李花庄水库大坝除险加固工程措施浅析

2017-09-20谈兴

山西水利 2017年8期

关键词：砌石坝坡除险

谈兴

（大同市水务局，山西大同 037004）

李花庄水库大坝除险加固工程措施浅析

谈兴

（大同市水务局，山西大同 037004）

通过水库除险加固的重要性和水库中的安全隐患,依据规范对李花庄水库存在的安全隐患采取了对大坝裂缝进行灌浆处理，大坝上游坝坡增设砌石护坡，增加大坝观测设施等工程措施。

水库；大坝；除险加固；措施

水库作为水利水电工程中的重要部分，在国民经济生产中起决定性作用。尤其在防洪减灾中和人民生命财产安全有着重要及息息相关的作用。从而水库的除险加固工程非常必要也极其重要。一些常年运行的病险水库存在诸多问题，例如：年久老化、渗漏、堵塞严重、管理体制不健全、维修资金不足等问题。因此亟待对水库进行除险加固工程，进而使水库正常运行，发挥其社会效益和经济效益双结合的功能。

1 工程概况

李花庄水库位于大同市新荣区西村乡李花庄村南0.25km，所属流域为海河流域永定河水系御河一级支流李花庄河。坝址以上控制面积2.7km2。总库容10.256万m3，是一座以防洪、灌溉为主的小（二）型水库，地面覆盖差。流域属土石山区，主河流长7.30km，平均宽度0.37km，平均纵坡22.4‰，平均河床糙率0.027，多年平均径流量3.321万m3。

李花庄水库大坝为浆砌石心墙坝，坝顶长60m，坝顶宽6.0m，设计最大坝高11m，坝顶高程1171.0m。坝底高程1160.0m，死水位1169.0m，淤积高程1167.4m。现状大坝上、下游坡比分别为1∶1.5和1∶1。主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。

2 水库在运行过程中存在的问题

水库出险加固的资金紧张，尽管国家加大了对重点小型水库除险加固的投入，但是每年投入的资金远远满足不了工程建设的需要，再加上水库由于地质及建设时工程质量等多方面的原因，造成旧险消除，新险出现，许多病险情况不能根除。水库管理落后特别是小（二）型水库管理落后，体制不健全，机构不完整，管理手段落后，就连最基本的大坝观测设施都没有，故在运行期间没有实测变形记录。经向水库管理人员调查，工程在运行过程中多次出现裂缝和陷坑。

1993年水库大坝发生比较严重的险情，目前水库存在的主要险情有：大坝渗漏，坝身单薄，涵卧管垮塌、堵塞、损毁，溢洪道泄洪道达不到规范要求等，存在很大的安全隐患。上游坝坡无护坡设施，坝面不规则。大坝长时间带病运行，渗漏严重；坝坡分布有较多的冲沟和陷坑，大坝存在较大的安全隐患。水库设计及施工均在地质资料不完善的情况下进行，未对坝基进行清理，大坝完全由人工填筑，施工质量较差，坝体结构强度较低，结构不稳定，大坝长时间带病运行，渗漏严重，不能在高水位下运行。大坝坝体存在纵横交错的裂缝，存在较大的安全隐患。大坝防洪标准低，难以抵御较大雨量形成的入库洪水造成的压力。加之水库无水文观测设施及智能化设备，在水库在病隐患严重时，水库大都以控制调蓄，低水位运行，水库一旦发生险情，严重影响下游群众的生命财产安全。

3 工程的除险加固措施

为了更好地落实水利部发布的《关于进一步做好病险水库除险加固工作的通知》，结合本流域本地区病险水库中存在的工程缺陷和工程隐患，加大投入力度，严格施工过程，提出适宜该水库坝体及坝基除险加固的设计方案。针对该水库存在的问题，对大坝进行除险加固设计。主要措施为：（1）对大坝裂缝进行灌浆处理，确保大坝防洪安全和结构强度；（2）大坝上游坝坡增设砌石护坡，增设坝后反滤体；（3）增设大坝观测设施。

3.1 对大坝裂缝进行灌浆处理，确保大坝防洪安全和结构强度

灌浆施工工艺是水利施工针对大坝渗漏的一种常见的技术，也是一项隐蔽的工艺，在分析当地的地质条件后采用不同的工艺方式，选用不同的材料，形成不同的灌浆凝结体。由于该地段地质复杂，为了使灌浆效果好，在施工前根据设计要求选择打孔地段对孔间距离，工艺参数进行渗透实验，以此作为施工依据。

