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摘要：结合丘地尾水库工程的缺陷和隐患，分析了小型水库土石坝除险加固的原则，加固设计的原理及方法，并提出了适宜该工程的除险加固设计方案。实践证明，该工程加固效果较好，有效发挥了其防洪、灌溉等综合效益。
关键词：水库大坝；除险；加固
一、工程概况
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及《防洪标准》（GB50201-94）规定，丘地尾水库工程设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准500年一遇。该工程于1974年冬兴建，1976年9月停建，转开总干渠2km，建石拱坝一座（坝高10m）及后埔寨二级电站。1977年9月续建，整个工程及配套项目于1984年4月全部完成。总库容156万m3，校核洪水位620.6m；兴利库容130.65万m3，兴利水位617m；死库容5.35万m3，死水位602m。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水涵洞三部分组成。
二、工程存在的问题
丘地尾水库由于建造时间早，在建期间受资金及条件的限制，坝基基础开挖不够，坝体心墙采用人工筑土建成，大坝填筑质量差，碾压质量达不到规范要求。坝体心墙土料为粘土心墙，由于当时条件限制，造成坝体压土密实度低，粘土心墙清基不够，且上下游堆石体清至砂砾层，但没有采取其他防绕坝渗漏等措施，导致坝脚有渗水现象。大坝的迎水坡坡比为1：1，缺土严重。砌石护坡质量差，高程615-616区间砌石已破坏，水位变动区坝坡掏刷严重。背水坡坡比较陡，仅有1：1～1：1.3，坡面杂草丛生，无排水设施。大坝坝顶宽5m，防浪墙未与心墙稳定、坚固联结，防渗结合不紧密。
三、除险加固方法的选用原则
土石坝虽然坝型常见，但由于其工程情形复杂，机具、材料等条件多变，并且各项具体的除险加固方法很多都有其特定的适用范围和局限性，因此，对每一具体工程病害都应进行仔细分析。应从工程病害情况、除险加固要求（包括加固后工程应达到的各项指标、加固范围、加固进度等）、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑。确定土石坝加固方法时，应根据工程病害的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工比较，选择技术上可靠，经济上合理，且能满足施工要求的除险加固方法。
四、工程的除险加固设计
（一）坝体尺寸设计
工程的坝顶宽度当前为5m，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）（以下简称《导则》）有关规定，考虑工程构造、防汛抢险、交通、新农村建设等需要，本次加固坝顶宽度按5m设计。依据《导则》规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，根据该水库不同运行工况下静水位的坝顶超高核算坝顶高程。本次加固坝顶高程确定为620.8m，在上游坝肩修建0.4m高防浪墙，则防浪墙顶高程为621.2m。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，粘土心墙土坝心墙防渗体在正常蓄水位或设计水位以上超高0.6m，心墙防渗体顶部不应低于非常运用条件静水位。
（二）迎水坡工程
迎水坡进行补土以达到设计坡比，并进行翻压。采用干砌块石护坡，护坡石下设反滤层。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），选用块石宽×厚为0.30m×0.20m，块石长度不小于50cm。
（三）背水坡工程
坝坡防护排水，大坝原有坡面无排水设施，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，在大坝背水坡左右岸设置纵向排洪沟，在610m高程及600m高程的马道上设置横向排水沟，排洪标准采用10年一遇暴雨设计，设计暴雨历时和排除时间，采用24小时暴雨。排洪流量计算：查暴雨图籍的该项目点10年一遇24小时暴雨降雨量为199mm，大坝背水坡排洪面积为1377㎡，降雨量W=1377×0.199=274m?，Q=274/（24×3600）=0.003m3/s。根据洪水标准设计，排水沟断面宽×高为0.40m×0.5m。排水沟底部采用C15细石混凝土现场浇筑，厚度20cm，两侧墙采用M5.0浆砌石衬砌，M10水泥砂浆三面抹光。设计流量0.05 m3/s，满足其排洪要求，横向排水沟设计坡降1/1000，纵向排水沟沿大坝与山体交线自上而下布设。
（四）输水涵洞改造
输水涵洞布置在大坝右岸山体中，中心高程601.6m，设计过水流量为1.0 m3/s，门盖后设置消力池，其后接城门型无压隧洞。由于原涵洞衬砌多处渗水，本次设计采用内套直径0.5m钢管并全洞进行砼回填，按短管出流计算公式复核计算成果为：输水涵洞最大输水能力为1.4 m3/s，正常水位工况下输水能力为1.3 m3/s，加权平均水位工况下输水能力为0.9 m3/s，满足灌溉和提前放水降低水位要求。
