分别在高程72.65m和60.0m左右设一条宽3.4m和1.0m马道，72.65m高程马道以上坡比为1∶2.45～1∶2.50，马道以下坡比为1∶3.06～1∶3.12。坝后背水坡在桩号0+066、0+190、0+298分别设宽2.5m的浆砌料石台阶，每隔130m左右设一竖向排水沟，排水沟为浆砌块石结构，坝脚桩号0+100～0+300设干砌方块石贴坡式排水体。心墙由壤土筑成，顶宽2.3m，顶高程81.29～84.48m。大坝坝顶设有高1.07m、宽0.4m的浆砌石防护墙，防护墙顶高程85.44～85.65m。

大坝原设有测压管，位于大坝桩号0+085、0+180、0+280处，每排3根，坝前一排，坝后两排，现均已报废。

2　大坝存在问题

1）大坝壤土心墙顶以上为碎石土填筑，渗透系数4.12×10-2cm/s；桩号0+020～0+090坝段防护墙基础坐落在碎石上，与防渗体不连接，不符合规范要求；按现状心墙顶高程81.29～84.48 m核算，水库现状防洪能力低于20年一遇洪水标准。

2）坝体填筑质量差，心墙压实度0.87～0.95，不符合规范要求的占74%；大坝桩号0+010～0+460段上游砂壳为砾砂，填筑质量差，相对密度低，易产生液化。

3）大坝桩号0+320～0+500段坝基强风化层层厚度6.8～12.8m，透水率22.7～36.9 Lu，属中等透水，不满足规范要求。

4）经核算，大坝上游护坡石厚度不得小于0.266m，现状护坡石平均厚度0.14m，且护坡石下无反滤层，存在大面积塌陷、护坡石下架空等现象，影响大坝安全。大坝下游排水体无反滤层。

5）大坝测压管等观测设施现已失效，大坝无竖向、水平位移等观测设施，不能对大坝状态进行实时监测，不满足大坝运行管理需要。

3　大坝加固工程设计

3.1大坝横断面设计

1）坝顶高程和坝顶宽度的确定。本次水库除险加固设计坝顶高程为84.4m，现状坝顶高程基本满足要求，但需要对坝顶构造进行重新设计。加固后的坝顶宽7.0m，坝顶为混凝土路面，净宽为6.0m，基层为0.2m厚砾砂水泥稳定层，面层为0.2m厚的C25混凝土。上游坝肩防护墙拆除重建，墙顶高程85.2m，新防护墙基础座落在心墙上。防护墙为M10浆砌石结构，厚0.5m，下游路肩宽0.5m。

2）坝坡的确定。上游坡在高程79.8m处设宽2.0m的马道，坝坡坡比为1∶3。压重平台分两级，顶高程分别为71.50m及67.75m，宽度分别为15.0 m、16.0 m，顶部一级平台以1:3坡比坡向二级平台，底部二级平台以1∶3坡向库底。下游坡72.6 m和61.5 m高程处分别各设一条马道，宽度分别为2.0m、12.5 m。72.6 m高程以上设计坡比为1∶2.5，高程72.6～61.5 m之间设计坡比为1∶3.0。高程61.5m以下坡比为1∶2。

3）大坝心墙顶以上为碎石土填筑处理。对大坝壤土心墙顶以上碎石土填筑的部分，全部挖除回填壤土，并碾压夯实，保证与心墙结合良好。

3.2坝基及基岩截渗工程

本工程采用帷幕灌浆。

1）帷幕灌浆的范围及深度。经分析浸润线计算情况，调整深度对等势线影响不大，本着节省投资的原则，确定帷幕灌浆的深度为深入弱透水层以下2.0m，灌浆顶面深入坝体内2.0m。为确保工程安全，帷幕灌浆的范围应适当扩大，设计范围为桩号0+300～0+520，长220m，灌浆孔间距为2.0m。在坝顶用小口径地质钻机钻孔，灌浆轴线距离上游坝肩3.35m。

2）设计标准。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），岩石坝基灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制，1级、2级坝及高坝透水率宜为3～5 Lu，3级及其以下的坝透水率宜为5～10 Lu。本水库大坝为3级坝，取透水率为10 Lu作为相对不透水层标准。

3）灌浆过程中特殊情况的处理。①对集中漏水严重的孔段，采用充填级配料灌浆工艺。②对孔口有压力，但始终达不到吸浆量小于0.4 L/min结束标准的孔段，采取减压限流和间歇灌注的方法。③对于孔口不产生压力，而冲填级配料又冲不下去时，采取浓浆掺砂灌注，掺砂的数量一般不超过水泥重量的50%。④对灌浆条件薄弱的区域进行复灌，以确保帷幕灌浆的质量。

3.3上游护坡工程设计

本工程采用块石护坡。

1）护坡石设计。干砌方块石护坡采用当地质地坚硬、新鲜、色泽均匀的花岗岩方块石进行护砌。护坡石的尺寸为50 cm×30 cm×22 cm（长× 宽×厚），范围为自顶部压重平台顶高程71.50m至坝顶。

2）反滤设计。护坡反滤层设计为两层：上层为15 cm厚粒径为2.0～4.0 cm的石子，底层为300 g/m2土工布一层。

3）护坡基座设计。为增加护坡的稳定性，护坡的底部应设置基座。对有压重体的坝段，护坡基座设在71.5m的高程平台内侧，其余段设在坡脚，护坡基座为M10浆砌块石结构，矩形断面，底宽0.8m，深1.0m。

3.4下游护坡工程设计

1）草皮护坡。坝后坡将原坝面杂草清除干净，按设计坡比整修后，植草皮护坡，护坡范围为整个下游坝坡。为保证种植草的成活率，表层设50 cm壤土做种植土。

2）坝坡排水体。根据坝脚地形和坝基地质情况，确定在大坝桩号0+100～0+300段下游坝脚设贴坡排水体。根据《碾压式土石坝设计规范》5.7.8条，贴坡式排水体的顶部高程应高于坝体浸润线出逸点，高出的高度3、4、5级坝不小于1.5m，并应超过波浪沿坡面的爬高要求。根据计算，大坝坝体浸润线出逸点在下游坝脚处，排水体顶高程按2000年一遇洪水位加0.5m超高确定，经核算，排水体顶高程61.50m，顶宽12.5m，顶长200m，外边坡为1∶2。

排水体结合下游坝基抗震加固设计，将原排水体拆除后，底层铺设一层300 g/m2无纺土工布，土工布以上为200mm厚粒径为2~4 cm碎石层，然后堆筑压重料，表层采用拆除的原排水体石料，要求表面平整、美观。

（责任编辑迟明春）

【中图分类号】TV697

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-07-0047-02

收稿日期：2015-03-16

作者简介：王荣磊（1983—），男，助理工程师