西沟水库拦河坝除险加固工程技术方案浅析

2016-03-12冯仓林

黑龙江水利科技 2016年2期

冯仓林，陈　英，刘　勇

(1.黑河辰能西沟水电责任公司，黑龙江黑河164300；2.黑龙江省隆业水利水电工程建设有限公司，哈尔滨 150080；3.哈尔滨东林经济技术开发有限公司，哈尔滨 150001)

西沟水库拦河坝除险加固工程技术方案浅析

冯仓林1，陈英2，刘勇3

摘要：西沟水库位于黑龙江省黑河市境内的公别拉河上，距西沟村15km，是一座具有发电、防洪、旅游、养殖多功能的水利枢纽工程。枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝、岸坡开敞式溢洪道、引水发电系统组成。拦河坝为沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶长646.00m，最大坝高36.00m，坝顶宽5.00m，坝顶高程345.80m。根据对沥青混凝土心墙堆石坝的质量评价和实测资料，坝顶防浪墙有错位、裂缝和部分止水脱落现象，坝顶高程达不到原设计的坝顶高程。坝顶防浪墙因结构缝错位和部分止水脱落，同沥青混凝土心墙防渗体的连接已不是紧密结合，防浪墙失去挡水功能。坝坡抗滑稳定计算结果表明，堆石坝上部下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。为了保证大坝的安全运行，进行加固处理。

关键词：西沟水库；拦河坝；沥青混凝土心墙堆石坝；除险加固

1工程概况

西沟水库位于黑龙江省黑河市境内的公别拉河上，距西沟村15K m，是一座具有发电、防洪、旅游、养殖多功能的水利枢纽工程。枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝、岸坡开敞式溢洪道、引水发电系统组成。西沟水库总库容为1.47×108m3,水库正常蓄水位343.5 m；设计洪水位(P=0.2%)344.10 m，校核洪水位(P=0.05%)344.60 m；死水位327.00 m。电站装机容量36 MW，平均年发电量9914.3×104KW.h,是黑龙江省电网中调峰水电站。

西沟水库拦河坝为沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶长646.00 m，最大坝高36.00 m，坝顶宽5.00 m，坝顶高程345.80 m，防浪墙顶高程347.00 m，上下游坝坡均为1∶1.5；在上下游330.00 m高程各设宽1.50 m的马道。沥青混凝土心墙，底部最大厚度为22 cm，顶部最大厚度为12 cm，心墙的上下游为厚15 cm的油砌混凝土预制块，在预制块与坝体堆石之间设置2.00 m厚的碎石过渡层和碎石区。沥青混凝土心墙与坝基的连接是在心墙下的坝基做了0.50 m厚，底宽4.00 m的混凝土齿墙。坝基设一排帷幕灌浆，孔距1.50 m。

2加固方案

2.1坝体培厚方案

根据对沥青混凝土心墙堆石坝的质量评价和实测资料，坝顶防浪墙有错位、裂缝和部分止水脱落现象，坝顶高程低于原设计坝顶高程，最大相差0.24 m，最小相差0.07 m，达不到原设计的坝顶高程。坝顶防浪墙因结构缝错位和部分止水脱落，同沥青混凝土心墙防渗体的连接已不是紧密结合，防浪墙失去挡水功能[1]。坝坡抗滑稳定计算结果表明，堆石坝上部下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。为了保证大坝的安全运行，提出加固处理。

