杨庄滞洪区大坝北岗段隐患及处理措施

2022-02-20陈超

河南水利与南水北调 2022年12期

陈超

（河南省山水水利工程有限公司，河南开封 475000）

1 工程概况

杨庄滞洪区位于河南省西平县城西22 km 的小洪河干流上，坝址以上控制流域面积1 026 km2，上游石漫滩以上为山区，石漫滩至杨庄区间为丘陵区，杨庄以下为平原区。下游约13 km 的北岸为老王坡滞洪区。杨庄滞洪区主体工程于1992年11 月正式开工，1995 年完成。工程属Ⅱ等，主体工程按50 年一遇洪水设计，相应水位71.54 m，滞洪量2.03 亿m3，300 年一遇洪水校核，相应水位72.15 m，滞洪量为2.56 亿m3，滞洪区设计流量为650 m3/s，校核流量为1 500 m3/s。迁安工程按20 年一遇设计，设计水位为69.68 m，相应滞洪库容量0.79 亿m3，考虑风浪高设计迁安水位确定为70.10 m。项目主体工程主要内容包括：护坡12.83 km，坝身堤基防渗2 163 m；修建围堤堤顶防汛道路12.83 km，修建上堤道路18 条，长3 078 m：维修泄洪建筑物1 座。

地形与地貌：杨庄滞洪区位于淮北平原的西部，地形较为平坦，自西北向东南倾斜，地面高程在40～75 m之间，地面平均坡度约为1/6 000。自晚更新统末以来，此区地壳处于振荡运动状态，由于上升大于下降，形成了现有的河谷洼地。项目区出露地层主要为晚更新统的冲洪积粉质壤土层，在河漫滩及冲沟处零星出露全新统的冲洪积轻粉质壤土、中粉质壤土及砂壤土，下部为深厚的早中更新统，连同第三系沉积物厚达300～800 m，下伏基岩主要为侏罗纪、白垩纪的砂岩、页岩及下元古界的片麻岩。地层岩性：工程区在勘探深度范围内主要揭露地层为第四系上更新统（0）和全新统（Q），地层分布稳定。根据《中国地震动参数区划图》，工程区地震动峰值加速度分区0.11，对应延震基本烈度为V。

水文地质条件：项目区内地下水类型主要为孔隙水及裂隙水，地下水埋深因地形不同而不同，该区地下水与河水主要靠大气降水补给，环境类型水对混凝土的腐蚀性无，环境水对混凝土结构中的钢筋腐蚀性评价为弱，环境水对钢结构腐蚀性评价为弱。

2 大坝隐患

杨庄滞洪区大坝工程级别为3 级，横跨芦庙、专探、杨庄、师灵4 个乡镇。大坝全长12.83 km，为均质土坝，最大坝高17.50 m，坝顶宽6～8 m，大坝上游坡比1∶3，下游坡比1∶2.50，坝顶高程73.50 m，防浪墙顶高程74.55 m，全坝除北岗段0+280～2+500 段外均为1992年杨庄滞洪区建设时修建。大坝主河槽段有1 km混凝土护坡，其余坝段为草皮护坡。坝顶路面为12 km泥结碎石路面和1 km柏油路面。大坝上游设有15 m宽的防浪林带，下游设5 m宽护堤林带。

杨庄滞洪区自1992年修建至今，存在一些问题，如大坝北岗段0+484～2+647 段，长2.16 km，为原杨庄水库大坝，此坝段特殊的土质结构，填筑质量较差，1992 年建设时，施工中大坝北岗段灌浆2次，工程验收时提醒应定期续灌的同时加强对该段观测，由于缺乏资金维护，一直未续灌。2000年“7·13”洪水是杨庄滞洪区1995 年建成以来经历最大一次洪水，2000 年7月13日滞洪区落闸蓄洪持续22 d，滞洪区最高水位70.52 m，高于滞洪区内庄台20 年一遇设计水位70.10 m。滞洪期间加强对该段巡查次数，7月23 日寻坝人员沿下游坝脚巡查，发现桩号1+100～1+450段坝坡坡脚处有水，高程68 m，仔细观察坝体由内向外渗水，有如无数小泉眼，仔细听好像还有流水声。用手摸坝坡流水处土体松软，用脚踏上去脚陷30 cm，几乎拔不出来。按照防汛规定要求逐级向上级汇报，后经专家现场考察分析，结论是该段坝体出现的现象属于散浸（分散性渗水），建议密切观察。根据地质报告，0+484～1+000、1+450～2+647 段堤身填土的干密度范围值pdmax=1.54～1.64 g/cm3，平均1.60 g/cm3，结合本地经验，最大干密度1.70 g/cm3取值，3 级提防压实度为0.91，即干密度≥1.55 g/cm3为合格标准，故0+048～1+000、1+450～-2+647 段堤身填土干密度合格率为95.5%；桩号1+000～1+450 之间坝体填土干密度范围值pdmax=1.46～1.55 g/cm3，平均1.51 g/cm3，坝体填土干密度合格率为65%。

3 大坝处理措施

3.1 渗流分析

渗流分析计算大坝北岗段0+484～2+647 段堤身断面。计算工况：校核水位72.15 m时，下游无水；设计水位71.54 m时，下游无水。上游水位条件下堤身形成稳定渗流时为计算工况。下游为草皮护坡，无排水设施。经计算结果可知，在校核水位、设计水位时渗透比降分别为0.18和0.21均小于允许渗透比降0.47，但由于坝体存安全隐患，对该段坝体及坝基进行防渗的处理，可采用水泥土搅拌桩。

3.2 防渗方案比较

杨庄滞洪区大坝堤身主要为中粉质壤土，抗渗能力较好，工程地质条件好，防止坝体在高水位下产生渗透破坏。结合目前的处理工程实例，对坝体实用劈裂灌浆、高压摆喷灌浆、塑性混凝土防渗墙和水泥土搅拌桩4 种处理方法进行比较（详见表1），堤身防渗处理措施采取水泥土搅拌桩灌浆。

表1 大坝防渗处理方案比选表

3.3 防渗措施及效果

灌浆范围为大坝北岗段，灌浆采用双排套桩布孔，孔位设在坝轴线，墙底部钻入坝基底部2 m，桩深7.70～9.80 m，桩直径0.40 m，成墙厚度0.55 m，施工按三序桩成墙方法，用多头小直径深层搅拌截渗桩基就位、调平，通过主机的动力传动推动钻头向土层中下层沉刨设计深度，然后再提升搅拌机至孔口，在此同时，水泥浆由高压输送管输进钻杆，经过钻头喷入土体中，在钻进与提升的过程中，水泥浆和原土充分拌和，此过程一次成桩，称为一序，然后钻机沿轴线前移，进行下一序施工，多次重复上述过程形成一截渗墙。渗透系数不大于1×10-5cm/s，抗压强度R>0.30 MPa，水泥掺入量不小于12%。