常峪口水库除险加固工程设计

李文君，张文友

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程概况

常峪口水库位于河北省宣化县盘肠河上游的火烧沟U形峡谷内，是以防洪、灌溉为主，兼顾养殖的小（Ⅰ）型水库，防洪标准为50a一遇设计，500a一遇洪水校核，地震基本烈度为7°区。

水库1976年兴建，1982年竣工。大坝由左、右岸非溢流坝段、溢流坝段、排沙洞、灌溉洞和发电洞等建筑物组成。拦河坝坝型为浆砌料石外壳埋石混凝土芯墙的双曲拱坝，最大坝高37m，坝顶弧长134.2m，坝顶宽2.0m，坝底宽10.0m，坝顶中心角125°20′，溢流坝段总长80m。左岸布置有重力墩，作为拱坝的人工拱座，重力墩长30m，最大墩高22m。重力墩与左坝肩之间设有2m宽浆砌石截渗墙连接。溢流坝中间部位设有坝内排沙洞，为2.5m×3.0m的矩型有压洞，进口设钢筋混凝土框架式进水塔，闸室内设一扇平板钢闸门。排沙洞的左右侧各设有坝内埋管发电洞和灌溉洞，钢管直径0.8m，采用阀门控制泄量。

1.1 水库存在的主要问题

（1）大坝出现多道水平、竖直裂缝，存在坝体渗漏；

（2）左、右坝肩存在着绕坝渗漏；

（3）左岸人工拱座、右岸坝肩存在抗滑稳定问题，威胁大坝自身安全；

（4）金属结构、电气设备陈旧、老化，排沙洞无事故检修闸门，且坝体上下游淤积，严重影响泄洪；

（5）大坝没有必要的观测设施；

（6）管理处房屋已成危房，且屋后山体有坍塌可能，危及房屋及人身安全。

2 工程地质条件

水库坝址区为一不对称峡谷，右岸峭壁岩体完整，局部节理发育，左岸为堆积岸，岸坡平缓宽阔，基岩出露面高程较低。坝基岩体主要为强风化角闪斜长片麻岩，经过固结灌浆处理，地质条件已得到改善。右坝肩岩体大部分为弱风化岩，局部出露强风化岩，强风化岩节理裂隙发育，存在绕坝渗漏问题。左坝肩及左侧重力墩基础为强风化角闪斜长片麻岩，岩体破碎，节理裂隙发育，存在基础渗漏和绕坝渗漏问题。

3 工程设计

常峪口水库除险加固主要项目有：①坝体防渗处理，即拱坝上游面新浇一层聚丙烯纤维钢筋混凝土防渗面板；②左、右坝肩坝基帷幕灌浆；③左岸重力墩及右坝肩拱座加固；④金属结构的更新改造导致排沙洞进口改建，且增设事故检修门，并对坝体上下游进行清淤；⑤完善大坝观测设施，新建管理处。

3.1 坝体防渗处理

常峪口水库经过长期运行，大坝坝体出现多处纵横裂缝，大坝下游的渗漏痕迹表明坝体渗漏较为严重。长期渗水势必影响坝体的耐久性，因此必须对坝体渗漏进行处理，阻隔渗漏通道。对于浆砌石及浆砌料石外壳埋石混凝土芯墙坝，采用坝体贴面方案是根治坝体渗漏的最佳途径。

坝体贴面方案是在坝体迎水面新浇一层聚丙烯纤维钢筋混凝土防渗面板。面板混凝土采用强度等级为C20W6F200混凝土，每立方米掺入0.9kg聚丙烯纤维。防渗面板迎水面布置一层准12＠200的钢筋网，钢筋网与坝体采用锚筋相连，面板底部嵌入基岩0.5m。坝体贴面方案布置及施工技术要求。

（1）坝面处理，对裂缝部位通过开槽、骑缝钻孔、预埋灌浆管、砂浆封堵等工序对裂缝进行灌浆处理，灌浆材料为超细水泥浆液。

（2）贴面厚度按照砌石坝混凝土防渗面板经验公式T=0.3+0.01H（m）估算，顶部为0.3m，底部为0.65m。结合已建工程的经验，常峪口水库防渗面板采用厚度为0.3～0.5m，即坝底部贴面厚0.5m，顶部贴面厚0.3m。

