浅谈上游水库土石坝防渗措施与加固

浅谈上游水库土石坝防渗措施与加固

蒲光森

平昌县江口水乡水利风景区建设管理局四川巴中636400

摘要：本文分析了上游水库土石坝渗漏主要原因，提出目前应在小水库整治防渗措施，结合实例，阐述了水库大坝的防渗加固方案设计。

关键词：渗漏原因；防渗措施；加固设计

一、基本情况

上游水库位于平昌县江口镇尖山社区境内，地理座标：东经107°4′30″，北纬31°31′54″，距平昌县城14.6km，距尖山乡约2.0km。属巴河水系万家河支流。水库集雨面积4.3km2，总库容153.0万m3，滞洪库容27.80万m3，兴利库容124.0万m3，死库容1.20万m3。控灌八庙、牌坊、元宝、中民4村31个社。设计灌面6140亩，实际灌面4940亩。上游水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合效益的小(Ⅰ)型骨干水利工程。

二、枢纽工程存在的主要问题

上游水库始建于1958年冬季，至1976年完成坝高28.5m；并陆续进行渠系配套建设，投入运行[1]。枢纽工程主要由大坝、溢洪道、一、二级放水涵卧管等组成，而主要问题则分为以下几种：

1、大坝

用简化毕肖甫法计算最小安全系数。其计算成果如下表。

大坝坝坡现状稳定计算成果表

从上表清楚地看出：

（1）大坝上游坝坡工况一、工况二稳定安全系数不能满足规范要求；大坝下游坝坡的稳定安全系数不满足规范要求。

（2）大坝坝体渗漏；大坝修建时未做防渗帷幕，坝基渗漏；左右坝肩与坝体接触处因蓄水位低，才未见渗漏。

2、溢洪道

溢洪道泄流槽长度不够，底板冲毁严重，无消能设施。

3、放水设施

一级卧管基础沉降变形严重，导致卧管损坏；二级涵管漏水严重，影响大坝安全。

4、管理设施

水库管理所管理房已成危房，防洪抢险公路不能过车，需维修改建。

三、防渗措施与加固设计

（一）大坝工程整治设计

(1)坝顶面整治

上游水库选用坝顶宽度为5m，作硬化处理设计，在坝顶面浇注C20砼面层，厚10cm，其下铺设δ=30cm的块碎石垫层。坝顶高程仅为587.20m。

(2)上游坝面整治

一级坝坡坡脚处抛填块石部分和二级坝坡坡比1:2.5不变，高程582.2m至坝顶587.20m段，将原坡比1：2.0削坡为1:2.2，大坝原轴线下移2.2m，坡面设土工膜防渗，土工膜表面设C20砼现浇框格梁，框格梁断面尺寸为0.3×0.4m，框格内现浇C20砼护面板，面积为3.0×4.0m，厚8cm[2]。

(3)下游坝面整治

采用块石培厚坝体，放缓堆石坝体坡度，将原六级坝坡简化为三级，各级马道宽为2.0m，各级坝坡坡比(由上至下)分别放缓为1:1.3、1:1.5、1:1.6，大坝坡面作干砌条石护面处理，厚0.6m。

(4)大坝坝基和左右坝肩帷幕灌浆

大坝帷幕灌浆采用单排，孔距2m，防渗标准按q≤10Lu控制，深入相对不透水层5m。灌浆孔共布置93个，总进尺3160.37m，其中：钻土、基岩分别为1225.41m，1934.96m；灌浆1745.47米。

（二）放水设施整治设计

1、一级涵卧管整治方案比较

方案一：在大坝右岸新建一级放水设施，取水方式采用竖井取水，后接新建放水隧洞160m，隧洞断面尺寸按施工要求设计为1.5×1.8m，顶拱为1/3圆弧型，矢高0.35m；

方案二：在一级放水设施原址新建取水卧管，现浇C20砼结构，卧管净空断面尺寸b×h=0.4m×0.4m；对涵管部分只进行止水防漏处理，将石棉绳塞入缝隙，缝隙表面用M10水泥砂浆勾缝。

方案一：新建长约140m隧洞，工程投资约60万元，工程投资相对较大；方案二的施工难度较大，但是工程投资较小。综合比选后本阶段暂将方案一作为推荐方案。

2、放水设施整治设计

采用C15混凝土封堵原建一级放水设施的取水卧管和涵管，在原址新建C20砼塔式竖井，竖井为圆形断面，内径2.4m，塔壁厚度在高程575.2m以下为1.0m，高程575.2m以上为0.6m，放水塔内设闸阀，直径为Φ400mm。竖井后新建放水隧洞，隧洞全长138.5m，进口底板高程为562.32m，设计纵坡为1/1000，出口底板高程为562.18m[3]。

四、实施及效益

上游水库枢纽整治工程于2010年3月竣工，其主要效益有以下几个方面：

(一)灌溉

工程整治前按限制水位蓄水，带病运行，设计灌溉面积6140亩，实际灌溉面积4940亩。整治工程实施后，可达设计灌面6140亩，即增加灌面1200亩。据灌区调配分析，同时计入水利分摊系数0.4，增加灌面每亩可增产80kg，按1.2元/kg计，则年均增加灌溉效益11.52万元，计入分摊系数后为4.61万元。

(二)防洪

通过整治后，可确保水库枢纽本身及对下游一条干线公路（达巴公路）、两个场镇，上万人，房屋五千多间，土地五千多土地的安全。水库一旦失事，溃坝水流必然会给下游人民的生命财产带来极大损失，每当汛期来临，各级政府和有关部门动用了大量的人力、物力、财力用于该水库的抗洪抢险，下游人民更是胆战心惊，因此水库的安全对灌区和下游人民的影响至关重大[4]。大坝失事造成经济损失估计为0.9亿元，按50年分摊，则年均防洪效益为180万元。

水库现有水面面积网箱养鱼，水产养殖年均收入5.0万元，整治工程实施后，可在保证这部分收入的前提下增加效益，年均可增加养殖效益5.0万元。

(三)综合经营

本工程综合经营包括旅游、水果开发等，预计整治工程实施后年均综合经营收入增加2.0万元。

通过以上分析，水库枢纽除险加固整治工程实施后，年均可产生效益共计191.61万元，详见下表。

工程年均效益表

单位：万元

结语：

上游水库枢纽除险加固整治工程，国民经济评价主要指标满足有关规定，表明项目在经济上是合理的，效益是显著的，能确保水库下游人民生命财产的安全和当地农业生产可持续发展。

参考文献：

[1]水利部水利管理司.安全检查与加固[M].中国水利水电出版社,1994.

[2]杨西林,张忠东.谈SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》存在的几个问题[J].水利规划与设计,2012(6):25-26.

[3]尹红莲.堤坝防渗技术试验研究[D].南京：河南河海大学，2004

[4]张启岳.土石坝加固技术[M].中国水利水电出版社,1999.