阜康市双河水库坝体防渗加固技术浅析

范重阳

（新疆阜康市水利管理总站，新疆阜康831500）

阜康市双河水库坝体防渗加固技术浅析

范重阳

（新疆阜康市水利管理总站，新疆阜康831500）

新疆阜康市双河水库大坝由于年久失修，坝体高程、防渗性都存在问题，必须进行除险加固。结合大坝坝基和填筑质量的实际情况，通过综合对比心墙+砂壳、斜墙+砂壳、土工膜+砂壳三种防渗方案，提出将土工膜+砂壳作为本项目施工方案；对比干砌卵石和现浇砼板两种方案，选择现浇砼板作为上游护坡方案，方案实施后，各项指标指标均达到标准要求。

阜康市；双河水库；坝体加固；分析

双河水库位于阜康市滋泥泉子镇双河村境内，是一座以灌溉为主，兼顾防洪的平原区Ⅳ等小（1）型水库，枢纽由坝体、放水涵洞组成，设计控制灌溉面积2.0万亩，但目前保灌面积仅为1.0万亩。双河水库建成于1978年，距今已有39年历史。

目前水库洞多处发生断裂和结构失稳，已不能安全泄水；水库大坝在高程、坝基防渗性、结构稳定性等指标上严重不符合当前使用要求。而滋泥泉子镇是一个农牧业乡镇，经济收入以农业为主，双河水库对当地农民收入影响较大，因此进行除险加固势在必行。

1 坝基和坝体质量现状分析

1.1 坝基结构及渗透性

大坝坝基主要由第四系含细粒土砾土组成，分布较稳定，巨厚层，土黄色，中密状，颗粒多呈亚圆状，不均匀系数107.25，最大粒径为300 mm，根据分析可知：卵石占20.0%，砾石33.4%，砂占14.9%，粉粒占1.9%。坝基渗漏量Q计算公式[1]如下：

式中：B为渗漏计算段长度，取值1300 m；K1、K2为上、下渗透系数，分别取0.04 m/d、3.5 m/d；H为上、下游水头差，取值10.0 m；L为坝基基底宽度，取值50 m；t、h为上、下含水层的厚度，分别取值5.0 m、10.0 m。

经计算得Q＝2615.0 m3/d。

1.2 坝体填筑质量

本项目坝体为碾压土石坝结构，主要由含砾石粘土、粉土组成，其中主坝均质土质量评价详见表1。主坝坝体土的渗透系数、干密度及含水量均不合格，而且主坝段夹有圆砾透镜体，坝体整体质量较差。

表1 主坝均质土质量评价表（部分）

2 坝体加固技术分析

2.1 坝顶高程设计

目前水库设计洪水位728.3 m，正常蓄水位728.2 m，校核洪水位728.4 m。通过重新计算，得出该坝体坝顶高程为729.6 m。为了美观和降低工程投资，在前坝肩设置了小型防浪墙，初选防浪墙总高1.0 m，顶部高出坝顶高0.5 m，防浪墙墙顶高程为729.6 m，坝顶高程729.1 m见图1。

图1双河水库大坝结构剖面

2.2 坝基和坝体防渗方案比选及施工

2.2.1 防渗加固方案比选

经过实地调研，本工程大坝坝体需进行坝体防渗加固处理；而库盘和坝基垂向渗漏严重，也需要做防渗处理。

（1）坝体防渗加固方案的比选

若按原有坝体模式直接采用砾石土进行加高加固，需对现有土料进行筛分、掺拌、拉运、填筑等，总投资超过3100万元。经分析决定采用工艺先进、花费较少三种方案，即：心墙+砂壳、斜墙+砂壳、土工膜+砂壳，这些方案对比详见表2所示。经分析，“土工膜+砂壳”方案投资最少，且施工技术成熟，质量易保证[2]，因此选作本工程最终方案。

表2 坝体防渗方案对比

（2）坝基防渗方案选择

坝基防渗可选择库盘铺膜、高压旋喷桩、砼防渗墙等多种方案。但在本项目中，后两种方案只能延长渗径、保障坝基渗透稳定，但无法减少坝基渗漏，而库盘铺膜可以同时兼顾，因而将其作为坝基防渗方案。

