广西德保县巴龙水库除险加固工程大坝整体设计

叶慧

【摘 要】针对巴龙水库大坝的“金包银”形式，以及坝体内部结构松散，非溢流坝段凹凸不平，大部分浆砌石胶结差或无胶结，块石间孔隙多且大，砂浆强度较低，风化、溶蚀脱落；溢流坝段溢流面浆砌石砌体凹凸不平，表面砂浆老化、剥落严重等问题，并结合水库的实际情况，对溢流坝和非溢流坝段进行加固处理，采取了加宽坝顶、重建坝顶防浪墙、坝面新浇钢筋混凝土面板、坝体采取灌浆、设排水孔等措施。工程实施后，即满足泄洪要求，又解决了坝体渗漏问题，确保水库安全运行。

【关键词】巴龙水库；除险加固；非溢流坝段；溢流坝段；设计

【中图分类号】TV698.23 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）01-0112-05

1 工程概况

巴龙水库位于广西德保县燕峒乡巴龙村巴现屯，地处右江支流兴旺河上游，是一座以灌溉为主的小（1）型水利工程，担负着下游巴现、巴求、兴旺等村屯农业灌溉用水的重任。工程设计灌溉面积约253.33 hm2（3 800亩），有效灌溉面积约106.67 hm2（1 600亩）。该水库于1969年9月兴建，1977年12月竣工。坝址以上集雨面积为63 km2，设计防洪标准为30年一遇设计，200年一遇校核，相应水位为668.54 m（1985年国家高程系统，以下相同）和669.39 m。正常水位为665.76 m，总库容为217.3万m3。

枢纽工程由浆砌石非溢流重力坝段、溢流坝段、放水设施等组成。由于缺乏原设计资料，经向当地管理人员了解并结合地质勘探工作，推测重力坝体为浆砌石框格内包干砌石结构。

坝顶总长为87.00 m，其中浆砌石挡水重力坝段布置在左、右岸，最大坝高为28.00 m，坝顶高程为669.80 m，坝顶宽1.50 m，顶长63.00 m；浆砌石溢流坝段布置在中部，溢流前沿长24.00 m，为实用堰，堰顶高程为665.76 m，最大下泄流量为340 m3/s。

巴龙水库于1969年9月兴建，1977年12月竣工并开始蓄水，于2002年年底进行了一次维修，主要原因是由于大坝的左岸发生渗漏，渗漏量达0.5 m3/s。当时投入45万元用于大坝左岸的灌浆和大坝上游防渗面板的浇筑，面板为C15混凝土，厚200 mm，温度筋为φ6.5 mm@200 mm。经过处理后，左岸减少了渗流量，但整个大坝的渗漏问题仍较严重。

2 方案设计

大坝现状是大坝坝顶宽度不能满足运行、检修、防汛抢险等要求，坝体渗漏，非溢流坝面和溢流坝面表面凹凸不平，大部分浆砌石胶结差或无胶结，块石间孔隙多且大，砂浆强度较低，风化、溶蚀脱落。针对这些问题，本次设计将采取加宽坝顶、重建坝顶防浪墙、坝面新浇钢筋混凝土面板、坝体采取固结灌浆、设排水孔、坝基采取帷幕灌浆等措施，以达到除险加固的目的。加固后，巴龙水库的总平面布置图如图1所示。

2.1 坝顶加固设计

原上部坝体较单薄，坝顶宽度只有1.50 m，不满足运行、检修、防汛抢险等要求；根据计算，原坝顶高程能满足现行防洪标准的要求。本次加固设计拟将非溢流坝段上部坝体往上游加宽0.9 m，往下游坝面加宽0.2 m混凝土面板，加宽后的坝顶宽度为2.60 m。由于坝顶要加宽，原防浪墙建在现有坝顶的中间，因此需拆除原防浪墙重建。坝顶加宽后新建上游防浪墙厚0.30 m，高1.10 m，下游新建混凝土栏杆，厚0.20 m，高1.10 m，栏杆边缘距坝顶下游侧0.10 m。加宽部分新混凝土與原坝面间经凿毛处理，并设连接砂浆锚杆锚固，锚杆直径为■16 mm，长度为1.2 m（上游665.76 m高程以上锚杆长度为1.6 m，下游非溢流坝面为1.0 m，溢流坝面为1.2 m），间距为1.5 m×1.5 m，呈梅花形布置（如图2所示）。

