摘要：本文主要從抗震，壩體和壩基防滲，上游和下游護坡加固設計以及分析壩體穩定等方面對水庫大壩除險加固工程設計的分析。

　　關鍵詞：除險加固,水庫大壩,抗震,防滲,護坡,壩體穩定

　　據不完全統計，廣西已建水庫共有4351座，截至2011年，廣西共有1725座水庫經安全鑒定確定存在老化、人為破壞、自然侵蝕等現象。這些水庫工程為對社會和經濟環境的破壞和災害風險越來越大，嚴重威脅著社會穩定和經濟發展。因此，做好病險水庫除險加固工作成為當前水利工作的重中之重和當務之急。

　　一、水庫除險加固設計

　　(一)抗震加固

　　由于工程現狀上游壩坡較陡，壩坡最陡處僅為1：1.7，為確保工程安全，在對原砂殼進行翻壓、振沖加固的同時，適當放緩上游壩坡。根據壩坡抗滑穩定計算結果，加固后的上游壩坡在高程55.Om處設寬2m的戧臺，戧臺以上壩坡為1：2.5，以下1：2.75。砂殼補坡采用中粗砂。上游砂殼翻壓需分段進行開挖，并分層填筑、壓實。上游砂殼翻壓及補坡加固后的相對密度要求不小于0.75，滲透系數不小于lxlO-4cm/s。上游砂殼振沖范圍為高程45.0～39.Om之間的砂殼。其中，0+210～0+330段，需將高程44.0～45.Om之間的壤土挖除后回填中粗砂再振沖加固。振沖樁間距1.75m，梅花型布置，豎向最大振沖深度6m，振沖填料采用碎石。振沖加周后的砂殼相對密度要求大于0.75。上游壩腳塊石壓重體為復式壓重體，頂部壓重平臺頂高程為47.6m，頂寬8m，壓重體坡腳邊坡1：2.75;底部壓重平臺頂高程為43.2m，頂寬18.5m，壓重體坡腳邊坡1：1。壓重塊石應選用新鮮、堅實、粒徑較大、具有一定抗風化能力和抗水浸能力的石塊

　　(二)壩體防滲加固

　　根據地質勘察資料，高程55.8m以上的心墻頂部接高部分與底部心墻之間的接觸帶質量不均勻，含砂量較高，造成接觸帶滲漏嚴重，必須進行處理。壩體防滲加固采用挖除接高心墻、重建壤土防滲體方案。施工時將壩體頂部開挖至55.3m高程后，分層回填壤土并壓實。下游側開挖邊坡為1：1，壤土心墻寬度不小于2.Om，兩側回填中粗砂。加固后的壤土心墻壓實度要求不小于O.97，砂殼相對密度不小于O.75。

　　(三)壩基防滲加固

　　根據水庫樞紐現狀、地質勘察分析成果、現狀大壩滲流形態分析結果，結合目前土壩防滲加固的措施，確定本次防滲設計采用高壓定噴防滲墻與帷幕灌漿相結合的防滲方式：壩體與壩基接觸部分土體防滲采用大壩防滲墻(高壓定噴灌漿)，主要解決粘土質砂、卵石混合土造成的接觸沖刷問題;壩基基巖防滲采用帷幕灌漿，主要解決壩基及黃土臺地滲漏問題。具體布置如下：壩體與壩基接觸部分土體防滲采用高壓定噴灌漿防滲，定噴灌漿孔采用帷幕灌漿孔擴孔，位置沿下游側帷幕灌漿軸線，防滲墻厚0.4.m，孔距2.m。

　　壩基防滲采用帷幕灌漿，帷幕灌漿頂部及定噴防滲墻底部銜接于基巖面上。防滲帷幕共設兩排，中間部分位于上游馬道，兩邊部分位于壩軸線，其中下游側帷幕灌漿孔與定噴灌漿孔共用，孔口不一致進行擴孔即可，帷幕灌漿排距為2.0m，孔距為2.0m，梅花形布置，深度為11m～15m。

　　二、上游護坡加固設計

　　現狀上游壩坡不規則，壩體在(1：2.5)～(1：3.3)之間，加固后的上游壩坡在高程192.00m處設戧臺，頂部寬度為2.0m，戧臺以上壩坡為l：2.5，以下壩坡為1：3.0。根據行業標準規定，上游壩坡加固后的干密度應不小于1.70g/cm。

　　(一)上游壩坡局部補坡設計

　　上游壩坡局部補坡前，第一步先對原壩面進行刨毛處理，以保證新舊土料之間結合良好，刨毛深度一般不小于0.30～0.50m，采用刨毛機作業，工效高，效果好。第二步按照設計鋪土厚度0.30m進行鋪土，采用推土機和平土機整平，務必使鋪土厚度均勻，保證壓實質量。第三步進行碾壓，碾壓時應平行于壩軸線方向進行。

