龙潭水库坝体存在问题与除险加固施工

2015-07-28胡顺芹临沂市水利工程处山东临沂276000

山东水利 2015年7期

胡顺芹（临沂市水利工程处，山东临沂 276000）

龙潭水库坝体存在问题与除险加固施工

胡顺芹
（临沂市水利工程处，山东临沂 276000）

【摘要】结合山东省临沭县龙潭水库除险加固工程，分析水库坝体存在的质量问题，提出了坝体除险加固施工方案，并运用理论计算方法模拟分析了坝体除险加固施工方案的合理性。结果表明：坝体除险加固后的渗流量及抗滑稳定系数均在安全允许范围内，施工方案可行。

【关键词】龙潭水库；坝体；除险加固；安全评价

龙潭水库位于山东省临沂市新沭河一级支流穆疃河支沟蛟龙河上游，上游距临沭县县城7.5 km，下游距蛟龙镇驻地0.5 km，始建于1958年，1959年建成小（1）型水库。1970—1971年进行第一次扩建，至1983年陆续完成大坝、溢洪闸、南北放水洞等工程。1990—1993年对大坝进行了除险加固及部分工程的改造，规模扩大为中型水库，现状枢纽工程主要由大坝、溢洪道、南北放水洞、水电站等部分组成。

1　坝体存在的问题

坝体质量问题主要为接高斜墙、砂壳以及防浪墙、护坡石及反滤层。

1.1接高斜墙填筑不密实

经槽探查明，接高斜墙厚度仅有0.9～1.0m，岩性为黏土、壤土，混杂较多中粗砂及风化岩块，填筑不密实，质量较差，压实度为0.78～0.85，渗透系数为3.80×10-5～1.10×10-4cm/s，具弱～中等透水性。部分桩号与心墙之间夹0.30～0.80m砾质粗砂及碎石层，渗透系数约为7.6×10-2～4.6×10-1cm/s，具强～极强透水性，与上下游砂壳相连通，形成了渗漏通道，严重威胁大坝安全。

1.2大坝砂壳填筑质量差

1）坝前砂壳：上游砂壳岩性为含碎石砾质粗砂，顶部含块石较多，下部以砾质粗砂为主，相对密度为0.40～0.51，标贯击数为9～30击；渗透系数为4.2×10-3～3.1×10-2cm/s，具中等透水性，填筑质量较差，需提高砂壳填筑质量。

2）坝后砂壳：下游坝坡平均草皮覆盖率不足50%，相对冲刷面积达22%，坡面高低不平，冲刷破坏严重。顶部岩性以花岗岩块石为主，块石间填筑不满，多有架空现象。底部岩性以含碎石砾质粗砂为主，标贯击数为12～39击；渗透系数为8.2×10-3～6.3×10-2cm/s，具中等透水性。

1.3防浪墙、护坡石及反滤层存在质量问题

防浪墙前为干砌块石护坡，多处护坡石松动、风化破碎，护坡石缺失、塌陷现象较为严重，完全失去了护坡的作用。根据现场检测发现，护坡石重量普遍在8～19 kg/块，厚度在10～15 cm之间，长度在20～35 cm之间，宽度在14～21 cm之间，护坡石尺寸大小不符合相关规范技术的要求。护坡石平整度、砌缝宽度不合格，砌筑质量较差；护坡石下为乱石垫层；垫层级配不符合标准，有的地方无反滤层，有的地方被淘空，导致护坡石被架空。坝后贴坡型排水体，经现场开挖检查，块石下无反滤层。

2　坝体防渗加固施工技术

大坝0+000～0+475坝段高程50.0~53.9m以上砂壳、0+565~0+620段高程52.90~53.0 m以上为砂壳进行翻压加固，并采用接高黏土斜墙截渗。上游护坡拆除重建，下游坝坡缺土处补坡、草皮护坡及坝坡排水系统重建，改建下游坝脚排水体等工程。坝顶改建防浪墙和增设坝顶照明等工程。

2.1黏土心墙接高

坝前黏土心墙接高分两步进行，一是选择黏土场地，将黏土由黏土场采用挖掘机挖运，自卸汽车运输方式运送至施工区域外的土料厂地。二是划分区域进行施工，以100m作为一个施工单元，施工时先将第一个作业面的坝前砂壳用挖掘机装自卸汽车运至施工区域外，开挖完成经监理验收合格后再进行黏土心墙回填作业。

2.2坝前砂壳翻压

坝前砂壳翻压需划分区域进行施工，每100m作为一个作业面，施工时待黏土心墙作业完成监理验收合格后再将第二个作业面的砂壳开挖运至第一个作业面的区域进行压实，将剩余的砂壳土运至土料厂地备用，最后一个作业面将前面作业面多余的砂壳土运回来进行压实。以此类推完成整个砂壳翻压。

3　坝体安全评价

为验证工程除险加固设计的合理性，采用理论计算的方式模拟工程加固后的运行状况。坝体安全评价采用有限单元法，分析坝体渗流与抗滑稳定性，渗流计算模型按除险加固后的工程模型建立，如图1所示。计算模拟水库坝体在不同蓄水位条件下的稳定与非稳定渗流情况，共有5种：工况1为正常蓄水位；工况2为设计洪水位；工况3为1/3坝高；工况4为校核洪水位；工况5为校核洪水位降至水库设计死水位。

图1渗流分析网格模型

3.1坝体渗透稳定分析

模拟计算得到坝体在不同工况条件下的单宽渗流量以及相应的渗透坡降，结果见表1。并根据数值模拟得到坝体的侵润线，如图2（以典型工况1为例进行分析）。根据坝体的渗流模拟结果可知，各种工况条件下的单宽渗流量显著减少，并且均在允许范围内，小于坝体安全运行允许的渗透坡降；坝体浸润线较除险加固之前亦明显降低，综合分析可知坝体渗透稳定性良好，坝体在各种工况条件下不会发生渗透破坏。