2.2 溢流坝加固设计

原溢流坝段宽24.00 m，分布在坝体中间，溢流堰形为梯形实用堰，堰顶高程为665.76 m，溢流坝上游边坡为1∶0.4，下游边坡为1∶0.872，大坝采用挑流消能方式。加固后，拟在上游坝面从下到上增设500～300 mm厚的钢筋混凝土防渗面板，下游溢流坝段增设300 mm厚的钢筋混凝土面板，与坝体间用■16 mm砂浆锚杆连接，锚杆长度为1.2 m，锚杆端部与面层温度钢筋相连，露出原坝坡面0.2～0.4 m，间距为1.5 m×1.5 m，呈梅花形布置。混凝土面板设分缝，缝间设止水铜片止水，沥青木板填缝。防渗面板施工前必须先对原坝面进行清理凿毛，面板底部与坝基帷幕灌浆平台连接，坝基帷幕灌浆平台底部接坝基灌浆帷幕，以增强防渗效果。

拆除堰顶及控制段左右两侧边墙300 mm，拆除堰顶控制段部分厚约300 mm，将原来折线形实用堰改为曲线形实用堰以增大过流能力，清理干净下游坝面表层杂草，在堰顶、控制段左右两侧边墙与下游溢流坝面增设300 mm（非溢流坝面为200 mm）厚的C25（非溢流坝面为C20）钢筋混凝土护面，面板表层设防裂钢筋，与上游防渗面板形成封闭的整体。为确保新浇混凝土与原坝体结合紧密，沿浇注面布设■16 mm锚杆，间距为1.5 m×1.5 m，长1.2 m，呈梅花形布置。

新建溢流坝顶交通桥桥面宽2.60 m，桥下设1个桥墩，将堰顶分为2孔，单孔宽度为12.00 m，桥墩厚度为1.00 m。为了保证溢流堰达到原有的过流能力，在右岸坝段与溢流坝交界处拆除1 m宽的坝体以弥补被闸墩占去的堰面宽度，使过流断面保持原来的24.00 m不变。

由于堰面的加宽，相应的溢流坝右侧边墙也拆除重建，考虑到左侧的边墙浆砌石砂浆已风化、溶蚀脱落，高度也不满足规范要求，因此左右两侧边墙均拆除后新建。新建边墙采用C25混凝土浇筑，表层设防裂钢筋，高度由上到下为1.35～2.60 m不等。

为了减少坝体的渗透压力，在大坝下游坝坡646.00 m、650.00 m高程各设一排往坝上游钻进的排水孔，孔距为3 m×3 m，以及时排除坝内及坝基渗水，减少渗透压力。

由于堰形的改变，需对溢流堰过流能力重新进行复核。经计算，加固后，溢流堰段在设计洪水位668.54 m下的下泄流量为228 m3/s，满足调洪后的下泄流量为228 m3/s的要求；在校核洪水位669.39 m下的下泄流量为340 m3/s，满足调洪后的下泄流量为340 m3/s的要求，因此溢洪道过流能力满足要求（如图3所示）。

2.3 大坝防渗加固处理

根据安全鉴定提出的大坝坝体和坝基存在渗漏等问题，本次加固设计拟对大坝采取增设迎水面防渗砼面板、坝基及坝肩帷幕灌浆和坝体固结灌浆等措施。

在上游坝脚处设2.00 m×1.50 m（宽×高）混凝土平台，作为灌浆施工平台。帷幕灌浆设1排，灌浆轴线距离灌浆平台上游侧1.50 m。帷幕灌浆孔距为2.00 m，平均灌浆深度为10 m。帷幕灌浆线长度与坝轴线等长，右岸灌浆轴线桩号为0-000.00 m～0+025.00 m，共25 m；中间溢流坝段灌浆轴线桩号为0+025.00 m～0+049.00 m，共24 m；左岸灌浆轴线桩号为0+049.00 m～0+087.00 m，共38 m；帷幕灌浆总长为87 m。

