北峰山水库副坝除险加固中的方案选择

刘兴菊

一、工程概况

北峰山水库位于勒竹河上游北峰山处，距云浮市新兴县城46km，是新兴县内勒竹河上的第八个梯级电站，距上游一座具有多年调节的合河水库工程8km。坝址以上流域面积245.1km2，库区位于丘陵地区，主河道长共18.22km，库区河道平均坡降0.00925，总库容1120万m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电和供水等综合利用的中型水利工程。

北峰山水库副坝为均质土坝，坝顶高程117.50m，最大坝高16.0m，现状坝顶宽5m，坝顶长53.5m。上游坝坡分别为1：2.5和1：3，采用150#混凝土块护坡，1.5mX1.5m为一块，品字形布置，厚度为0.15m。下游采用草皮护坡，坝坡为1：2，108.5m高程以下设褥垫式棱体反滤排水，棱体顶宽2m，底宽12 m，反滤棱体坡比为1：1.5。坝基在坝轴线靠上游侧设粘土防渗齿墙，齿墙顶高程107m，下端嵌入原山体实土1m。

二、副坝存在的主要问题：

2010年云浮市新兴县水务局委托珠江水利委員会珠江水利科学研究院对北峰山水库进行安全评价，同年云浮市水务局《关于新兴县北峰山水库安全鉴定成果的审定意见》（云水管[2010]217号文）同意北峰山水库大坝安全鉴定评为三类坝。根据北峰山水库安全评价结果，该工程存在问题的主要有：

（1）副坝现状防洪标准不满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定的1000年一遇的校核洪水标准要求。

（2）副坝左岸坝肩渗水比较严重，坝脚多处积水，下游排水棱体块石松动，并有少量块石已滑落坝脚。

（3）副坝坝身左岸为花岗岩风化残积土，颗粒粗大，粘性成份较少，旧填筑土渗透系数大，碾压不密实，压实度低，对抗渗性不利，坡脚多处发现渗水，钻探查明为绕坝渗透。

（4）副坝未安装渗压观测设施和水平位移观测设施。

三、加固方案的拟定

加固方案围绕上述工程存在的问题进行拟定，一是提高坝体防洪标准，二是加强坝体防渗，三是安装观测设施。

1、提高坝体防洪标准，彻底解决坝坡抗滑稳定

提高坝体防洪标准必须彻底解决坝坡抗滑稳定问题，为彻底解决坝坡抗滑稳定，本次加固方案的总体原则是坝坡培厚及反压平台加高。坝坡培厚主要考虑前坡培厚及后坡培厚两种方案，前坡培厚需要用粘土填筑，而后坡培厚需要用砂性土，培土位置的不同、培厚土料的不同等都会对坝体稳定、施工条件、工程造价等造成不同影响。本次将从各方面对以上两个方案进行比较，确定最优方案。

2、上堵下排，加强坝体防渗

针对副坝旧填筑土压实度低，防渗能力差的具体情况，为彻底解决大坝的防渗问题，本方案采用 “上堵下排”的总体原则进行加固。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗，垂直防渗处理可以比较彻底地解决坝体渗漏问题，而水平防渗处理则必须结合下游排水减压措施，虽可保证坝体渗透稳定，但仍有一定的渗漏损失。为彻底解决坝体的渗流问题，保证大坝运行安全，本工程采用垂直防渗的方案。具体加固措施为在坝顶靠上游侧对坝体灌浆，在坝基进行帷幕灌浆的，下游坝坡设置排水棱体。

坝体灌浆考虑高压喷射灌浆灌浆和充填灌浆两种方案，由于两种灌浆方式的适用范围和施工工艺均有不同，并且对施工条件的要求也有不同，都会对工程实施产生影响，本次将从如上各方面对两个灌浆方案进行比较，以确定最优方案。

四、方案的比较

1、坝坡培厚方案的比较

坝坡培厚主要考虑前坡培厚及后坡培厚两种方案，以下从坝坡稳定、防渗效果、施工条件等方面对两个方案进行比较，具体比较如下。

考虑北峰山水库的实际情况，从上述比较中可以看出，前坡培厚不利于迎水坡的抗滑稳定而且需放空水库，填筑土方量大，造价高，施工不方便。考虑坝体和坝基的灌浆，以及后坡培厚施工方、填筑土方量、造价低等优点，因此确定后坡培厚为推荐方案。

2、灌浆方案的比较

坝体灌浆考虑高压喷射灌浆灌浆和充填灌浆两种方案，以下就适用范围、施工工艺、施工条件等方面对两个灌浆方案进行比较，具体比较如表2。

从表2比较可以看出，高压喷射主要是处理坝体碾压不实、密实度普遍较差、坝体内有软弱层、坝后坡浸润线出逸点过高、坝后坡出现大面积湿润，坝体有明显渗漏的问题；充填灌浆操作简单，施工有保证，对坝体结构影响较小，对坝体内存在生物洞穴、碾压不实、密实度差的大坝效果明显。结合本工程实际情况和达到除险加固的目的，确定高压喷射灌浆为推荐方案。

五、结论

根据以上方案比较结论，确定本工程加固方案如下：采用后坡培厚的方案对坝体进行培厚加固，反压平台加高，下游坝坡设置排水棱体；对坝体采用高压喷射灌浆的方案进行垂直防渗处理，考虑到两岸接头处情况复杂，存在裂缝、洞穴及绕坝渗流的可能性，在两岸接头处也采用高压喷射灌浆，加强大坝两岸接头处的防渗效果。