浅谈黄平中华山水库除险加固方法

■李常青 ■贵州和力建设项目管理咨询有限公司，贵州 贵阳 550018

1 工程概况

中华山水库位于黄平县一碗水乡石坡村境内，工程地理位置处于东经107°52'，北纬27°08'，距黄平县城52km，有乡村公路从坝顶通过，交通较为便利。

水库所在流域为乌江水系，是余庆河右岸一级支流平溪河支流川岩河上游卜水塘河段，全流域面积19．40km2，主河道全长8．5km，坝址以流域面积3．8km2。工程主要任务是农业灌溉，设计灌溉面积6550亩，工程实际灌溉面积3030亩。

2 工程建设历史

中华山水库工程由原贵州省水利科学研究所设计，建设管理单位为黄平县中华山水库工程指挥部，施工单位为湖南省邵东县水利水电工程公司。

工程于1991年8月动工兴建，1993年12月完成大坝枢纽工程，1994年12月完成灌溉渠系总干渠，中干渠。由于资金缺口较大，左干渠、右干渠虽作出设计，但尚未修建。

水库工程枢纽包括大坝、左岸溢洪道、放水设施等。大坝原坝型为沥青玻璃丝布油毡防渗加刚性面板堆石坝，最大坝高31．5m，坝顶高程1014．0m，坝顶长136．5m，坝顶宽4．0m，迎水面坡比1∶1．1，C10 混凝土预制块护面，下游坡比1∶1．3。

由于该工程系贵州省水利科学所的科研试验项目，不确定因素较多，建成后，水库不能蓄水，大坝渗漏主要存在:大坝沉降变形拉裂防渗体产生的坝体渗漏，和坝基渗漏等问题，至使大坝上游面局部刚性面板、防渗油毡断裂，坝面塌陷。2001年经黔东南州水利电力勘察设计院对该工程进行防渗加固设计，对大坝上游面进行粘土填筑，将原坝坡由原坡比 1∶1．1 调整为 1∶2，马道以下坝面坡比 1．2．5，设一级马道，马道高程为1000．0m。对坝基防渗(帷幕)灌浆、大坝上游坝面采用铺设土工膜进行防渗处理，面层铺砌混凝土预制块护坡，工程达到现有规模。

图1 坝体剖面结构图

3 水库大坝存在的主要问题

工程建成运行期间，大坝主要存在以下问题:

(1)工程建成蓄水后，大坝上游面即出现局部刚性面板、防渗油毡断裂，坝面塌陷现象，未能正常蓄水。(2)2001年12月防渗加固工程完工后，水库能够正常蓄水运行。至2005年大坝坝体又出现渗漏，下游坝坡脚渗水量大，渗水量约10-25L/s，大坝上游面右岸一级马道坝肩距趾墙3、10m处各出现坝面渗漏塌坑两处，拉裂坝面土工膜，形成透水通道，危及大坝的安全。

图2 上游坝面及塌坑点

4 大坝渗漏成因分析

根据查阅当时的工程设计及施工资料，水库坝体主要分为两个堆石区，大坝主坝体下部为Ⅰ堆石区(高程1000m以下)，为主要承载区，施工时用于Ⅰ堆石区的石料来源有弱风化、微风化及新鲜的砂岩。大坝主坝体上部(高程1000m以上)为Ⅱ堆石区，石料质量较Ⅰ区低，施工时用于该堆石区的石料来源有中风化以下的砂岩。但是，在工程施工时，大坝堆石料选料不符合要求，堆石料级配极不合理，中小填料严重不足，形成架空空间;原设计为抛石的变成了整车倒石，堆石体也没有进行压实(碾压)，致使坝体建成不久，即造成不均沉降变形。坝顶及下游砌石护面沉陷成波浪形状，陷深达20cm以上，既有水平变形又有垂直变形，在坑探时，发现在1．5m以上较密实，1．5m以下为架空空间，1．8m以下松散堆体，造成刚性护面与坝体堆石体之间有明显架空空间。致使上游防渗沥青玻璃丝布油毡结构和刚性护面存在变形拉裂，坝面塌陷，造成水库大坝渗漏。

2001年对该工程进行防渗加固设计，主要设计方案为:大坝上游增加粘土斜墙(压实)，迎水面采用土织物复合防渗膜防渗(二布一膜);坝基及周边设截流墙，并进行帷幕灌浆防渗;改造了坝顶防浪墙，下游坝面重新修整。原上游坝坡由原坡比1∶1．1调整为1∶2，马道以下调整为1．2．5，马道高程为1000．0m。2001年12月防渗加固工程完工后，水库能够正常蓄水运行。至2005年大坝坝体又出现渗漏，下游坝坡脚渗水量大，渗水量约10-25L/s，大坝上游面右岸一级马道坝肩距趾墙3、10m处各出现坝面渗漏塌坑两处，拉裂坝面土工膜，形成透水通道，危及大坝的安全。

水库大坝第二次进行防渗加固后，正常运行了3年，在期间，在马道上部，接近马道高程出现多次沉降区域，虽经局部处理后仍能运行，但在2005年终被击穿，形成较大的渗漏通道。究其成因，主要有两方面:一是，坝体斜墙填筑料压实性较差，填筑不均匀，局部碾压不密实，层间存在渗漏通道，填筑料并非均匀粘土，部分为风化渣料，不能起到防渗作用。二是，坝体斜墙填筑料后堆石体发生较大变形沉降，带动上面粘土层塌陷，拉裂防渗膜，形成渗漏通道。为什么沉陷多出现在马道高程上部，主要是粘土填筑厚度受马道设置影响，突然有较大的变薄，阻碍渗漏的途径变小，水压又相对较大，受下部堆石体变形影响突然变大，故而容易形成沉陷和渗漏通道。

5 大坝除险加固方法

堆石坝堆石体孔隙率大，坝体变形较大，容易拉裂坝体防渗结构，危及大坝安全。坝体出现病险情况主要原因在于未能有效控制变形，随着坝体变形的发展其防渗系统常遭到多次破坏。

目前对病险堆石坝的加固，一般采用局部拆除重建、振冲压实，或局部灌浆的方法进行处理。采用灌浆技术加固堆石坝主要是针对较低堆石坝，或是堆石坝浅表层局部的灌浆处理。

根据对黄平中华山水库大坝渗漏成因的分析，认为该工程应以控制堆石坝变形为根本，兼顾防渗系统重置的加固技术方案:

(1)上游防渗系统的拆除重建。对坝体斜墙填筑料填筑不均匀，碾压不密实部位进行压实重填，确保压实质量。对斜墙内风化渣料进行清理，换填均匀粘土。迎水面采用PVC复合土工膜防渗，膜厚0．5mm，认真铺填防渗膜垫层，趾墙、键槽及边墙设置周边缝，复合土工膜在周边缝和相隔一定距离设置足够褶皱，确保复合土工膜能适应一定范围内的沉降和变形。(2)对堆石坝体(上游侧)进行充填灌浆。根据国内对堆石坝进行充填灌浆的成功经验，对工程堆石坝体(上游侧)采用水泥(砂浆、水泥砂浆泥浆)浆液和稳定浆液进行灌浆。稳定浆液灌浆布置在灌浆区域下游侧，对水泥浆液灌浆起到封闭作用。其余的采用水泥浆液灌浆，在空洞较大的部位，根据情况灌注水泥砂浆、泥浆或细石砼。