水力冲填筑坝技术在吴城水库中的应用

杜选明

（吕梁市吴城水库管理处，山西 吕梁 033000）

水力冲填筑坝技术在吴城水库中的应用

杜选明

（吕梁市吴城水库管理处，山西 吕梁 033000）

水力冲填筑坝技术在实际应用中非常多，以吴城水库为例研究了水力冲填筑坝的技术要点。通过对吴城水库大坝的试验研究，显示冲填坝体浸润线正常而且优于碾压坝体。提出了水力冲填筑坝的关键技术要点，水力冲填筑坝在一定条件下人为因素影响坝体质量的概率不大，坝土体经脱水固结后成整体，透水系数小，坝体稳定，节约投资，施工简便，具有很好的应用前景。

水力冲填筑坝技术；除险加筑坝技术；吴城水库

1 概况

吴城水库位于吕梁市离石区吴城镇西塔村西，属于三川河流域大东川河上游，距吕梁市市区31 km，控制流域面积220 km2，工程于1974年2月开工，1976年竣工。水库筑坝土料以重粉质壤土为主的冲填和碾压混合型土坝，坝高33 m，坝顶长550 m，输水洞位于右岸山脚岩上，为钢盘混凝土压力坝下涵管，内径2 m，管壁厚0.5 m混凝土、2 mm厚钢板内衬，全长162 m，管底进口高程1 009 m，设有平板检修闸并有进水塔及起闭机闸房。出口高程1 008.2 m，设有平板工作闸及起闭机房，设计泄量45 m3/s。溢洪道位于右岸山腰基岩上，为开敞式正槽溢洪道，全长476.4 m，进口宽20 m，堰顶宽10.4 m，进口渐变段建有5.25 m×5 m弧型闸门和叠梁门，堰顶高程1 028 m，进口侧墙及溢洪道底板均为钢筋混凝土浇筑高程1 022 m，槽身侧墙由浆砌石砌筑。水库总库容1 700万m3，是以防洪、灌溉为主兼水产养殖年调节控制性工程。在施工中，由于抢工期，未等脱水固结就大量冲填，降低了抗滑强度，导致0+350—0+440段，坝高11.5 m产生滑坡，滑动土体4万m3。坝顶垂直位移550 mm，坝体质量受到很大影响。1981年10月由于坝底集中渗漏突然加大而定为病险库，为了水库的安全于1985年对益洪道下挖7 m，1986年衬砌，益洪道底板高程为1 022 m，泄量440 m3/s。2004—2005年对水库大坝进行除险加固，达到100年一遇设计，1 000年一遇校核标准。

2 冲填坝质量研究分析

1979年7月—1981年8月，专家组对水库大坝做了大量试验研究工作，得出水力冲填筑坝可靠依据，用3年时间通过灌浆等技术对吴城水库大坝进行试验、研究分析。由吕梁水利勘探打井队500 m钻机和离石县水利打井队50 m钻机钻孔灌浆，共钻孔94孔，进尺2 737 m坝基和坝体中，总灌浆5 058 t，平均单孔灌浆53.8 t，单米灌浆1.85 t，吃浆量主要在坝基及坝体右端0+350—0+440滑坡段，说明该段滑坡未彻底处理滑动松软土体，给大坝造成质量隐患。通过人工钻孔23个，6 m探井一个，下游坝坡探槽3个，进行取样观察发现经长期脱水固结的冲填土体质量较好，反映在土体的结构组织上与碾压体显然不同。冲填土体呈细致、均匀、致密的特点，碾压体呈粒大、面粗，密实的特征。通过干容重、含水量、强度等试验表明，碾压体中干容重在1.61～1.79范围的占84.7%，其变幅较大，在1.5～1.8范围内，含水量在18%～20%之间；冲填体中，干容重在1.55～1.6范围内的占94.3%，其变幅小，含水量在20%～24%之间。坝体土的抗剪强度试验按规程要求，分别对碾压体和冲填体进行了原状土的直剪快剪试验。其中有三组冲填原状土的固结慢剪成果。试验结果表明，碾压体中30～40°间的占74%，冲填体中30～35°间的占81%，碾压体的凝聚力平均最大值为0.24，平均最小值为0.09，平均值为0.16。冲填体中冲填体的凝聚力为0的41组，占65.1%。

在2004年除险加固工程中，再次对大坝钻孔进行坝基帷幕灌浆。通过大坝钻孔取样化验，冲填土体中干容重达到1.61～1.75，含水量为18%～21%，土体脱水固结很好，钻孔过程中没有出现缩孔现象。说明水库大坝经过30余年的运行，坝体经脱水固结更加密实稳定。水库在运行管理中对大坝浸润线观察资料分析，冲填坝体浸润线正常且优于碾压坝体。

3 水力冲填筑坝技术要点

第一，结合现在工程施工特点，水力冲填筑坝土体比例不宜过大，应控制在1/3，并以水力冲填心墙坝、黏土斜墙水力冲填心墙坝为宜。第二，泥浆脱水固结特性是上沉淀、下渗出，在施工冲填前开挖井字型砂沟，与反滤连接以便排水。第三，采用直径127 mm的套管打开花眼，外包裹2～3 cm砂包，以梅花形预埋在砂沟上方以利排水。当坝筑到相应高度时起管封孔。第四，边埂不宜太窄以大坝断面的1/3为宜，且按碾压坝技术规程施工，干容重必须达到1.8，并严密监测位移情况，防止鼓肚、跑浆甚至滑坡。第五，在冲填时，淤成一定规格的泥池采用由远而近、先两边后中间的顺序进行施工。第六，在施工中随时检测含水量，当含水量小于25%时方可进行上一层的施工。第七，在冲填时尽量加大泥浆的稠度，达到能自然流动为宜。第八，大坝竣工运行一年后要及时坝体灌浆，防止泥浆在脱水固结产生内部裂缝。

4 结论

近年来，筑土坝中大多采用机械化施工碾压土坝，虽然加快了筑坝速度，但碾压土体很难保证土体的密实一致，碾压土体呈层状，土颗粒间有一定孔隙，浸润性大，影响大坝质量，且存在工程投资大等弊端。水力冲填筑坝只要按技术规范施工，冲填土体就会形成均匀、致密的整体结构，坝土体经脱水固结后成整体，透水系数小，坝体稳定，节约投资，施工简便，不会出现薄弱环节。且大坝随着时间的推移，坝体土含水量越来越小，干容重越来越大，浸润线明显下降，大坝质量愈来愈稳定可靠。采用水力冲填心墙坝的方式筑坝效果极佳，凸显水力冲填筑坝的优越性，筑坝速度加快，工程投资降低。因此，水力冲填筑坝是目前切实可行的具有发展前景的工程。建筑土坝时，在施工条件允许的情况下，应优先考虑水力冲填筑坝。

TV641

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1004-7042（2016）12-0040-02

杜选明（1961-），男，1978年毕业于吕梁市吴城中学，工程师。

2016-10-09；

2016-11-20