摘 要：结合上西庄水库地质勘查报告，制定了适宜该工程的除险加固设计方案。上西庄水库除险加固项目包括坝顶修建防浪墙、坝顶路面改造、上游坝坡干砌石护坡拆除重建、下游坝坡贴坡培厚及防护等工程。实践证明，该工程除险加固效果良好，消除了水库安全隐患，有效发挥了其防洪、灌溉、养鱼等综合效益。
关键词：水库大坝 除险 加固 效果良好
中图分类号：TV62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0061-01
1 工程概况
上西庄水库位于青龙县境内的起河支流中下游，坝址位于秦皇岛市青龙县龙王庙乡上西庄黄崖沟村境内，坝址以上控制流域面积1.4 km2，总库容10.4万m3，是一座以防洪为主兼顾灌溉养殖的小（2）型水利枢纽工程，始建于1970年5月，1971年6月初竣工。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞三部分组成。拦河坝为粘土心墙坝，现状最大坝高15.5 m，坝顶高程552.00 m，坝顶长71 m，坝顶宽4.0 m，坝顶无防浪墙。上游坝坡为干砌块石护坡，坡比为1∶2.1；下游坝坡为干砌块石护坡，坡比为1∶1.43。
溢洪道位于大坝右侧岸边，为开敞式宽顶堰，堰顶高程550.00 m，堰顶宽度5 m。下游为开敞式明渠，左岸为浆砌石直立挡墙，右岸为山体，坡比为1∶0.7。溢洪道全长30 m，纵坡1/77，最大泄量21.2 m3/s。放水洞位于大坝左坝头，为直径0.3 m的坝下混凝土埋管，长44 m，进口底高程541.00 m，最大放水量0.41 m3/s。
2 工程除险加固前存在问题
（1）拦河坝。
①现状坝顶路面坑洼不平，影响汛期抗洪抢工作。②上游干砌石护坡质量差；上游坝坡杂草丛生，堆砌质量较差，块石间缝隙过大，咬合不紧，块石易松动，坡面凸凹不平；局部出现塌陷，部分块石被架空而失稳。③下游干砌石护坡质量差；下游坝坡杂草丛生，局部亏坡现象严重，块石松动，坡面凸凹不平，下游坝坡过陡，抗滑稳定安全系数不满足规范要求。④拦河坝防洪标准不足200一遇洪水标准，不满足规范要求。⑤下游坝基建基面有接触渗漏现象，坝脚有明流。（2）溢洪道；溢洪道岩性为斑状花岗闪长岩，岩块松动稳定性差，左岸边墙局部有裂缝、块石松动的现象，坡面不平整，抗冲刷能力差，影响溢洪道的正常运用。（3）放水洞；阀门锈蚀严重，关闭不严，常年漏水，已严重影响正常使用。（4）管理、配电及通讯设施不完善；水库管理设施不完善，缺乏水位、坝体渗流等观测设施，无法掌握拦河坝的工作状态。水库没有管理用房。
3 工程地质条件
坝型为粘土心墙坝，坝基坐落在燕山侵入体（πγδ52）斑状花岗闪长岩之上。坝体两侧均为干砌石护坡，石材原岩为斑状花岗闪长岩，块径15～30 cm，砌筑质量差，凸凹不平，块石间孔隙较大、咬合不紧，经多年运行，已出现多处滑移。溢洪道位于右坝肩山边，为开放式河岸溢洪道。溢洪道右岸为山体开挖的岩石边坡，左岸为浆砌石的挡墙。水库运行期间未发现有绕坝渗漏现象。坝脚有渗漏现象，可见明流，流量大约100 ml/s。大坝无防浪墙，无观测设施，管理设施不健全。坝顶右端混凝土路面出现裂缝，长约4 m，最宽处约8 cm。
4 工程设计标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，上西庄水库为小（2）型，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，其主要建筑物拦河坝、溢洪道、放水洞等按5级建筑物设计，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。依据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），场区地震动峰值加速度为0.05 g，地震动反应谱特征周期0.45 s，对照《中国地震动参数区划图》附录D，地震基本烈度相当于Ⅵ度区，建筑物的地震设计烈度为6度，根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97），建筑物可不考虑地震因素。
