论述黄龙梅家河淤地坝除险加固方案

王小朴

(西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安 710014)

1 基本概况

梅家河中型淤地坝位于黄龙县范家卓子乡梅家河沟内，属于北洛河一级支流。建于上世纪六七十年代，坝控制流域面积22.07 km2，该工程由坝体、溢洪道、卧管三部分组成，原坝高12.05 m，坝顶长92 m，坝顶宽5.34 m，上游坝坡1∶2.1，下游坝坡1∶1.5，淤泥面高程是1004.02 m，已淤积库容5.72万m3，溢洪道分引水渠、渐变段、宽顶堰、缓坡段、陡坡段、消力池、尾水渠七部分组成，宽顶堰底部高程1009.87 m，溢洪道总长度221.28 m，断面尺寸宽×高为4.0×2.5 m。溢洪道整体采用M7.5浆砌石衬砌。现状卧管位于大坝左岸，梯级布置，卧管没有盖子，现状卧管基本完好。淤地坝加固运行后，2015年下游坝坡滑坡，为了防止坝坡再次滑坡，在下游新建浆砌石挡墙，下游坝坡渗水排水不畅，严重影响坝坡稳定，坝脚有积水等不稳定现象，坝地经多年运行及水毁，已不能满足该工程的正常运行，为了保证该坝的后续利用，对梅家河淤地坝进行除险加固是非常必要的。

2 工程存在的问题

梅家河淤地坝存在的主要问题：

①大坝渗漏，下游左侧坝有渗水，出水点高出反滤体；

②左右坝肩均为黄土台塬地貌，黄土垂直节理、虫孔、大孔发育，富含植物根系，据调查下游滑塌过一次，为了防止再次滑塌，在下游浆砌石挡墙挡在下游坝坡，导致坝体内渗水不畅，坝脚有积水，坝体下游反滤体失效，岸坡排水沟不完整。

3 工程任务

针对淤地坝目前存在的影响淤地坝安全运行的隐患与缺陷进行加固处理，使其达到国家现行标准的相关规定，保证淤地坝按功能要求安全正常运行，发挥应有效益。

针对大坝渗漏、大坝下游滑坡、反滤体失效情况，本次实施方案的主要任务有：

①对大坝进行坝体防渗处理。

②拆除并新建反滤体，治理大坝下游滑坡，新增岸坡排水沟与原岸坡排水沟衔接。

4 淤地坝加固方案

4.1 大坝防渗处理方案

针对左侧大坝渗漏问题，设计对左侧大坝进行防渗处理。设计拟定如下三种方案：

方案一：大坝下游有渗水，设计对上游护坡采用M7.5浆砌石护坡，下部至现状淤积面，上部至坝顶，护坡结构自上而下为30 cm厚浆砌石、15 cm砂砾石垫层，砌护坡比为1∶2.1，浆砌石护坡纵横向每15 m设置一道沉降缝，缝宽2 cm，缝内采用聚氯乙烯泡沫板填充，表面采用聚氨酯砂浆勾缝处理；护坡基础为M7.5浆砌石基础，断面为矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×宽)，基础底坐落在坝体上，浆砌石基础每15 m设置一道沉降缝，对库区进行黏土铺盖，铺盖厚度是1 m，铺盖长度从坝脚往上游5 m，压实度不小于0.97。

方案二：坝脚有渗水，对左坝肩坝基进行单排帷幕灌浆，灌浆深度深入弱风化层5 m范围，帷幕灌浆沿坝轴线布孔，孔距3 m；对左坝体进行单排灌浆劈裂灌浆，坝体劈裂式灌浆孔沿坝轴线布置，灌浆孔的孔距采用3 m，灌浆孔应为铅直孔。上至现状坝顶，下至帷幕灌浆上边界；设计劈裂灌浆材料为粘土，泥墙设计厚度10 cm。

方案三：大坝下游有渗水，设计对上游护坡采用铺设复合土工膜护坡，下部至现状淤积面，上部至坝顶，护坡结构自上而下为30 cm覆淤积土、复合土工膜、20 cm淤积土垫层，护坡比为1∶2.1，应将土工膜埋入浆砌石中，做好防渗处理。护坡基础为M7.5浆砌石基础，断面为矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×宽)，基础底坐落在坝体上，浆砌石基础每15 m设置一道沉降缝，对库区进行黏土铺盖，铺盖厚度是1 m，铺盖长度从坝脚往上游5 m，压实度不小于0.97。

三种方案对比见表1。

表1 防渗方案对比表

针对以上三种防渗方案，从适用范围、防渗效果及投资三方面综合分析，铺设复合土工膜虽然投资低，并能达到一定防渗效果，但是容易破坏，防渗效果差。灌浆提高坝体的密实性、整体性、稳定性，还能加固地基的作用，但投资高。M7.5浆砌石护坡防渗效果好，投资适中，经过上述分析、比较，浆砌石施工技术成熟，防渗效果好。经过和业主单位和专家交流，最终选用浆砌石护坡进行左侧大坝防渗处理方案。