2.2.2 土工膜施工分析

（1）土工膜规格确定

本项目复合土工膜规格为200 g/m2/PE0.50，幅宽6.0～8.0 m，拉伸强度不低于180N/（5 cm），断裂延伸率不低于40%，弹性模量在5℃不低于70 MPa，抗冻性（脆性温度）不应低于-60℃，撕裂强度应大于或等于40 N/mm，抗渗强度应在1.05 MPa水压下48小时不透水[3]。

（2）土工膜铺设施工

土工膜采用热焊拼接，连接强度应大于母材强度。铺放时应留足够的余幅（一般为1.5%~3%），以适应拼接和气候变化[4]。结合双河水库实际情况，设计将坝体复合土工膜顶部采用倒梯形形式埋在坝体内。即在728.60 m高程水平折向下游，先设0.45 m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10 m；再水平铺设50 cm，以30°角度折向上部至728.6 m高程后，回拐约10 cm~16 cm富裕量结束。

库盘沿着垂直坝轴线的方向铺设，保护层选用淤积土，要求当天铺设、覆盖，覆盖厚度0.5 m，分两层填筑，碾压后容重应大于1.6 g/cm3。

2.3 坝体上游护坡方案比选及施工

2.3.1 上游护坡方案确定

为降低冻胀和风浪侵蚀影响，须对上游坝坡进行工程防护[5]。可选择方案有浆砌卵石、混凝土板、干砌石、土缓坡等。参照本地区护坡成功经验，在干砌卵石和现浇砼板两种形式中进行选择，方案比选详见表3。通过分析选取现浇砼板作为施工方案。此外，本项目上游护坡防冻垫层选择砂砾料垫层作为施工方案。

表3 上游护坡比选方案

2.3.2 现浇砼板护坡施工分析

护坡砼面板采用大面积分块现浇砼板。砼强度标号C20，抗冻标号F200。规格为3 m×3 m×0.15 m，板间分缝宽度取2 cm，缝内采用沥青砂浆和苯板填充[6]。

为使护坡底下水体排出，在死水位以下1.0 m至正常蓄水位之间的面板上水平插入Φ100 PVC管排水，单管长度0.20 m，每块面板上插4根，呈矩形布置（见图2）。排水孔底部采用无纺布包裹，铁丝绑扎，单块无纺布面积0.35 m×0.35 m，孔内填5 mm~20 mm石子。

图2现浇砼板护坡布设图

在砼板护坡底部设置50 cm砂砾料防冻垫层。施工要求夯实后相对密度大于0.7，小于0.075 mm的颗粒含量不大于总土重的8%，砾石最大粒经不得大于50 mm。

3 结语

坝体加高和防渗加固是双河水库大坝的核心工程，本项目加高采用设置防浪墙形式，防渗采用土工膜形式，兼顾了经济性和实用性。大坝经过除险加固后，各项技术指标均达到设计标准。在中小型水库大坝除险加固中，应结合当地实际情况，做到因地制宜。

[1]唐红彬，阎臣.PE复合土工膜在高寒地区水库坝体应用中的思考[J].中国水运（理论版），2008，（01）：54-58.

[2]付雅琴，吴晓楼.复合土工膜在上坪山水库大坝坝体防渗处理的应用[J].中国农村水利水电，2009，（06）：23-26.

[3]树锦，袁健.大河桥水库坝体防渗处理技术[J].华北水利水电学院学报，2011，（04）：55-58.

[4]赵廷华.窄口水库大坝坝体防渗加固技术研究[J].人民黄河，2010，（06）：67-70.

[5]钮新强.水库病害特点及除险加固技术[J].岩土工程学报，2010，（01）：42-45.

[6]孛永平.小水库除险加固设计方案的选取[J].中国农村水利水电，2012，（04）：77-81.

TV543.8

B

1673-9000（2017）03-0064-03

2017-02-08

范重阳（1985-），男，陕西周至人，工程师，主要从事农业水利工程建设管理工作。