姜成俊

（云南省紅河州水利水電勘察設計研究院，661100，蒙自）

一、工程概況

天華山水庫地處云南省紅河哈尼族彝族自治州建水縣城西南7 km的高營村，屬珠江流域南盤江水系瀘江河支流塔沖河。水庫大壩壩址以上徑流面積95.1 km2，多年平均年徑流量1 228.34萬m3，除險加固后水庫總庫容1 356.2萬 m3，設計灌溉面積1.97 萬畝（1 畝=1/15 hm2，下同）。 天華山水庫是以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防洪及城鎮(zhèn)供水的中型水利樞紐工程，主要保護對象為水庫下游15.1萬城鎮(zhèn)人口、4.56萬畝農(nóng)田以及5 km長的國道323線（雞石高速公路）、8 km長的蒙寶鐵路，對建水縣的經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著重要的保障作用。

天華山水庫始建于1958年，至1990年1月經(jīng)過水庫擴建、主壩加高、續(xù)修配套、溢洪道襯砌、輸水低涵改造等一系列工程措施的實施，目前天華山水庫樞紐主要由主壩 （壩高27 m）、副壩一、副壩二，以及輸水高洞、中洞、低洞3條輸水隧洞和溢洪道組成。

天華山水庫工程建設初期，由于歷史條件限制，施工機械缺乏，施工手段落后，導致工程質(zhì)量較差。在之后的擴建中，雖然動用了一定的施工機械，但因施工質(zhì)量控制不嚴，工程質(zhì)量仍然得不到保證。工程存在的主要問題有：①水庫現(xiàn)狀防洪標準偏低；②主壩壩坡不穩(wěn)定；③壩體、壩基與岸坡接合部位滲漏嚴重，局部地方存在滲透破壞問題，滲流性狀不滿足水庫安全運行要求；④3條輸水涵洞均為壩下埋管，地基沉陷變形，管身開裂漏水，金屬結(jié)構及啟閉設施銹蝕嚴重，閘門止水老化失效。

2002年，天華山水庫完成安全鑒定工作，確認水庫大壩為三類壩。2003年4月，《建水縣天華山水庫除險加固工程初步設計報告》得到批復。2003年12月，天華山水庫除險加固工程正式開工建設。

在天華山水庫除險加固工程中，對上游壩坡的原加固處理措施采取拋石擠淤護腳技術進行了進一步優(yōu)化，有效節(jié)約工程投資24.61萬元，縮短施工工期45天。

二、庫區(qū)地質(zhì)條件

1.水文地質(zhì)條件

庫區(qū)由第四系殘坡積（QedL）砂質(zhì)黏土、砂礫土和沖洪積（QapL）砂卵礫石層，以及震旦系澄江組（Zac）長石石英砂巖夾泥巖及粉砂巖組成。前兩者屬孔隙透水層（含水層），后者在全強風化地段屬裂隙水透水層（含水層），在弱風化以及弱風化以下地段屬透水相對較小的隔水層。

①孔隙透水層（含水層）：為第四系殘坡積（QedL）砂質(zhì)黏土、砂礫土和沖洪積（QapL）砂卵礫石層。前者僅分布于較平緩的山坡和山間凹地地段，厚度?。?～6 m），后者分布于河谷底部，厚度大（10～15 m）。前者為中等透水層，后者為中～強透水層。

②裂隙透水層（含水層）：為震旦系澄江組（Zac）細～中粒長石石英砂巖夾泥巖及粉砂巖全～強風化層，節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性中等（透水率q＝11～69 Lu），該層具有一定的厚度（20～30 m），是整個庫區(qū)的主要透水層，但其滲徑必經(jīng)壩址，因此可同壩基防滲一起處理。

③隔水層：為震旦系澄江組（Zac）細～中粒長石石英砂巖夾泥巖及粉砂巖弱風化～新鮮巖體，透水性相對較小。據(jù)壩址區(qū)水文地質(zhì)試驗可知，大部分巖體透水率在10 Lu以下，隔水性能好，對水庫蓄水極為有利。

2.工程地質(zhì)條件

庫盤為構造剝蝕中山河流地貌,谷地較為開闊，縱坡較緩。庫盤基底由細～中粒長石石英砂巖夾泥巖及粉砂巖構成。該層除在淺部全、強風化和弱風化上段層中透水率相對較大外，其余地段總體透水性弱，故庫水不存在向深部產(chǎn)生滲漏的問題。庫盤巖層產(chǎn)狀呈單斜層產(chǎn)出，走向基本平行河流，傾向右岸。