在迎水面增设防渗面板，防渗面板从下往上厚300～500 mm，与坝体间用■16 mm砂浆锚杆连接，锚杆长度为1.2 m（其中上游665.76 m高程以上锚杆长度为1.6 m），露出原坝坡面0.2～0.4 m，间距 为1.5 m×1.5 m，呈梅花形布置；坝基帷幕灌浆与防渗面板形成封闭的胶结面以达到防渗目的（如图4所示）。

2.4 浆砌石坝体固结灌浆设计

大坝增设三排固结灌浆孔，孔距均为3 m，非溢流坝段第一灌浆孔设在666.10 m高程平台处，灌浆轴线与原坝体666.10 m平台间的距离为600 mm，第一排固结灌浆轴线与坝体垂直面夹角分别为3°，倾向上游侧。溢流坝段第一排灌浆轴线距离堰顶下游侧800 mm，与坝体垂直面夹角分别为1°；大坝非溢流坝段及溢流坝段第二排灌浆孔均设在663.92 m高程处，灌浆轴线与第一排灌浆轴线间距为2 m，非溢流坝段第二排固結灌浆轴线与坝体垂直面夹角为6°，溢流坝段第二排固结灌浆轴线与坝体垂直面夹角分别为10°，倾向下游侧；大坝非溢流坝段及溢流坝段第三排固结灌浆孔均设在661.63 m高程处，非溢流坝段第三排固结灌浆轴线与坝体垂直面夹角为17°，溢流坝段第三排固结灌浆轴线与坝体垂直面夹角为21°。先进行坝体固结灌浆，再进行堰顶的拆除及下游钢筋混凝土面板的施工（如图4所示）。

2.5 上游坝面加固处理

大坝经过多年运行使用，2002年修复的防渗面板因当时资金有限，捣制厚度不足，防渗能力较差。为了增强大坝面板的防渗作用，本次加固设计拟在大坝上游坝面新增一层厚0.3～0.5 m的C25钢筋混凝土防渗面板，面板表层设温度钢筋。从右到左分别在桩号0+012.00～0+025.23 m、0+036.50 m、0+048.47 m、0+062.00 m、0+075.00 m处设永久横缝，缝间设止水铜片止水，沥青木板填缝。为确保面板与原坝体能紧密结合，沿浆砌石坝面布设■16 mm锚杆，间距为1.5 m×1.5 m，长1.2 m（其中上游665.76 m高程以上锚杆长度为1.6 m），锚杆端部与面板温度钢筋相连。防渗面板施工前必须先对原坝面进行清理凿毛，防渗面板底部接坝基灌浆帷幕，以增强防渗效果（如图3、4所示）。

2.6 下游坝面

下游坝坡坡面凹凸不平，浆砌石风化严重，局部砂浆脱落，溶蚀严重，块石外露架空，坡面杂草、小灌木丛生，植物根系破坏了坝体结构。本次加固设计拟对下游坝面进行全面清除杂草并凿掉表层风化、凹凸不平的坝面浆砌石，新增一层厚0.2 m的C20钢筋混凝土面板，面板表层设温度钢筋。为确保面板与原坝体能紧密结合，沿浆砌石坝面布设■16 mm锚杆，间距为1.5 m×1.5 m，长1.0 m，锚杆端部与面板温度钢筋相连。混凝土面板施工前必须先对原坝面进行清理凿毛。整平后下游坝坡为1∶0.872（如图3、4所示）。

3 结语

根据水库的实际情况，对坝顶、非溢流坝段和溢流坝段进行合理布置，既满足了泄洪要求，又保证了大坝的安全运行，全面改善了原坝体“金包银”形式的缺陷，使大坝坝基、坝肩及坝体渗漏问题得到根本的解决。工程实施加固后，消除了水库的安全隐患，确保水库下游群众生命财产安全和正常的生产生活，通过优化设计使得水工建筑物与周围自然景观融为一体，促进了建筑物与环境的协调统一，在实现除险加固的同时，大大改善了水库的整体面貌。

参 考 文 献

[1]广西南宁水利电力设计院.广西德保县巴龙水库大坝安全鉴定报告书[R].2010.

[2]广西南宁锐建丰勘察设计有限公司.德保县巴龙水库除险加固工程地质勘察报告[R].2011.

[3]广西桂禹工程咨询有限公司.广西德保县巴龙水库除险加固工程初步设计报告[R].2011.

[责任编辑：陈泽琦]