象山水庫大壩加固設計綜述

王振田，王 成

( 黑河象山水電廠，黑龍江 黑河164300)

1 工程概況

象山水庫是一座以發電為主，兼顧防洪、養殖和旅游環保的大(2) 型綜合水利樞紐工程，位于黑龍江支流法別拉河中上游，據黑河市區72 km。水庫大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，于1992年10月動工修建，1996年8月竣工蓄水。壩址以上控制流域面積1 972 km2，總庫容3.34 億m3，最大壩高50.7 m。校核洪水位284.2 m，設計洪水位282.6 m，正常蓄水位282.0 m，正常蓄水位庫容2.91 億m3，死水位268.0 m，死水位庫容1.01 億m3，興利庫容1.9 億m3。電站裝機3 臺，總裝機容量 1.8 萬kW，多年平均發電量4 130 萬kW·h，按以水定電的方式承擔我省北部地區的調峰任務。

2 大壩存在的主要問題

1) 大壩堆石體設計干密度偏低，孔隙率偏大，壩體填筑壓實失控，填筑質量差，致使壩體變形過大，不能有力支撐心墻。

2) 下游坡一級馬道出現的異常出水點，表明該部位瀝青混凝土心墻已經破壞，任其發展，將在此部位產生機械管涌。下游壩腳出水點多處出現渾水也應該引起重視。

3) 目前局部壩體浸潤線過高，壩體抗滑穩定安全性將顯著降低。壩上游防浪墻底部漿砌塊石產生幾乎貫通全壩長的縱向裂縫，防浪墻明顯向下游位移，下游壩面隆起，高程259.40m 馬道出現異常滲水等，這些現象很可能是滑坡的先兆，應該引起注意。

4) 本工程病險明顯，且逐年惡化，必須盡快采取除險加固措施。

3 大壩加固措施設計

在原瀝青混凝土心墻上游側的3 m寬過渡層中，設置一道塑性混凝土防滲墻，作為新的防滲體，其中心線距瀝青混凝土心墻中心線2.5 m。防滲墻樁號為0 +141.00 m ～0+426.00 m，全長為286 m。

防滲墻由槽板式混凝土防滲墻和澆筑式混凝土防滲墻組成，279.0 m高程以下為槽板式混凝土防滲墻，279.0 m高程以上采用立模澆筑式混凝土防滲墻加高到設計高程，防滲墻厚均為80 cm。

壩基防滲采用帷幕灌漿，通過在防滲墻內預埋的灌漿管，進行基巖灌漿和補灌，帷幕灌漿為單排孔，孔距2 m，最大孔深30 m。

在新建塑性防滲墻與原瀝青心墻之間的過渡層中進行充填灌漿，提高對防滲墻的支撐強度。

大壩防滲體系由塑性混凝土防滲墻與防滲帷幕共同組成。

在下游壩殼高程279.0 m、259.4 m高程設置24個排水減壓孔，排水孔孔深達到壩基砂卵石層，最大孔深51 m。壩體排水孔孔徑30 cm，孔內下花管、回填均勻碎石。

此外，還進行了上下游坡的加固和壩頂結構的重建工作等。

3.1 混凝土防滲墻設計

防滲墻平面布置在壩體樁號0 + 141.00 m ～0 +426.00 m，沿壩軸線方向全長為286 m。右岸與岸坡相接，左岸設置兩個連接段分別與原瀝青墻和漿砌石重力壩段的防滲墻銜接。

防滲墻由槽板式混凝土防滲墻和澆筑式混凝土防滲墻組成，布置在瀝青混凝土心墻上游側砂礫石過渡層中，根據瀝青心墻上游過渡料的級配、施工時可能出現的壩料塌滑量、瀝青心墻底部結構及變形情況，確定的防滲墻中心線在瀝青心墻中心線上游1.25 m。

防滲墻底部通過原瀝青心墻底板，嵌入弱風化巖石0.8 m。澆注式防滲墻頂部至283.80 m，為加強壩體防滲墻與壩頂結構的變形協調性，將防滲墻下游面與壩頂防浪墻上游面相接，防滲墻與防浪墻之間設置頂部嵌縫柔性止水和側面銅止水。

在防滲墻墻身預埋灌漿管，以便對防滲墻底部與基巖接觸部位和基巖進行帷幕灌漿。

為適應壩體變形，槽板式防滲墻墻體材料均采用塑性混凝土。塑性混凝土防滲墻厚度的確定，主要取決于墻體混凝土的允許水力比降和機械設備能力。本工程混凝土防滲墻承受的最大水頭46.50 m，取允許水力比降60，則防滲墻厚度取0.8 m可滿足滲透比降要求。

結合壩體、墻體應力應變分析計算、塑性混凝土配合比試驗并參考現有工程實例擬定塑性混凝土墻設計指標為:容重≥21.5 kN/m3，抗壓強度R28 ＞3 MPa ～5 MPa，彈性模量E28=500 MPa ～800 MPa，滲透系數K28≤1 ×10－7cm/s，抗折強度T28≥1.5 MPa，允許滲透比降＞60。

3.2 壩基防滲處理

本次設計按規范將灌漿帷幕加深至5 Lu界限下3 ～5 m，新的壩基帷幕軸線和新建的混凝土防滲墻軸線共線，共同組成完整的防滲系統。在樁號0 +141 ～0 +4456 m對原有帷幕灌漿進行加深和補灌，具體布置在樁號0 +223 m ～0 +248 m 灌漿加深10 ～30 m，在樁號0 +248 ～0 +356 m灌漿加深30 m，在樁號0 +356 m ～0 +407 m灌漿加深30 ～10 m。此外，對原有帷幕灌漿0 +141 ～0 +442 m不合格段及右壩頭0+442 ～0 +456 m的漏灌14 m段進行補灌。帷幕灌漿采用單排孔，標準孔距2.0 m，采用在槽板式塑性混凝土防滲墻內預埋灌漿灌方式進行施工。實施中基巖灌漿帷幕平均加深了10 ～25 m。

經復核壩基防滲處理符合相關規范規定，滿足基礎防滲要求。

［1］金偉，王文波，等. 黑龍江省黑河市象山水庫除險加固工程初步設計報告［R］. 長春:中水東北勘測設計研究有限責任公司，2004.

［2］王仁鐘，李君純，等. 黑河市象山水電廠水庫樞紐工程蓄水安全鑒定與評價報告［R］. 北京:水利部，交通部，電力工業部，南京:南京水利科學研究院，2003.

［3］陜西省水利水土保持廳，陜西機械學院水電學院. SLJ01—88土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計準則［S］. 陜西省水利水土保持廳，陜西機械學院水電學院，1988.

［4］佟偉. 象山水庫大壩帷幕灌漿質量的分析和施工要點［J］. 黑龍江水利科技，2006，34(2) :95－97.

［5］王振田，王成. 象山水庫除險加固帷幕灌漿工程及質量評價［S］. 黑龍江水利科技，2011，39(6) :114－115.