象山水库大坝加固设计综述

王振田，王 成

( 黑河象山水电厂，黑龙江 黑河164300)

1 工程概况

象山水库是一座以发电为主，兼顾防洪、养殖和旅游环保的大(2) 型综合水利枢纽工程，位于黑龙江支流法别拉河中上游，据黑河市区72 km。水库大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，于1992年10月动工修建，1996年8月竣工蓄水。坝址以上控制流域面积1 972 km2，总库容3.34 亿m3，最大坝高50.7 m。校核洪水位284.2 m，设计洪水位282.6 m，正常蓄水位282.0 m，正常蓄水位库容2.91 亿m3，死水位268.0 m，死水位库容1.01 亿m3，兴利库容1.9 亿m3。电站装机3 台，总装机容量 1.8 万kW，多年平均发电量4 130 万kW·h，按以水定电的方式承担我省北部地区的调峰任务。

2 大坝存在的主要问题

1) 大坝堆石体设计干密度偏低，孔隙率偏大，坝体填筑压实失控，填筑质量差，致使坝体变形过大，不能有力支撑心墙。

2) 下游坡一级马道出现的异常出水点，表明该部位沥青混凝土心墙已经破坏，任其发展，将在此部位产生机械管涌。下游坝脚出水点多处出现浑水也应该引起重视。

3) 目前局部坝体浸润线过高，坝体抗滑稳定安全性将显著降低。坝上游防浪墙底部浆砌块石产生几乎贯通全坝长的纵向裂缝，防浪墙明显向下游位移，下游坝面隆起，高程259.40m 马道出现异常渗水等，这些现象很可能是滑坡的先兆，应该引起注意。

4) 本工程病险明显，且逐年恶化，必须尽快采取除险加固措施。

3 大坝加固措施设计

在原沥青混凝土心墙上游侧的3 m宽过渡层中，设置一道塑性混凝土防渗墙，作为新的防渗体，其中心线距沥青混凝土心墙中心线2.5 m。防渗墙桩号为0 +141.00 m ～0+426.00 m，全长为286 m。

防渗墙由槽板式混凝土防渗墙和浇筑式混凝土防渗墙组成，279.0 m高程以下为槽板式混凝土防渗墙，279.0 m高程以上采用立模浇筑式混凝土防渗墙加高到设计高程，防渗墙厚均为80 cm。

坝基防渗采用帷幕灌浆，通过在防渗墙内预埋的灌浆管，进行基岩灌浆和补灌，帷幕灌浆为单排孔，孔距2 m，最大孔深30 m。

在新建塑性防渗墙与原沥青心墙之间的过渡层中进行充填灌浆，提高对防渗墙的支撑强度。

大坝防渗体系由塑性混凝土防渗墙与防渗帷幕共同组成。

在下游坝壳高程279.0 m、259.4 m高程设置24个排水减压孔，排水孔孔深达到坝基砂卵石层，最大孔深51 m。坝体排水孔孔径30 cm，孔内下花管、回填均匀碎石。

此外，还进行了上下游坡的加固和坝顶结构的重建工作等。

3.1 混凝土防渗墙设计

防渗墙平面布置在坝体桩号0 + 141.00 m ～0 +426.00 m，沿坝轴线方向全长为286 m。右岸与岸坡相接，左岸设置两个连接段分别与原沥青墙和浆砌石重力坝段的防渗墙衔接。

防渗墙由槽板式混凝土防渗墙和浇筑式混凝土防渗墙组成，布置在沥青混凝土心墙上游侧砂砾石过渡层中，根据沥青心墙上游过渡料的级配、施工时可能出现的坝料塌滑量、沥青心墙底部结构及变形情况，确定的防渗墙中心线在沥青心墙中心线上游1.25 m。

防渗墙底部通过原沥青心墙底板，嵌入弱风化岩石0.8 m。浇注式防渗墙顶部至283.80 m，为加强坝体防渗墙与坝顶结构的变形协调性，将防渗墙下游面与坝顶防浪墙上游面相接，防渗墙与防浪墙之间设置顶部嵌缝柔性止水和侧面铜止水。

在防渗墙墙身预埋灌浆管，以便对防渗墙底部与基岩接触部位和基岩进行帷幕灌浆。

为适应坝体变形，槽板式防渗墙墙体材料均采用塑性混凝土。塑性混凝土防渗墙厚度的确定，主要取决于墙体混凝土的允许水力比降和机械设备能力。本工程混凝土防渗墙承受的最大水头46.50 m，取允许水力比降60，则防渗墙厚度取0.8 m可满足渗透比降要求。

结合坝体、墙体应力应变分析计算、塑性混凝土配合比试验并参考现有工程实例拟定塑性混凝土墙设计指标为:容重≥21.5 kN/m3，抗压强度R28 ＞3 MPa ～5 MPa，弹性模量E28=500 MPa ～800 MPa，渗透系数K28≤1 ×10－7cm/s，抗折强度T28≥1.5 MPa，允许渗透比降＞60。

3.2 坝基防渗处理

本次设计按规范将灌浆帷幕加深至5 Lu界限下3 ～5 m，新的坝基帷幕轴线和新建的混凝土防渗墙轴线共线，共同组成完整的防渗系统。在桩号0 +141 ～0 +4456 m对原有帷幕灌浆进行加深和补灌，具体布置在桩号0 +223 m ～0 +248 m 灌浆加深10 ～30 m，在桩号0 +248 ～0 +356 m灌浆加深30 m，在桩号0 +356 m ～0 +407 m灌浆加深30 ～10 m。此外，对原有帷幕灌浆0 +141 ～0 +442 m不合格段及右坝头0+442 ～0 +456 m的漏灌14 m段进行补灌。帷幕灌浆采用单排孔，标准孔距2.0 m，采用在槽板式塑性混凝土防渗墙内预埋灌浆灌方式进行施工。实施中基岩灌浆帷幕平均加深了10 ～25 m。

经复核坝基防渗处理符合相关规范规定，满足基础防渗要求。

［1］金伟，王文波，等. 黑龙江省黑河市象山水库除险加固工程初步设计报告［R］. 长春:中水东北勘测设计研究有限责任公司，2004.

［2］王仁钟，李君纯，等. 黑河市象山水电厂水库枢纽工程蓄水安全鉴定与评价报告［R］. 北京:水利部，交通部，电力工业部，南京:南京水利科学研究院，2003.

［3］陕西省水利水土保持厅，陕西机械学院水电学院. SLJ01—88土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则［S］. 陕西省水利水土保持厅，陕西机械学院水电学院，1988.

［4］佟伟. 象山水库大坝帷幕灌浆质量的分析和施工要点［J］. 黑龙江水利科技，2006，34(2) :95－97.

［5］王振田，王成. 象山水库除险加固帷幕灌浆工程及质量评价［S］. 黑龙江水利科技，2011，39(6) :114－115.