喀达苏盖提水库除险加固工程施工与技术分析

艾木都力·吾守尔

（新疆水利水电科学研究院 新疆 乌鲁木齐 830049）

1 工程概况

喀达苏盖提水库位于疏勒县塔孜洪乡以东、县林场以西，英尔里克乡以北，距疏勒县城约12km，地理位置在东经76°08′55″～76°14′15″，北纬39°17′17″～39°19′14″。工程是对原有的水库大坝进行除险加固施工，该水库属于三类水库，由于设计、施工、管理的原因，始终存在各种问题，长期带病运行，急需除险加固。本次除险加固工程不改变现有工程规模，只是解除水库的病险情，并按规范要求达到设计标准，使其安全运行。

2 水库除险加固施工

对喀达苏盖提水库进行除险加固施工，其主体工程主要包括两个方面，一是坝体防渗加固，二是对于有可能发生地震液化坝段的处理。基本施工流程为：坝体清基→坝体填筑→坝坡两布一膜的铺设→砼施工→土缓坡填筑→坝后排水沟施工→无纺布铺设→冲沟回填→坝后盖重施工。主体工程施工主要包括下述两方面：

2.1 清基

坝体迎水坡面的清基工作主体采用机械施工，并辅以人工将杂物清除，施工效果要达到设计指标。迎水坡面在1260.50 m以下的部位修整为1∶8.0的土缓坡，1260.5 m以上的部分坡度控制为1∶3.5或1∶6。背水坡面人工修整坝坡比为1∶3.0，坡度控制个别地段要辅以人工修整，采用人工清基，并用蛙式打夯机夯实。部分坝段坝顶宽度需要由原来的3.0 m加宽至6 m。

2.2 填筑

坝面填筑平均约0.5 m的厚度，混凝土的施工方法是：首先通过碾压试验确定土层厚度和碾压遍数，碾压设备采用羊角碾。运土物料运输车沿坝运输，但应根据料场先远后近的原则卸在施工段，使运输土料土丘分布直径为2 m。坝体填土先用推土机平整，然后根据压实试验方法确定选定的卷数和铺设土壤厚度。坝体加宽及土缓坡土料填筑采用装载机挖装自卸汽车运至现场，采用推土机平整，并通过人工辅助，用羊角碾碾压密实。

3 工程技术分析

在工程施工之前需要对水库大坝的工程地质进行充分的调查了解，在此基础上进行体坝基渗漏量、坝体碾压质量分析、坝基土渗透变形以及坝基液化等方面的分析计算，确定出最优的施工设计方案，从而保证工程的质量。下面简要对其中几个可能会直接对工程质量造成影响的关键技术进行分析。

3.1 坝体坝基渗漏计算

喀达苏盖提水库坝体与坝基常年都有比较严重的渗漏情况，个别区段出现大面积积水的现象，现估算水库坝基渗漏量。渗漏量计算按下列公式进行：

Q＝BKHqr

式中，Q——渗漏量，m3/a；

B——坝基含水层渗漏段长度，m；

K——渗透系数，m/d；

H——透水层厚度，m；

qr——引用流量，取0.462。

经过初步计算水库每天的渗漏量Q每天为6.41万m3，全年渗漏量为1154.60万m3。根据实际调查研究，检查发现工程大坝坝段桩号为S 2+600～S 1+315和N 0+535～N 4+600之间的部位，并不存在很明显的风浪淘刷坝体现象。而在风浪的作用下，大坝前坡的坝段有较为严重的坍塌现象，以致在大坝正常水位线以上的部位形成了陡坎。坝后坝体浸润线出溢点过高，一般发生在坝后坡积水水面以上1 m左右。在桩号N 2+000～N 3+400坝后出现沼泽地，自后坝坡角向外100m范围内形成0.5m～1.0m深的水面，经计算坝后年渗漏量约1154.60万m3。为了解决上述问题，可在坝前设置砼阻滑墙，砼护坡和复合土工膜及增设1∶8的土缓坡。经现场做动探标准贯入试验和计算分析，具有发生液化可能的坝段桩号为S 1+100～N 0+500、N 1+000～N 4+600，其液化等级为轻微液化，液化指数I l E=0.08～0.73。为了解决上述问题在坝后增设贴坡排水和盖重及排水措施防止坝基产生液化现象。

表1 坝体填筑土料的物理力学指标及性质

表2 坝体坝基渗流量计算

表3 水力坡降计算结果

3.2 坝基土渗透变形分析

喀达苏盖提水库坝基所揭露的岩层主要为粉质砂壤土、粉砂层以及细砂层，根据有关规定，现以细颗粒含量指标Pc来分析和判断管涌或流土，土的渗透变形判别式如下：

式中，Pc——土中的细粒含量；

N——土的孔隙率。

坝基砂层的实际水力比降I实可根据现场坝体上钻孔内的水头差进行计算，现场计算了四个断面的水力坡降，结果见表3。

对计算结果进行分析，粉细砂的允许水力比降J允=0.153，小于水库大坝的实际水力比降I实，因此大坝坝基出现管涌破坏的概率非常大。喀达苏盖提水库坝基地层多以粉细砂为主，部分坝段夹有壤土或粘土透镜体，而南坝段又是由砂质土筑成，水库蓄水后无论是坝基还是坝体都存在着严重渗漏问题，工程设计中根据不同地层岩性和坝高分段进行计算（选取典型断面，其桩号为N 0+100）找出防渗深度与渗漏量之间的关系。单宽坝基渗漏损失Q基随所取防渗深度的增大而减小，而整个坝段日总渗漏损失Q日总和年总渗漏量Q年总也随所取防渗深度增大而减小。

为避免管涌破坏情况的发生，除险加固工程施工中采用垂直防渗和坝后盖重的双重手段处理管涌问题，垂直防渗深度的确定要符合设计要求，坝基的渗透比降要允许降低到允许比降以下。由表4可看出，防渗深度度取6 m，总渗漏量为146万m3/年，随着深度的增加，渗漏量逐渐减小，但减小量不大。如果对0+000～N 3+500段进行垂直防渗处理，按照厅水管总站的要求，最大处理深度为6 m，为比较合适的要求，其处理深度确定为6 m，经渗漏损失量的初步估算将减少约146万m3，渗水量减小较少。

表4 不同防渗深度年总渗漏量表

4 结语

与新建工程不同，对原有水库的除险加固需要综合考虑多方面因素，确定出最优化的加固设计方案，本文就喀达苏盖提水库除险加固工程，探讨了除险加固的施工以及关键技术，注重施工过程，使各加固方案都达到设计目的，确保水库的安全运行。

[1]钮新强.水库病害特点及除险加固技术[J].岩土工程学报，2010(1)．

[2]殷小林，杨华舒，李晋豫．石坝冲水库除险加固设计[J]．科学技术与工程，2012(12).

[3]《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)[S].

[4]陈勇.里禾水库大坝除险加固设计[J].贵州水利发电.2011（4）.