（3）贴面与坝体连接，为了保证防渗面板与坝体紧密连接，在防渗面板与原坝体之间设置连接锚筋，锚筋直径为准20，坝体锚入深度为1.2m，保护层厚度为5cm。锚筋间距为2m，梅花型布置。

（4）由于贴面混凝土受到老坝体的约束，易产生约束裂缝。对此采用三种对策综合整治，①施工时采用分缝浇筑；②混凝土防渗面板迎水面布置一层准12＠200的钢筋网，钢筋网与坝体采用锚筋相连；③混凝土中掺加聚丙烯纤维，掺量为0.9kg/m3。从而有效地控制面板表面裂缝的开展，提高了混凝土的耐久性、抗渗性、抗冲击性和韧性。

3.2 左、右坝肩渗漏处理

为了封堵基岩渗水，增强拱座的稳定，拟对河床两岸坝肩基岩进行帷幕灌浆处理。帷幕线布置在距坝体上游面1m的位置，沿两坝肩基岩面上升到坝顶端部。左坝肩防渗帷幕长105m，右坝肩防渗帷幕长45m。帷幕深12m，灌浆孔采用单排铅直孔，孔距2m，上部设C25混凝土压板。

3.3 左、右岸拱座加固

3.3.1 左岸人工拱座（重力墩）加固

对于左岸人工拱座加固进行了重力墩下游侧贴坡、混凝土墩阻滑体、预应力锚索3种方案的比较：①混凝土墩阻滑体方案，即在重力墩左侧布置阻滑体，由于阻滑体位置基础条件较差，有古河道通过，基岩面较重力墩低20m，且重力墩左侧有一段防渗墙，处理难度加大；②预应力锚索方案，施工干扰大，技术复杂，其可靠程度易受施工质量控制；③坝后加厚重力墩方案，即在重力墩的下游侧贴50cm厚混凝土，并加设锚筋和钢筋网，具有施工简单、质量容易控制、相对投资较低等特点，经综合考虑各种因素采用重力墩下游侧贴坡方案。

3.3.2 右岸拱座加固

为提高右岸拱座的抗滑能力，在拱座下游增设混凝土抗滑体，为保证抗滑体混凝土与拱座岩体牢固连接，在与基岩面以及拱座连接部位设置锚杆，锚杆直径为准25，锚杆间距为2m，采用梅花形布置。

3.4 排沙洞改建

为有效疏通排沙通道，并综合考虑排沙洞施工作业、淤沙含水量及泄洪排沙时的水流特性等因素，自排沙洞进口向上游清淤15m，开挖边坡1∶3，开挖底宽10m，二坝前至主坝洞底以上淤积全部清除。

由于增设检修门槽，将排沙洞向上游延伸5m，新老结构之间设伸缩缝，进口为椭圆型喇叭口，进口控制断面2.5m×3.0m。闸室内设有一扇平板工作闸门，并预留检修门槽。配合更换闸门，闸门槽二期混凝土需要重新浇筑，进水塔上部结构维修加固。

3.5 大坝安全监测

为了能在水库加固后对大坝进行必要的观测，本次设计共布置7个位移标墩。水平位移观测采用视准线法，垂直位移观测采用水准测量，工作基点、校核基点、起测基点均埋设在两岸稳固的山岩或原状土上，水准基点设置在主坝下游，做成等边三角形。

4 结语

（1）对于浆砌料石外壳埋石混凝土芯墙的双曲拱坝根治渗漏加固措施，即先对上下游坝面裂缝采用追踪灌浆处理，再在坝体迎水面新浇一层聚丙烯纤维钢筋混凝土防渗面板，实践证明，该方案为行之有效的最优加固方案。

（2）对有人工拱座的拱坝，尤其原始资料匮乏的情况下，慎选阻滑体加固方案，应优先考虑坝后加厚重力墩方案。

［1］河北省水利水电勘测设计研究院.常峪口水库出险加固初步设计报告［R］.2006.

［2］SL282—2003，混凝土拱坝设计规范［S］.

［3］SL319—2005，混凝土重力坝设计规范［S］.

［4］GB50367—2006， 混凝土结构加固设计规范［S］.

［5］黄国兴.水工混凝土建筑物修补技术及应用［M］.北京：中国水利水电出版社，1999.

［6］马国彦.岩体灌浆排水锚固理论与实践［M］.北京：中国水利水电出版社，2003.