“上截下排、抛石固脚”技术在水库除险加固中的应用

王峰

【摘要】通过对水库病险成因分析，运用“上截下排、抛石固脚”技术，成功解决了水库除险加固技术方案中的问题，为类似工程提供翔实的基础资料。

【关键词】水库；加固技术；宁夏彭阳

[文章编号]1619-2737（2015）12-29-706

固原市位于宁夏回族自治区南部，辖四县一区，总面积1.054万KKm²，占自治区面积的21.8%。截止2013年底，全市共建有水库187座，总库容8.78亿m³，其中大（二）型1座、中型21座、小（一）型91座、小（二）型水库74座。依据《宁夏小型病险水库除险加固工程初步设计报告编制提纲》，2013年3月编制完成了《固原市彭阳县阳洼水库除险加固工程初步设计报告》，经宁夏水利厅组织专家进行审查，工程批复投资686.4万元。

1. 工程概况

（1）彭阳县阳洼水库1990年10月建成，原设计总库容266.0万立方米，属小（一）型水库。2012年11月实测淤泥面高程为1664.00米，较现坝顶1675.00米低11.0m，总淤积量105.6万立方米，有效库容160.4万立方米，防洪标准不足300年。水库主要功能是为王洼煤矿提供水源保障，同时兼顾防洪，保护下游王洼镇姚岔村0.3万亩农田与0.6万人口的安全。

（2）水库由主坝和输水建筑物两部分组成。土坝为均质土坝，坝高35.0米，顶宽7.0米，顶长110.0米，顶高程1675.00米，上游坝坡1：3.0，下游坝坡1：2.9；1：2.5。建库初期，由于投资、技术及施工设备限制，加之无地质勘探资料，坝基未做防渗处理等多种原因，大坝质量差，渗漏严重，下游坝坡局部呈软塑状态；输水建筑物布置于左坝肩，由卧管、输水涵洞、陡坡组成。卧管布置在坝上游左岸的坡地上，坡比1：2.0，台阶式，级差0.50米，顶孔进水，孔口净尺寸 0.30米，每级设一个放水孔口，与涵管连接处设消力井，使水流平顺地进入涵洞。

2. 除险加固方案

2.1土坝培厚与防渗。

2.1.1土坝加固。

上游坝坡铺设防渗膜；下游坝坡设褥垫式排水体及坝后培厚修整，采取“上截下排”的方式解决坝体渗漏滑坡。

2.1.2坝坡防护。

对土坝上游坝坡采用厚8厘米砼板进行砌护，下垫40厘米厚砂砾石。下游坝坡采用“抛石固脚”和生物措施防护。

2.2新建泄洪建筑物。

在土坝右岸台地上新建泄洪建筑物一座，为泄洪水塔，由进口段、水塔、涵洞、陡坡、消力池、明渠组成。进口段水塔底板高程1669.00米，塔高6.0米；涵洞为钢筋砼结构，设计最大泄洪流量为5.3立方米/秒；涵洞出口接陡坡和消能段及明渠，将水投入下游河道，陡坡、消能段及明渠为钢筋砼矩形结构，底宽2.0米；泄水建筑物总长215.6 米。

3. 除险加固技术探讨

3.1上截。

上截就是在该水库坝体迎水面及沿两岸各100米铺设土工防渗膜，与库区淤积物结合，形成天然整体铺盖，已减少渗漏水量，已达到截水的目的。具体采取的技术措施是：为了在上游坝坡及两岸铺设防渗膜，需要填筑上游水中平台，垂直坝轴方向布设，伸入库区底宽37.5米，顶宽35.5米，边坡1：4.0，沿坝轴方向水平长134米，两岸各长100米，底高程1664.00米（现状淤泥面高程），顶高程1668.00米（现状蓄水位高程以上1米），回填土方压实度达到0.96以上，然后在水中平台开挖结合槽铺设防渗膜，结合槽底宽2.0 米，沿坝体一侧边坡为1：3.0，另一侧边坡为1：2.0，底高程为现状淤泥面（1664.00米）以下1.5 米，顶高程为1668.00米；上游坝坡及两岸采用防渗膜（两布一膜）防渗，防渗膜厚0.5毫米，单层布重400克/平方米（双层布重800克/平方米）；膜上人工回填素土50厘米，其上再铺筑40厘米厚滤水砂砾石垫层，之后再进行护坡砌护。土工膜底部深入淤泥并设结合槽，顶部深入坝体1.2米，设计防渗膜沿坝轴线水平总长334米，膜间采用焊接，施工严格控制接缝处理。

3.2下排。

下排就是在水库背水坡采用适宜的排水措施，防止土坝发生管涌现象，保证坝体安全所采取的技术手段。地质资料表明，由于受当时施工技术和设备限制，原坝体施工质量较差，压实度不均匀，土坝存在着较大的裂隙，坝体渗漏严重，下游坝坡局部呈软塑状态，在埋深3.5～4.5米处存在较大孔隙，沿坝体纵向有2条长约20～25米，宽约5～10厘米的裂缝，已形成连续的渗漏通道，在局部夹有少量砾石，为增加坝坡稳定，防止渗透变形，设计比对采用褥垫式排水体，经计算排水体总高度4.3米（浸润线逸出点高度a0=2.8米，冻土层厚度1.13米），安全超高1.5米，顶高程1641.7米，顶宽3.0米。褥垫式排水体厚度2.0米，其中粒径2～5毫米细沙层厚30厘米、粒径20～40毫米粗沙层厚30厘米、粒径60～80毫米卵石层厚30厘米、粒径200～400毫米块石层厚110厘米。

3.3抛石固脚。

（1）为满足下游坝坡稳定，防止滑坡，对下游坝坡进行培厚修整，自马道处加宽3.0 米，下游坡比1：4.5，已满足稳定计算边坡要求。

（2）下游坝坡呈软塑状态土体技术处理：由表层开挖深2.0 米后，沿坝轴线方向在坝脚处采用“占进发”进行抛块石碾压平台固脚，防止坝体滑坡，抛石体顶宽6.0米，挤压入软塑状态土体3.0 米深，再由远及近分层开挖坝坡土体，至泥岩层，已达到抛石固脚之目的。

4. 结语

宁夏彭阳县阳洼水库除险加固工程于2013年6月开工建设，2014年8月竣工，2015年10月并通过了固原市水务局、发改委组织的竣工验收。该工程所采用的“上截下排、抛石固脚”技术得到较好的应用，目前工程运行良好，实测水库渗水量大幅度减少，已达到了对该水库除险加固的目的。

参考文献

[1]白永年、吴士宁、王洪恩. 土石坝加固[M].北京：水利水电出版社.1991年.

[2]张启岳.土石坝加固技术[M].北京：中国水利水电出版社.1999年.

[3]宁夏水利水电勘测设计院.《彭阳县阳洼水库地质勘察报告》[R].2012年.

[4]固原市水利勘测设计院.《彭阳县阳洼水库设计报告》[R].2012年.