山塘大坝治理工程施工技术

安俊美

（绥阳县水利工程运行服务中心，贵州 凤冈 563300）

1 山塘大坝现状

山塘大坝位于水桶沟上游河段，坝址以上流域面积0.57 km2，主河道河长1.23 km主河道加权平均比降123‰流域形状系数0.377，多年平均径流量31.40 万m3。水库总库容5.27 万m3，属山塘，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物5 级。水库按10 年一遇（P＝10%）洪水设计，20 年一遇（P＝2%）洪水校核。山塘枢纽建筑主要包括大坝、溢洪道及放水箱涵等。

2 山塘大坝存在主要的问题

2.1 大坝上游存在的问题

大坝上游坝面采用干砌石护坡，坝顶至898.20 m高程段坝坡坡比为1∶2.4，在898.20 m 高程处设有宽2 m 的马道，898.20 m高程以下坝坡坡比为1∶3，现状上游坝面干砌石护坡淘刷损坏严重。

2.2 大坝下游存在的问题

大坝下游坝面为植草护坡，坝顶至897.20 m高程段坝坡坡比为1∶1.9，在897.20 m 高程处设有宽1.80 m 的马道，897.20 m高程至894 m 高程之间坝坡坡比为1∶2.75，894 m 高程为宽1.20 m 的马道，894 m 高程以下为干砌石贴坡排水，坡比为1:1.0，在892.80 m 高程处设有宽1.20 m 的马道。现状下游坝面较为规整，但杂草丛生。

2.3 放水涵管存在的问题

放水涵管进口中心高程893.20 m，再运行30 a后泥沙淤积高程894.63 m。

3 山塘大坝治理工程内容

①坝顶采用C25混凝土硬化加高0.30 m，并增设防浪墙，墙高1 m，采用C25 混凝土浇筑；坝体及坝基肩渗漏较严重，对坝体采取充填灌浆处理，对坝基肩采取帷幕灌浆处理。②溢洪道出口增设消力池。③抬高取水口高程，满足取放水要求，增设简易启闭机。

4 山塘大坝治理工程采用的主要施工技术

4.1 坝顶治理

4.1.1 坝顶高程复核

4.1.1.1 基本参数确定

风速：正常运用条件风速W＝12 m×1.50 s＝18 m/s；非常运用条件W＝12 m/s；吹程：根据库区图量测D＝110 m；地震：参照《水工建筑物抗震设计规范》此工程其抗震设防类别达不到丁类，采用设计烈度为6 度，可不做抗震复核计算。

除险后的洪水成果正常蓄水位902.50 m ，设计洪水位903.41 m（P=10%），校核洪水位903.53 m（P=5.0%）。

4.1.1.2 山塘水面风浪爬高

4.1.1.2.1 风浪要素计算

计算参照采用《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》推荐的官厅水库公式：

工程参照5 级土坝采用累积频率P＝5%的平均波高值，查表得h5%/hm＝1.95，计算成果见表1及表2。

表1 风浪波高、波长计算成果表

表2 风浪要素计算成果表

4.1.1.2.2 波浪爬高

波浪在大坝坝坡上平均爬高公式：

式中：R—平均爬高（m）；K△—斜坡的糙率渗透性系数，K△＝0.75～0.80；Kw—经验系数，正常蓄水位取Kw＝1.30，设计洪水位取Kw＝1.30，校核洪水位取Kw＝1.01；m－坡度系数，平均坡比m＝2.67 hm、Lm－平均波高、波长。

风浪爬高计算取值见表3。

表3 风浪爬高计算成果表

4.1.2 坝顶超高

坝顶超高Y＝R5%+e+A。 （4）

式中：A－安全超高：正常运用情况，A＝0.50，非常运用情况，A＝0.30 m。正常蓄水位：Y＝1.017 m；设计洪水位：Y＝1.017 m；校核洪水位：Y＝0.554 m。

4.1.3 坝顶高程计算

根据此次洪水复核成果及坝顶超高计算成果对现有坝顶高程进行复核，其计算成果见表4。

表4 坝顶高程计算成果表

根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》红安山塘大坝坝顶现状高程为903.70 m，无防浪墙，不满足规范要求。