三、壩坡除險加固處理設計方案

天華山水庫主壩壩型為黏土心墻壩，壩頂高程1346.10m，壩頂長420 m、寬6m，最大壩高27m。除險加固前，上游壩坡坡比自上而下為 1∶2.8、1∶3.0，下游壩坡坡比自上而下為 1∶2.3、1∶2.5。

水庫除險加固處理設計方案為：對壩體、壩基及兩岸進行防滲處理；上下游壩坡均采用風化料進行加固培厚處理，增設壩腳排水棱體、壩體滲漏及變形觀測設施。

除險加固后，維持原有壩高不變。 上游壩坡坡比分別為 1∶2.8、1∶3.5，在上游壩坡坡面高程1 330.10 m處設8 m寬的壓重平臺。下游壩坡坡比分別為 1∶2.3、1∶2.5， 在高程 1 335.80 m處設12 m寬的壓重平臺。上游壩坡采用干砌毛條石襯砌，厚0.3 m，壩頂設置泥結(jié)石路面，下游壩坡用風化料加固培厚。在壩坡上下游新老壩體接合部之間增設砂碎石排水反濾層。在壩腳處設排水棱體和總排水溝。

四、上游壩坡加固處理措施優(yōu)化

按原設計方案，天華山水庫大壩上游壩坡采用風化料進行加固培厚，即在庫區(qū)內(nèi)壩腳上游一定距離內(nèi)設置施工圍堰，上游壩坡及基礎清基完成后再開始上游壩坡的風化料填筑碾壓工作。但在實際施工時，由于水庫運行多年，庫區(qū)內(nèi)淤積有厚度約3～8 m的淤泥，加之庫水無法徹底放干，施工圍堰的填筑相當困難，且填筑后會產(chǎn)生較大變形，導致圍堰回填的方量比設計量多出數(shù)倍，而且上游壩腳基礎的清基也無法施工，清基后的大量淤泥也無處堆放。因此，需對原施工組織方案進行優(yōu)化調(diào)整。

1.采用拋石擠淤護腳技術優(yōu)化設計方案

考慮壩體上游壩坡重新支護需拆除原上游壩坡約3 500 m3塊石，并將其作為廢料拉出壩外堆放。從水庫實際情況來看，主壩上游壩坡1 323.70 m高程以下為淤泥，可采用拆除的原上游護坡塊石進行拋填擠淤處理，塊石拋填完成后，采用振動碾進行振動碾壓處理。上游壩坡1 323.70 m高程以上按照原設計方案進行施工，以保證壩體上游加固培厚體的施工質(zhì)量及工程安全。主壩上游護坡設計優(yōu)化斷面如圖1。

圖1 主壩上游護坡設計優(yōu)化斷面局部

2.設計控制指標

主壩上游壩坡坡面1 323.70 m高程以下采用塊石進行拋填處理，在高程1 323.70 m處設置寬為3 m的平臺，該高程以下的坡比采用1∶1，拋填材料采用塊石。塊石拋填后，應用機械進行振動碾壓，直到拋填料不再沉陷為止，要求塊石的孔隙率≤28%。上游壩坡坡面1 323.7 0m高程以上按原設計斷面進行施工。主壩上游護坡底部高程由1 322.60 m提高至1 323.70 m，其設計斷面不變。

3.指標檢測

主壩上游壩坡拋石護腳處理施工完成后，經(jīng)現(xiàn)場檢測，拋石的孔隙率為27%，滿足設計控制指標的要求。

五、投資與工期優(yōu)化

①原設計方案計劃拆除原上游壩坡塊石約3 500 m3外運，優(yōu)化設計方案后拆除的原上游壩坡塊石用于主壩上游壩腳處理，此舉節(jié)約工程投資8.32萬元。

②庫區(qū)內(nèi)主壩壩腳上游設置的施工圍堰，需回填風化料3 500 m3，優(yōu)化設計后取消施工圍堰，節(jié)約工程投資16.29萬元。

③天華山水庫除險加固工程的設計總控制施工工期為24個月，其中準備工期2個月，主體工程施工期22個月。主壩上游采用拋石擠淤護腳處理進行設計優(yōu)化后，縮短施工工期45天。

六、結(jié) 語

天華山水庫的施工實踐表明，因地制宜、采取合理可行的工程設計及施工措施，是保證工程安全、經(jīng)濟的關鍵條件。工程采用上游壩腳拋石擠淤技術，保證了工程按預定的施工工期順利并提前完成施工任務，最大程度節(jié)約了工程投資，符合工程實際情況，獲得了較好的效果。該工程于2006年施工完畢至今已安全運行11年多，運行情況正常。

[1]卞晶.土石壩拋石擠淤加固技術研究[D].濟南：山東大學，2014.