5 工程的除险加固设计
5.1 坝顶修建防浪墙、坝顶改建
坝顶路面顶高程为552.00 m，采用泥结碎石路面，长71 m，净宽3.5 m，厚20 cm；由于拦河坝安全超高不满足规范要求，坝顶上游侧加设L型浆砌石防浪墙，防浪墙高 1.0 m，顶高程为553.00 m，墙宽0.5 m。由于该地区冻土深度1.09 m，因此防浪墙基础埋深1.2 m，基础底高程550.80 m，防浪墙为浆砌石结构；坝顶下游侧设浆砌石路缘石，路缘石尺寸0.4×0.5 m（宽×高），顶部与路面齐平，其中水泥砂浆均采用M10；坝顶路面采用单侧排水，路面坡度2%，路面雨水经坡面排至下游。
5.2 上游坝坡加固维修
原拦河坝上游护坡为厚40 cm的干砌石护坡，下设40 cm厚反滤层，坝坡为1∶1.21。现场勘查和地质勘察成果表明，干砌石护坡所用石材风化严重，质地较软，且块石块径偏小，形状不规则，部分块石是由大块漂石破碎而成的，存在磨圆面，块石间空隙过大，咬合不紧，易松动，局部出现塌陷，部分块石被架空而失稳。
经复核计算，上游坝坡稳定计算满足规范要求，因此仅对塌陷亏坡处以及干砌石破坏严重处进行修复处理。据现场查勘统计，上游坝坡需要修复面积约占50%。修复时，首先拆除需维修部位的原干砌石护坡及反滤，清理干净后，回填开挖渣料至坡比1∶2.1，再铺设20 cm碎石垫层和40 cm干砌石护坡，坡比维持1∶2.1。新砌护坡石料要求采用质地坚硬、无裂纹的新鲜岩石，饱和抗压强度大于40 MPa，容重大于24 kN/m3，块石中部厚度不小于200 mm。
5.3 下游坝坡加固维修
拦河坝下游坝坡坡为干砌石护坡，本次实测下游坝坡坡比仅为1∶1.43，经复核计算，下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求，因此本次加固对下游坝坡进行贴坡处理，贴坡用料采用溢洪道开挖石渣。贴坡前，应先拆除原干砌石护坡，由于原反滤料与贴坡石渣土力学指标基本相同，因此不予拆除，直接培厚下游坝坡，高程544.00 m处设2 m宽一级马道，马道上下坡比均为1∶2.0。新筑坝材料首先回填开挖渣料；渣料上部回填上游坝坡拆除的反滤料；在放水洞基础顶面高程以下回填30 cm砂砾石，不足部分回填土料。坝体填筑渣料采用溢洪道右岸开挖渣料，渣料和反滤料压实后相对密度不小于0.7。土料从料场外购，压实度要求不低于94%。结合贴坡式排水对下游坝脚进行防护，其顶部应高于坝体浸润线出逸点1.5 m，并且不小于冻土深度，确定其顶高程位于下游坝脚以上2.0 m，即高程538.50 m。排水体顶部和下游边坡采用30 cm厚干砌石砌筑，边坡为1∶2.0。由于回填石渣能够起到反滤作用，因此排水设施不再设反滤层。
6 结论
通过分析该工程的安全隐患所在，依据规范对坝顶修建防浪墙、坝顶路面改造、上游坝坡干砌石护坡拆除重建、下游坝坡贴坡培厚及防护等工程施工中严格按施工填筑参数控制压实质量、铺筑厚度、材质级配等各项指标。工程加固后至今运行良好，故实践证明其所采取的除险加固措施达到了设计要求，取得了较好效果，值得推广。
参考文献
[1]SL174-96.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].
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