4.1.4 坝顶整治

针对坝顶高程不满足要求且无防浪墙，此次坝顶整治考虑铺设0.30 m厚的土石渣填筑至高程904 m。上游增设C25 混凝土防浪墙，墙高1 m，墙顶高程905 m，坝顶下游侧设置断面尺寸为0.50 m×0.50 m（B×H）的C25 混凝土路肩，路肩顶高程904 m。大坝整治后坝顶高程904 m，防浪墙顶高程905 m，满足规范要求。

4.2 坝体、坝基（肩）防渗处理

4.2.1 渗漏情况及防渗方案选择

经此次现场调查，在大坝及坝基肩存在浸润区q1～q4 和集中渗漏点W1，水库运行至902.50 m，渗漏汇总量约为4.70 L/s，渗漏量随库水位升高而存在增大趋势，危及大坝安全。

拟选两种方案进行处理：第一种是坝体充填灌浆+坝基肩岩体帷幕灌浆。帷幕线沿坝轴线布置，过坝体后左岸经溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸过坝体后向岸坡延伸一序孔，总灌浆量为661 m，有效为646 m；第二种方案为土工膜+灌浆补强防渗。大坝采取土工膜防渗，坝基肩采取帷幕灌浆防渗，防渗帷幕在坝体段沿齿墙中心线布置，右岸帷幕线轴过溢洪道后沿山体布置至进库公路，左岸向岸坡延伸，其中基岩灌浆量为432 m，土工膜960 m2，趾板开挖及回填工程量587 m3。

结合坝址工程地质条件，经综合比较，此次大坝渗漏处理采用坝体充填灌浆+坝基肩岩体帷幕灌浆的设计方案

4.2.2 帷幕灌浆设计

4.2.2.1 防渗线路、标准及边、底界确定

大坝坐落于三迭系下统夜郎组九级滩段（T1y3）页岩强风化层上，裂隙发育，风化较严重，左右岸强风化深一般为5～7 m，河床一般深为2～3.50 m，坝基以下一定范围内岩体透水率较大；此次灌浆设计按双排布置，主帷幕线路沿坝顶布置，过坝体后左岸经溢流堰向岸坡延伸至906 m高程，右岸过坝体后向岸坡延伸一序孔。垂向上以深入基岩弱风化一段（深入基岩5～10 m）控制。副帷幕布置于坝体上，垂向上以深入推测建基面以下1 m 控制；具体边界条件根据先导孔压水试验、灌浆试验成果资料可作相应调整。

4.2.2.2 防渗帷幕孔、排距

根据大坝渗漏及坝基岩体可灌性及裂隙发育情况，此次灌浆设计按双排布置，排距为1 m，孔距为2 m，其中主帷幕布置33个孔，帷幕线长64 m。副帷幕布置29个孔，帷幕线长56 m，共布置57个孔。分3序次施工，共计帷幕灌浆总进尺661 m。

4.2.3 帷幕灌浆施工

帷幕灌浆施工，本着逐渐加密的原则，按次序进行，一、二、三序逐序施工。为了解灌浆的有关参数，应先钻灌先导孔，其中1＃、9＃、17＃、25＃、33＃为帷幕先导孔，在先导孔内作压水试验及灌浆试验，为以后的灌浆施工提供可靠的参数依据。

灌浆方法和灌浆方式：基岩采取自上而下分段灌注，坝体与坝基的接触带段长3 m，基岩为1 m，坝体为2 m。灌浆方式采取循环式，射浆管距孔底不得大于5 cm。

5 结语

综上所述，山塘水库大坝治理需要结合具体项目进行设计和施工，从而提高大坝的实际使用能力和抗震能力。山塘大坝治理工程主要是解决渗漏和泄洪消能等问题，施工时需要合理进行坝顶治理，坝体、坝基（肩）防渗处理等，以提高山塘水库大坝质量，最大限度提高水库的抗洪、灌溉能力。