在输水涵洞改造完后，在涵洞出口左侧有一较大漏水，根据施工情况，疑该处漏水为洞顶未回填满形成漏水通道。为封堵该处漏水，具体处理为：从坝顶打孔至涵洞顶以下30cm，对隧洞进行灌浆，并对涵洞周边岩石进行固结灌浆。但经施工灌浆后，该处漏水仍存在且无减小，经专家现场勘查及根据地形地质情况，该处漏水为山体裂隙较多形成的山体渗漏水和大坝库内水，由于施工难度较大，且该处漏水对大坝稳定无大影响，对漏水处采取时时观测，从而得出漏水量与大坝库内水位和晴雨天气的关系。
（五）大坝渗漏处理工程
根据安全排查可知，该工程建坝时心墙土料在616m以下用黄土，616m以上土料较差，高程618.5m正常蓄水位以上，因土料缺乏有用砂包土，在高程618m以上填土面积小，碾压质量较差。在坝基、坝肩以及心墙与基础接触面的集中渗漏的可能性较大，具体渗漏处理的要求为：对坝体粘土心墙及坝体基岩与坝体接触部分防渗采用高压摆喷灌浆并延伸至两岸形成水泥防渗墙，以防止大坝发生绕坝渗漏，减小坝体渗透比降，降低下游面逸出点，堵塞坝体及坝基的渗漏通道。
1.灌浆方法。采用充填式灌浆，按照分序和“少灌多复”（即一次灌浆量要少，重复灌浆的次数要多）的灌浆方法。通过套管“自下而上，分段灌注”，在灌浆中先对第一序孔轮灌，待第一序孔终灌后再进行第二序孔，第二序孔结束后再进行第三序孔。每孔灌浆次数为5～10次，两次灌浆间隔时间不应少于5天。钻孔过程中，出现漏浆现象时，采用先灌浆后钻进的办法处理，并严格控制灌浆量及灌浆压力。
2.钻孔布置。根据大坝绕坝渗漏的特征，高压摆喷灌浆孔布设在轴线上，孔距为1.2m，钻孔深度以嵌入相对隔水层顶板1.0m为准，板墙采用摆角30度折线连接。
3.高压摆喷灌浆施工工艺参数表
名称 项目 单位 参数值 备注
高压水 压力 Mpa 34-38
流量 L/min 75
压缩气 压力 Mpa 0.6-0.8
流量 L/min 70-100
浆液 压力 Mpa 50
流量 L/min 1.5-1.7
高喷灌浆 提升速度 cm/min 8-12
结束语
通過分析该工程的隐患所在，依据规范对大坝坝坡稳定、渗透稳定进行了坝体尺寸的重新设计，并采用碾压试验等方法确定各项施工填筑参数，在迎水坡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，在输水涵洞、大坝灌浆施工中严格按施工规范要求施工控制。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取得了较好效果。
参考文献：
[1]《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）.
[2]水利水电工程高压喷射灌浆技术规范 DL/T5200-2004.
[3]水工隧洞设计规范（SL2792002）.
[4]牛运光，土坝安全与加固【M】，北京：中国水利水电出版社，1998.
关键词：水库大坝；除险；加固
一、工程概况
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及《防洪标准》（GB50201-94）规定，丘地尾水库工程设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准500年一遇。该工程于1974年冬兴建，1976年9月停建，转开总干渠2km，建石拱坝一座（坝高10m）及后埔寨二级电站。1977年9月续建，整个工程及配套项目于1984年4月全部完成。总库容156万m3，校核洪水位620.6m；兴利库容130.65万m3，兴利水位617m；死库容5.35万m3，死水位602m。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水涵洞三部分组成。
二、工程存在的问题
丘地尾水库由于建造时间早，在建期间受资金及条件的限制，坝基基础开挖不够，坝体心墙采用人工筑土建成，大坝填筑质量差，碾压质量达不到规范要求。坝体心墙土料为粘土心墙，由于当时条件限制，造成坝体压土密实度低，粘土心墙清基不够，且上下游堆石体清至砂砾层，但没有采取其他防绕坝渗漏等措施，导致坝脚有渗水现象。大坝的迎水坡坡比为1：1，缺土严重。砌石护坡质量差，高程615-616区间砌石已破坏，水位变动区坝坡掏刷严重。背水坡坡比较陡，仅有1：1～1：1.3，坡面杂草丛生，无排水设施。大坝坝顶宽5m，防浪墙未与心墙稳定、坚固联结，防渗结合不紧密。
三、除险加固方法的选用原则
土石坝虽然坝型常见，但由于其工程情形复杂，机具、材料等条件多变，并且各项具体的除险加固方法很多都有其特定的适用范围和局限性，因此，对每一具体工程病害都应进行仔细分析。应从工程病害情况、除险加固要求（包括加固后工程应达到的各项指标、加固范围、加固进度等）、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑。确定土石坝加固方法时，应根据工程病害的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工比较，选择技术上可靠，经济上合理，且能满足施工要求的除险加固方法。
四、工程的除险加固设计
（一）坝体尺寸设计
