□楊鋒

拋石壓重固腳在水庫(kù)大壩加固中的應(yīng)用

□楊鋒

以橫山嶺水庫(kù)主壩為例，通過(guò)分析大壩邊坡穩(wěn)定性及處理方法，優(yōu)選出拋石壓重固腳方案，進(jìn)而應(yīng)用于水庫(kù)大壩的加固。

水庫(kù)；大壩；邊坡穩(wěn)定；壓重固腳

橫山嶺水庫(kù)系大清河系支流磁河上的一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。壩址以上控制流域面積440km2，總庫(kù)容2.43億m3。水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核。主要建筑物包括：主壩、副壩、正常溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞、發(fā)電支洞、輸水洞和水電站。經(jīng)大壩安全鑒定及復(fù)核，工程存在溢洪道泄洪時(shí)，洪水回流至壩腳，危及大壩安全；主壩兩壩肩壩段上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求等問(wèn)題，需對(duì)水庫(kù)工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

1.主壩工程布置

主壩為黏土斜墻壩，壩頂高程246.0m，壩頂長(zhǎng)度490.0m，壩頂寬度5.0m，最大壩高41m，壩頂設(shè)有漿砌石防浪墻，墻頂高程247.2m。上游壩坡坡比自上而下分別為1：2.5、1：2.5和1：3.0，下游壩坡坡比自上而下分別為1：2.25、1：2.25和1：2.5。大壩采用黏土斜墻防滲，斜墻頂部高程245.2m，厚2m，底部厚：中間壩段18m，兩壩肩壩段28.9m～33.9m；壩基采用黏土鋪蓋加截水槽防滲，截水槽中心線位于壩軸線上游40m，槽底與基巖相連。壩基坐落于砂卵石層上，砂卵石層最大厚度10m，其下為花崗巖層。

2.主壩壩坡抗滑穩(wěn)定復(fù)核

2.1 計(jì)算斷面及計(jì)算工況

主壩壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算斷面選取樁號(hào)：0+055、0+177和0+414.72。計(jì)算工況按規(guī)范要求考慮了穩(wěn)定滲流期和非穩(wěn)定滲流期的正常運(yùn)用情況和非常運(yùn)用情況。

2.2 計(jì)算方法及壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法。采用計(jì)及條塊間作用力的計(jì)算方法時(shí)，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)為：正常運(yùn)用條件1.35；非常運(yùn)用條件1.25。

2.3 計(jì)算成果

穩(wěn)定滲流期主壩上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

非穩(wěn)定滲流期上游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果為：主壩0+177（標(biāo)準(zhǔn)）斷面在各種水位降落的情況下均滿足穩(wěn)定要求。主壩斷面0+055和0+414.72僅在水庫(kù)校核洪水位降至汛限水位時(shí)滿足穩(wěn)定要求，水庫(kù)水位由正常蓄水位降至死水位和設(shè)計(jì)洪水位降至汛限水位時(shí)，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求。

2.4 成果分析

主壩為黏土斜墻壩，斜墻上下游為砂礫料，最大壩高壩段的黏土斜墻較薄（底部厚度為18m），而兩端的壩段黏土斜墻底部厚度分別為28.9m和33.9m。通過(guò)分析滑動(dòng)面曲線，相對(duì)于最大壩高壩段，兩端壩段滑動(dòng)面曲線在黏土斜墻的比例較大，由于黏土的力學(xué)指標(biāo)較砂礫石偏小，所以兩端壩段抗滑穩(wěn)定安全系較小。由此可知，在此類壩型中，增加黏土斜墻的厚度，可提高大壩的抗?jié)B性能，但在某種程度上存在削弱其壩坡抗滑穩(wěn)定的安全性。

3.主壩上游壩坡加固設(shè)計(jì)

3.1 加固措施選擇

滑坡加固設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則是減少滑動(dòng)力和增加抗滑力。一般處理措施為開(kāi)挖回填、放緩壩坡、壓重固腳、防滲設(shè)施和排水設(shè)施，經(jīng)綜合必選，工程采用壓重固腳的措施。

3.2 加固設(shè)計(jì)

在水庫(kù)除險(xiǎn)加固期間，不具備放空水庫(kù)的條件，按照死水位220.0m的施工條件下，壓坡固腳體尚有14m高位于水下，故采用兩種方式進(jìn)行處理，即在施工水位220.0m以下采用拋填塊石的方法、在水面以上采用堆石的方法形成壓重固腳體。具體布置為：左壩段長(zhǎng)32.5m，壓重固腳頂高程229.0m，水平寬度2.0m，邊坡坡比1：3.0，高程220m以下采用拋石，其上部為堆石。右壩段長(zhǎng)192.88m，壓重固腳頂高程229.0m，水平寬度4.0m，邊坡坡比1：3.0，高程220m以下采用拋石，其上部為堆石。加固后壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于黏土斜墻壩的設(shè)計(jì)，在滿足其抗?jié)B要求的前提下，不宜人為加大黏土斜墻的結(jié)構(gòu)尺寸，一方面可能降低大壩邊坡抗滑安全性，另一方面無(wú)形中增加了工程投資，在黏土較為缺乏的區(qū)域尤為明顯。除險(xiǎn)加固工程雖然不具備空庫(kù)實(shí)施的條件，但是通過(guò)比選采用了拋石壓重固腳的方案解決了主壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定問(wèn)題，可為類似工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考?！?/p>

2017-06-06

楊鋒，男，侗族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。