原大坝沥青混凝土心墙顶高程为344.00 m，高出正常蓄水位0.5 m，坝顶高程为345.80 m，防浪墙顶高程为347.00 m。根据现状坝体结构，考虑到坝体沉陷可能破坏防浪墙的挡水功能，故将原设计由防浪墙挡设计洪水位与校核洪水位，改为由沥青混凝土心墙挡设计洪水位与校核洪水位，采用这样的方法可以避免防浪墙与心墙之间的连接部位成为防渗的薄弱地带，坝体整体防渗更加可靠。将原防浪墙、高程342.50 m以上的心墙及343.50 m高程以上的坝体填筑料全部拆除。沥青混凝土心墙顶高程为高出校核洪水位0.5 m，即345.10 m，然后在心墙顶部建1.9 m高的钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程仍为347.00 m。原心墙顶高程344.00 m，埋深1.8 m；心墙加高至345.10 m埋深0.7 m，两者心墙埋深均不能满足冻深要求，况且高程343.50 m为施工平台，无论怎样都要拆除和重建心墙[2]。为防止心墙顶部受冻，在心墙端头侧包覆厚度为6 cm的聚苯乙烯硬质泡沫板，板外侧加3 cm的砂浆抹面。将原上游330.00 m马道及以上干砌石护坡拆除，在其上依次重新护砌厚度0.8 m的手摆石和厚度0.38 m的干砌石，总厚度为1.18 m，坡比为1∶1.5，即取消上游330.00 m高程马道，与其下的1:1.5坝体护坡一致。

坝坡抗滑稳定计算结果表明，堆石坝上部下游坝坡过陡，坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求，因此需对下游坝坡适当培厚。

西沟水库沥青混凝土心墙堆石坝最大坝高为36.00 m，为中坝，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)第5.4.1条“坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，中、低坝可选用5～10 m”.据此推断中坝的顶宽度≥7 m。现状沥青混凝土心墙堆石坝坝顶宽度仅为5 m，考虑坝顶防浪墙及路缘石的影响，实际交通宽度不到4.5 m，只能车辆单行，影响防汛交通，因此坝顶宽度由原来的5.00 m改为8.00 m，即将防浪墙后的坝体加宽3.0 m，并将原下游坝坡清除50 cm后在填筑坝体堆石，使其填筑后的坝坡坡比仍为1∶1.5，在330.00 m高程处做1.50 m宽的马道。坝顶343.40 m高程以上填筑碎石过渡层，其上铺筑30 cm的碎石垫层、10 cm无砂混凝土，然后再做混凝土路面。

2.2堆石坝坝基渗漏处理

大坝渗漏处理采用在堆石坝高程343.50 m拆除平台造孔，对坝基岩石进行帷幕灌浆，帷幕灌浆中心线与原坝基灌浆中心线相同，帷幕灌浆标准为5Lu。在主河床断层破碎带及其影响范围内采用1.00 m孔距，孔深22～56 m；其他部位采用2.00 m孔距，孔深6～56 m，帷幕处理深度为深入相对不透水层(5Lu)5.00 m。

为解决两岸坝头原帷幕灌浆向两岸延伸长度不够而造成的绕坝渗漏问题，本次坝基加固增加两岸坝头外的灌浆，孔距2.00m，孔深9～10 m.

本工程地下水位线和相对不透水层均埋藏较深，在相当长的距离内都无法和正常蓄水位相交，因此，从达到防渗效果和节省投资两方面综合考虑，本次帷幕灌浆向两岸延伸长度以1.5倍水头为原则，即帷幕灌浆向左岸延伸至桩号0+064.00 m，向右岸延伸至桩号0+750.00 m。

2.3加固方案分析

1)施工方法:此方案施工方法简单，便于施工，有利于节省工期。

2)防渗效果：心墙顶高程高于校核洪水位0.5 m，沥青混凝土心墙可以挡设计洪水位与校核洪水位，坝基帷幕灌浆可以减小基础渗漏和坝体绕渗，大坝整体防渗性能较好[3-4]。

3)坝体外观：坝顶加固后，上下游坝坡均一自然，坝顶外观较好。

3结语

拦河坝的安全状态是水库安全运行的基石，水库除险加固工程的重中之重就是大坝工程隐患的排除。良好的除险加固技术方案对工程施工提供强大的技术支撑，是对水库除险加固工程成功实施的有力保障，并且直接影响水库今后的工程安全和效益的发挥。

参考文献：

[1]吴剑.水利大坝除险加固的设计与施工[J].黑龙江水利科技，2014(04)：56-60.

[2]王聪辉.水库大坝除险加固工程设计分析[J].科技风，2014(13)：22-23.

[3]宣兴连.大坝除险加固工程设计模块的分析[J].科技创新与应用，2014(01)：87-88.