4.2 下游滑坡及反滤体处理

针对下游滑坡问题，设计拟定如下两种方案：

方案一：下游坝坡渗水被浆砌石挡墙堵住，严重影响坝坡稳定，为了防止坝坡再次滑坡，本次设计拆除浆砌石挡墙，在淤地坝坝脚处增设贴坡式浆砌石反滤体，反滤体顶部高程1003.00 m，底高程1000.00 m，由坝坡到浆砌石护坡依次为30 cm厚的粗砂，30 cm厚的砂砾石，50 cm厚M7.5浆砌石护坡，护坡基础为M7.5浆砌石基础，断面为矩形，尺寸1.0 m×0.8 m(高×宽)；中部设置一道沉陷缝，缝内采用M10砂浆填充；浆砌石护坡距底部50 cm处设置5个40 cm×40 cm矩形断面排水孔，孔内用碎石填充，反滤体中部设置一个，两侧距中孔每5 m各设置一个，并在坝体下部设置排水沟，将坝体边沟及反滤体排水导入下游沟道，排水沟长10 m，梯形断面底宽0.5 m，高0.5 m，边坡1∶1。

方案二：针对滑坡体问题，本次对滑坡体进行回填压实，回填至原坝坡坡比。回填前对现状坝坡清基，清基厚度不小于30 cm。坝体土压实密度不小于0.96，干密度不小于1.63 g/cm3。回填压实整修后，在淤地坝坝脚处增设贴坡式干砌石反滤体，反滤体顶部高程1003.00 m，底高程1000.00 m，由坝坡到浆砌石护坡依次为30 cm厚的粗砂，30 cm厚的砂砾石，50 cm 厚干砌石护坡。

方案对比见表2。

表2 滑坡及反滤体方案对比表

针对以上两种防渗方案，从适用范围、稳定性及投资三方面综合分析，回填土压实虽然施工工艺简单，投资低，但是容易破坏。M7.5浆砌石挡墙坝脚稳定，后期坝坡不易破坏，但是投资高，经过上述分析、比较，浆砌石施工技术成熟且稳定效果好，最终选用浆砌石挡墙进行下游坝坡滑坡处理方案。

4.3 新建岸坡排水沟

原大坝背水坡有横向排水，排水沟采用浆砌石结构，矩形断面，尺寸为30 cm×40 cm(宽×高)，本次结合大坝实际情况增设坡面排水，新建两侧岸坡排水沟，长100 m，岸坡排水沟为梯形，断面尺寸60 cm×30 cm×40 cm(上宽×下宽×深)，壁厚均为30 cm，结构为M7.5浆砌石。

4.4 溢洪道加固设计

梅家河淤地坝在2014年1月由陕西蓝海生态设计有限公司编制完成了《梅家河中型淤地坝旧坝加固工程初步设计》的编制，并于2014年10月完成除险加固的施工。溢洪道的过流能力参照《梅家河中型淤地坝旧坝加固工程初步设计》(2014年)，且本次对溢洪道下泄和过流能力进行了复核，满足设计规定要求，对溢洪道边墙进行了稳定复核，也满足现行规范要求，现场勘察，现状情况梅家河淤地坝溢洪道完好且运行正常，固本次加固不对溢洪道做改造，维持原状。

4.5 放水卧管加固

经现场勘查，梅家河淤地坝放水卧管现状没有活塞，本次增加活塞16个。

5 主体工程施工要求

(1)浆砌石施工要求

本次设计有浆砌石挡墙，浆砌石排水沟，浆砌石护坡，浆砌石施工采用座浆砌筑的方法。对于土质基础，砌石前应先在基础面上铺一层3 cm～5 cm厚的稠砂浆，然后安放石块；对于岩石基础，铺浆前还应事先洒水湿润。砌筑时，石块宽面向下，小面朝上，以便让砂浆挤满石块底部及四周的全部缝隙。根据空隙的大小，应选用合适的整块小石挤入石缝里的砂浆中，应防止产生干缝或空隙。挤入石缝中的石块不应高出整石面，以免妨碍上层的接砌。最后，将凹陷不平的地方用少量砂浆填补捣实，再开始砌筑第二层。在砌筑中要求做到“平、稳、紧、满”四个字。砌筑用的块石应大致方正，尺寸约为0.25 m～0.30 m，单块重量以不少于30kg为宜，并有两个大致平行的面。砂浆标号不得小于设计标号。

(2)土方压实施工要求

本次设计土方压实是库区内黏土铺盖，土石方压实采用后退法平行轴线方向卸料，推土机平料，均匀铺摊，每层铺土厚度控制为20 cm左右。碾压机械沿坝轴线方向进退错矩法碾压，局部死角采用2.8 kW电动打夯机夯实。每层压实后应取样检验土的干密度和含水量，合格后才能进行下一层的碾压。压实度不得小于0.96。

6 结语

梅家河淤地坝加固后对坝控面积内的洪水泥沙有效拦蓄和调节，使水土流失得到了有效控制。并且提高当地村民的坝地种植效益，增加农民的收益，提高当地居民的幸福感。