喀達蘇蓋提水庫除險加固工程施工與技術分析

艾木都力·吾守爾

（新疆水利水電科學研究院 新疆 烏魯木齊 830049）

1 工程概況

喀達蘇蓋提水庫位于疏勒縣塔孜洪鄉以東、縣林場以西，英爾里克鄉以北，距疏勒縣城約12km，地理位置在東經76°08′55″～76°14′15″，北緯39°17′17″～39°19′14″。工程是對原有的水庫大壩進行除險加固施工，該水庫屬于三類水庫，由于設計、施工、管理的原因，始終存在各種問題，長期帶病運行，急需除險加固。本次除險加固工程不改變現有工程規模，只是解除水庫的病險情，并按規范要求達到設計標準，使其安全運行。

2 水庫除險加固施工

對喀達蘇蓋提水庫進行除險加固施工，其主體工程主要包括兩個方面，一是壩體防滲加固，二是對于有可能發生地震液化壩段的處理。基本施工流程為：壩體清基→壩體填筑→壩坡兩布一膜的鋪設→砼施工→土緩坡填筑→壩后排水溝施工→無紡布鋪設→沖溝回填→壩后蓋重施工。主體工程施工主要包括下述兩方面：

2.1 清基

壩體迎水坡面的清基工作主體采用機械施工，并輔以人工將雜物清除，施工效果要達到設計指標。迎水坡面在1260.50 m以下的部位修整為1∶8.0的土緩坡，1260.5 m以上的部分坡度控制為1∶3.5或1∶6。背水坡面人工修整壩坡比為1∶3.0，坡度控制個別地段要輔以人工修整，采用人工清基，并用蛙式打夯機夯實。部分壩段壩頂寬度需要由原來的3.0 m加寬至6 m。

2.2 填筑

壩面填筑平均約0.5 m的厚度，混凝土的施工方法是：首先通過碾壓試驗確定土層厚度和碾壓遍數，碾壓設備采用羊角碾。運土物料運輸車沿壩運輸，但應根據料場先遠后近的原則卸在施工段，使運輸土料土丘分布直徑為2 m。壩體填土先用推土機平整，然后根據壓實試驗方法確定選定的卷數和鋪設土壤厚度。壩體加寬及土緩坡土料填筑采用裝載機挖裝自卸汽車運至現場，采用推土機平整，并通過人工輔助，用羊角碾碾壓密實。

3 工程技術分析

在工程施工之前需要對水庫大壩的工程地質進行充分的調查了解，在此基礎上進行體壩基滲漏量、壩體碾壓質量分析、壩基土滲透變形以及壩基液化等方面的分析計算，確定出最優的施工設計方案，從而保證工程的質量。下面簡要對其中幾個可能會直接對工程質量造成影響的關鍵技術進行分析。

3.1 壩體壩基滲漏計算

喀達蘇蓋提水庫壩體與壩基常年都有比較嚴重的滲漏情況，個別區段出現大面積積水的現象，現估算水庫壩基滲漏量。滲漏量計算按下列公式進行：

Q＝BKHqr

式中，Q——滲漏量，m3/a；

B——壩基含水層滲漏段長度，m；

K——滲透系數，m/d；

H——透水層厚度，m；

qr——引用流量，取0.462。

經過初步計算水庫每天的滲漏量Q每天為6.41萬m3，全年滲漏量為1154.60萬m3。根據實際調查研究，檢查發現工程大壩壩段樁號為S 2+600～S 1+315和N 0+535～N 4+600之間的部位，并不存在很明顯的風浪淘刷壩體現象。而在風浪的作用下，大壩前坡的壩段有較為嚴重的坍塌現象，以致在大壩正常水位線以上的部位形成了陡坎。壩后壩體浸潤線出溢點過高，一般發生在壩后坡積水水面以上1 m左右。在樁號N 2+000～N 3+400壩后出現沼澤地，自后壩坡角向外100m范圍內形成0.5m～1.0m深的水面，經計算壩后年滲漏量約1154.60萬m3。為了解決上述問題，可在壩前設置砼阻滑墻，砼護坡和復合土工膜及增設1∶8的土緩坡。經現場做動探標準貫入試驗和計算分析，具有發生液化可能的壩段樁號為S 1+100～N 0+500、N 1+000～N 4+600，其液化等級為輕微液化，液化指數I l E=0.08～0.73。為了解決上述問題在壩后增設貼坡排水和蓋重及排水措施防止壩基產生液化現象。

表1 壩體填筑土料的物理力學指標及性質

表2 壩體壩基滲流量計算

表3 水力坡降計算結果

3.2 壩基土滲透變形分析

喀達蘇蓋提水庫壩基所揭露的巖層主要為粉質砂壤土、粉砂層以及細砂層，根據有關規定，現以細顆粒含量指標Pc來分析和判斷管涌或流土，土的滲透變形判別式如下：

式中，Pc——土中的細粒含量；

N——土的孔隙率。

壩基砂層的實際水力比降I實可根據現場壩體上鉆孔內的水頭差進行計算，現場計算了四個斷面的水力坡降，結果見表3。

對計算結果進行分析，粉細砂的允許水力比降J允=0.153，小于水庫大壩的實際水力比降I實，因此大壩壩基出現管涌破壞的概率非常大。喀達蘇蓋提水庫壩基地層多以粉細砂為主，部分壩段夾有壤土或粘土透鏡體，而南壩段又是由砂質土筑成，水庫蓄水后無論是壩基還是壩體都存在著嚴重滲漏問題，工程設計中根據不同地層巖性和壩高分段進行計算（選取典型斷面，其樁號為N 0+100）找出防滲深度與滲漏量之間的關系。單寬壩基滲漏損失Q基隨所取防滲深度的增大而減小，而整個壩段日總滲漏損失Q日總和年總滲漏量Q年總也隨所取防滲深度增大而減小。

為避免管涌破壞情況的發生，除險加固工程施工中采用垂直防滲和壩后蓋重的雙重手段處理管涌問題，垂直防滲深度的確定要符合設計要求，壩基的滲透比降要允許降低到允許比降以下。由表4可看出，防滲深度度取6 m，總滲漏量為146萬m3/年，隨著深度的增加，滲漏量逐漸減小，但減小量不大。如果對0+000～N 3+500段進行垂直防滲處理，按照廳水管總站的要求，最大處理深度為6 m，為比較合適的要求，其處理深度確定為6 m，經滲漏損失量的初步估算將減少約146萬m3，滲水量減小較少。

表4 不同防滲深度年總滲漏量表

4 結語

與新建工程不同，對原有水庫的除險加固需要綜合考慮多方面因素，確定出最優化的加固設計方案，本文就喀達蘇蓋提水庫除險加固工程，探討了除險加固的施工以及關鍵技術，注重施工過程，使各加固方案都達到設計目的，確保水庫的安全運行。

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