工程的坝顶宽度当前为5m，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）（以下简称《导则》）有关规定，考虑工程构造、防汛抢险、交通、新农村建设等需要，本次加固坝顶宽度按5m设计。依据《导则》规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，根据该水库不同运行工况下静水位的坝顶超高核算坝顶高程。本次加固坝顶高程确定为620.8m，在上游坝肩修建0.4m高防浪墙，则防浪墙顶高程为621.2m。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，粘土心墙土坝心墙防渗体在正常蓄水位或设计水位以上超高0.6m，心墙防渗体顶部不应低于非常运用条件静水位。
（二）迎水坡工程
迎水坡进行补土以达到设计坡比，并进行翻压。采用干砌块石护坡，护坡石下设反滤层。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），选用块石宽×厚为0.30m×0.20m，块石长度不小于50cm。
（三）背水坡工程
坝坡防护排水，大坝原有坡面无排水设施，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，在大坝背水坡左右岸设置纵向排洪沟，在610m高程及600m高程的马道上设置横向排水沟，排洪标准采用10年一遇暴雨设计，设计暴雨历时和排除时间，采用24小时暴雨。排洪流量计算：查暴雨图籍的该项目点10年一遇24小时暴雨降雨量为199mm，大坝背水坡排洪面积为1377㎡，降雨量W=1377×0.199=274m?，Q=274/（24×3600）=0.003m3/s。根据洪水标准设计，排水沟断面宽×高为0.40m×0.5m。排水沟底部采用C15细石混凝土现场浇筑，厚度20cm，两侧墙采用M5.0浆砌石衬砌，M10水泥砂浆三面抹光。设计流量0.05 m3/s，满足其排洪要求，横向排水沟设计坡降1/1000，纵向排水沟沿大坝与山体交线自上而下布设。
（四）输水涵洞改造
输水涵洞布置在大坝右岸山体中，中心高程601.6m，设计过水流量为1.0 m3/s，门盖后设置消力池，其后接城门型无压隧洞。由于原涵洞衬砌多处渗水，本次设计采用内套直径0.5m钢管并全洞进行砼回填，按短管出流计算公式复核计算成果为：输水涵洞最大输水能力为1.4 m3/s，正常水位工况下输水能力为1.3 m3/s，加权平均水位工况下输水能力为0.9 m3/s，满足灌溉和提前放水降低水位要求。
在输水涵洞改造完后，在涵洞出口左侧有一较大漏水，根据施工情况，疑该处漏水为洞顶未回填满形成漏水通道。为封堵该处漏水，具体处理为：从坝顶打孔至涵洞顶以下30cm，对隧洞进行灌浆，并对涵洞周边岩石进行固结灌浆。但经施工灌浆后，该处漏水仍存在且无减小，经专家现场勘查及根据地形地质情况，该处漏水为山体裂隙较多形成的山体渗漏水和大坝库内水，由于施工难度较大，且该处漏水对大坝稳定无大影响，对漏水处采取时时观测，从而得出漏水量与大坝库内水位和晴雨天气的关系。
（五）大坝渗漏处理工程
根据安全排查可知，该工程建坝时心墙土料在616m以下用黄土，616m以上土料较差，高程618.5m正常蓄水位以上，因土料缺乏有用砂包土，在高程618m以上填土面积小，碾压质量较差。在坝基、坝肩以及心墙与基础接触面的集中渗漏的可能性较大，具体渗漏处理的要求为：对坝体粘土心墙及坝体基岩与坝体接触部分防渗采用高压摆喷灌浆并延伸至两岸形成水泥防渗墙，以防止大坝发生绕坝渗漏，减小坝体渗透比降，降低下游面逸出点，堵塞坝体及坝基的渗漏通道。
1.灌浆方法。采用充填式灌浆，按照分序和“少灌多复”（即一次灌浆量要少，重复灌浆的次数要多）的灌浆方法。通过套管“自下而上，分段灌注”，在灌浆中先对第一序孔轮灌，待第一序孔终灌后再进行第二序孔，第二序孔结束后再进行第三序孔。每孔灌浆次数为5～10次，两次灌浆间隔时间不应少于5天。钻孔过程中，出现漏浆现象时，采用先灌浆后钻进的办法处理，并严格控制灌浆量及灌浆压力。
2.钻孔布置。根据大坝绕坝渗漏的特征，高压摆喷灌浆孔布设在轴线上，孔距为1.2m，钻孔深度以嵌入相对隔水层顶板1.0m为准，板墙采用摆角30度折线连接。
3.高压摆喷灌浆施工工艺参数表
名称 项目 单位 参数值 备注
高压水 压力 Mpa 34-38
流量 L/min 75
压缩气 压力 Mpa 0.6-0.8
流量 L/min 70-100
浆液 压力 Mpa 50
流量 L/min 1.5-1.7
高喷灌浆 提升速度 cm/min 8-12
结束语
通過分析该工程的隐患所在，依据规范对大坝坝坡稳定、渗透稳定进行了坝体尺寸的重新设计，并采用碾压试验等方法确定各项施工填筑参数，在迎水坡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，在输水涵洞、大坝灌浆施工中严格按施工规范要求施工控制。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取得了较好效果。
参考文献：
[1]《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）.
[2]水利水电工程高压喷射灌浆技术规范 DL/T5200-2004.
[3]水工隧洞设计规范（SL2792002）.
[4]牛运光，土坝安全与加固【M】，北京：中国水利水电出版社，1998.