针对坝体采用黏土灌浆，坝基采用水泥灌浆的形式进行防渗处理。经过试验做出施工方案，灌浆坝顶高程为大坝高程清基1m后高程（1170m），灌浆孔沿坝轴线共布置3排，排距1.5m，孔距2m，孔位间隔布置。坝体黏土灌浆深度为25m，坝基水泥灌浆深入基岩5m，最大灌浆深度为40m。坝体黏土灌浆选用含黏粘量40%的粉质黏土，含沙量应小于10%，采用全孔灌注法施工，先利用自重灌注，再逐渐加压。坝基灌浆采用自上而下循环灌浆法，按序逐渐加密的原则进行施工，浆液的变换，应遵循由稀到浓的原则，逐级改变，浆液的水灰比可采用8∶1，5∶1，3∶1，2∶1，1.5∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1（重量比）9个阶段。初始水灰比可采用8∶1。

在短期的施工后，对灌浆后的部位进行检测，实测渗水量为60L/min，达到了规范的要求，因此证明在该工程中采用的灌浆防渗漏油显著的效果，既加快了工期同时也节约了工程投资。

3.2 大坝上游坝坡增设砌石护坡，增设坝后反滤体

经设计使上游坝坡由原来的1∶1.5变为1∶2.5,同时坡脚以上做干砌石护砌，厚度0.3m。对大坝下游坝坡进行培厚处理，坡比由1∶1变为1∶2.5，坝坡培厚时先将腐殖土清除然后填筑粘土，碾压，压实度不低于96%。护坡采用干砌块石施工，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）进行要求，首先将选好并运到工作面的块石运到填料部位，在堆放石材时要考虑工作面的场地要适合。人工砌筑要技术交底，严格各个工序的合理、规范。块石砌筑要满足石材之间的咬合、错缝、稳定、平整性等砌筑的基本要求。另外在砌筑块石的过程中也要对坝坡的外观和整体效果考虑；使坝坡有层次感，一层一层错缝锁结的方式铺砌；坝坡的石材砌缝隙宽度不应大于25mm，砌石边角要顺直，整齐牢固，严禁出现通缝，叠砌和浮塞等不规范现象，面石要选用表面光滑平整的石材，中间用小石填心。在砌筑工程中遵循由下至上的原则，砌石牢靠，嵌紧避免不合理施工造成的损失。砌筑厚度要达到设计要求。该水库使用当地石材，选用块石尺寸为0.30m× 0.20m（宽×厚），块石长度不小于50cm；每隔20m设浆砌石隔梁，断面尺寸为0.7m×0.7m，沿坝脚设浆砌石齿墙。

原有反虑体由于多年运行，坝后常年雨水淘刷部分坍塌，反滤体外部淤积粘土，排水效果差,现排水体顶部高程不满足规范要求，故本次加固对其拆除重建。增设反滤体必须要求反虑土不能穿过反滤层，各层的颗粒不能发生移动，相邻两层之间较小的一层不能穿过较粗的一层的孔隙。反滤层不能被堵塞，而且有足够的透水性，保证排水畅通。反滤体形式按实际现状选用贴坡排水体，护坡反滤层自上而下第一层为2cm～4cm石子，厚15cm，第二层为200g/m2的反滤土。3.3 增设大坝观测设施

水利工程检测应遵循定期检测与专项检测相结合的原则，以确保水工建筑物的安全性，确保检测数据对水工建筑物的重要性，并为制定水利工程养护和维护计划提供相应的依据。所以说水库一定要有一个观测点及智能化的观测设施。该水库建成以来一直缺少观测设施，水库历史资料一点也没有。针对此现状，并能刚好使水库正常运行，特增设观测点及相关的观测设备，保障水库正常运行安全运行。为水库以后的观测资料真实性、完整性、连续性和准确性做依据。在资料整理和分析中如发现异常情况，应及时做出判断并将异常判断结论上报运行管理单位，从而使运行管理单位提前做出应对措施。达到了观测点的重要性。也为水利科学研究在该流域提供了准确、有效的参数，进而确保了大坝在安全运行时及发展趋势中更加准确，实用。