　　碾壓機械可選用13t的振動碾，按從下向上分層、從兩端向中間的順序，逐層、逐段進行碾壓，分段長度一般在100m左右，盡量減小土料的場內運距，提高施工效率。碾壓方法宜采用進退錯距法，碾壓遍數以于密度達到1.70g/cm3。以上為準，壓實度不小于96%。

　　(二)上游壩坡護坡設計

　　原大壩上游的干砌亂石，不僅塊徑小、質量差，而且風化、毀壞十分嚴重，護坡石下面的反濾料不符合規范要求。為保證大壩的安全，應對大壩上游護坡進行整修。

　　護坡石粒徑及厚度，可通過計算得：校核洪水位時，塊石的平均粒徑為0.14m;興利水位時，塊石的平均粒徑為0.20mm。為了節省投資及工程安全，本工程上游護坡采用如下方案：確定高程192.O0～197.OOm之間，方塊石的厚度選用0.25m;確定高程192.OOm以下，方塊石的厚度選用0.20m。方塊石的平面尺寸不小于400mmx300mm。

　　三、下游護坡加固設計

　　(一)下游壩坡加固處理

　　經復核大壩現狀下游壩坡抗滑穩定滿足規范要求，但現狀壩坡土體多裸露，平均草皮的覆蓋率不足50%，坡面高低不平，多處出現沖溝，相對沖刷面積達22%，平均沖刷深度約14cm。下游壩坡的加固設計方案是：按大壩設計斷面進行整平，新建草皮護坡。為保證草皮成活，壩坡表層換填厚0.3m壤土。下游壩坡在高程195.50m、188.50m處設戧臺，戧臺頂寬芝為2.Om，下游壩坡坡比為1：2.50、1：2.75、1：2.75。

　　(二)下游坡面排水工程

　　下游坡面豎向預制混凝土排水溝、縱向砌石排水溝損壞嚴重。結合下游補坡，原壩面排水程需拆除重建。

　　a、豎向排水設計。本次設計沿壩坡每50m設置一條豎向排水溝，共計lO條。采用MIO水泥砂漿砌石矩形排水溝，排水溝凈深0.30m，底凈寬0.50m，用M12.5水泥砂漿勾縫。每隔15m設一道沉降縫，縫內填塞橡塑板。

　　b、縱向排水設計。沿戧臺內側設置2條縱向排水溝。采用MIO水泥砂漿砌石矩形排水溝，排水溝凈深0.40m，底凈寬0.50m，用M12.5水泥砂漿勾縫。每隔15m設一道沉降縫，縫內填塞橡塑板。沿壩腳設置縱向排水溝，采用M10水泥砂漿砌塊石，原棱體排水體段(0+335～0+435)，排水溝凈深0.40m，底凈寬1.15m，漿砌塊石厚0.40m，其他壩段排水溝凈深0.50m，底凈寬0.50m，漿砌塊石厚0.40m。

　　四、壩體穩定分析

　　大壩加固后，心墻與砂殼加固部分土料的物理力學指標發生了變化。必須重新進行壩體穩定分析。選擇壩高較大的0+304斷面為大壩加固后穩定計算斷面。

　　(一)滲透穩定分析

　　計算工況僅考慮穩定滲流的興利工況，其上游興利水位54.Om，下游水位平地面。根據地質勘察報告，下游砂殼和壩基砂的滲透變形類型均為管涌 允許水力坡降分別為0.27、0.3l。經計算，0+304斷面壩基砂的最大水力坡降為O.07，下游砂殼為0.09，最大水力坡降發生在壩腳處，其數值均小于允許坡降，故不會發生滲透破壞。心墻壤土的滲透變形類型為流土，允許水力坡降為4;經計算，心墻壤土的最大水力坡降為0.49，發生在齒槽底部，其數值小于允許坡降，也不會發生滲透破壞。

　　(二)壩坡抗滑穩定分析

　　采用簡化畢肖普法進行壩坡抗滑穩定分析。各工況下大壩下游壩坡抗滑穩定安全系數往往多小于規范允許值。因此，大壩上游維持原壩坡不變，從上到下分別為1：2.5，1：3.0，變坡處設置一馬道，寬2.0m，高程919.30m。而對下游原壩坡則采取清除500 mm厚表面砌石及碎石墊層，同時放緩壩坡進行碾壓土培厚處理的措施，范圍樁號壩0+010～壩0+240。培厚處理后下游壩坡從上到下分別為1：2.0，1：2.5，1：2.75，1：3，變坡處各設一馬道，寬2.0m，高程分別為922m，918m，910131。下游壩腳排水棱體處清除表面風化層及雜物后新建堆石排水棱體，排水棱體高2.6m～6.0m ，頂寬2.0m。

　　參考支獻：

　　[1]陳燕順.建筑工程項目施工組織與進度控制[J].北京：機械工業出版社.2003.

　　[2]賀忠達.水利工程施工技術方法分析[J].科技促進發展，2009，(08).