王 金

（大同市云岡區(qū)口泉鄉(xiāng)水利水保管理站，山西 云岡 037001）

1 工程概況

花園屯河為海河流域永定河水系御河一級(jí)支流，屬季節(jié)性河流。該流域是一個(gè)樹(shù)枝狀的小流域，流域內(nèi)沖溝發(fā)育，溝壑縱橫，溝深壁陡，梁峁溝谷相間，植被覆蓋稀疏，水土流失較為嚴(yán)重。主河流長(zhǎng)度為23.5km，多年平均徑流量為10.62萬(wàn)m3，縱坡平均值為11.2‰，河床糙率平均值為0.027。

花園屯水庫(kù)位于大同市新榮區(qū)花園屯鄉(xiāng)花園屯村南0.25km處，是一座以防洪、灌溉為主的?。ǘ┬退畮?kù)。水庫(kù)壩址以上控制流域面積為6.7km2，原設(shè)計(jì)總庫(kù)容為24.57萬(wàn)m3，其中死庫(kù)容為4.63萬(wàn)m3，現(xiàn)狀庫(kù)區(qū)淤積厚6.4m，淤積庫(kù)容4.3萬(wàn)m3。

水庫(kù)由大壩、溢洪道和放水涵管組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂全長(zhǎng)為140m，壩頂寬度為5.0m，設(shè)計(jì)最大壩高為15.2m，壩頂高程為1148.2m，壩底高程為1133.0m，死水位為1140.0m，設(shè)計(jì)洪水位為1146.7m，淤積高程為1139.4m，現(xiàn)狀大壩上、下游坡比分別為1∶1.5和1∶1。溢洪道位于大壩右岸，為開(kāi)敞式寬頂堰結(jié)構(gòu)，共建有兩孔，孔的寬度為2.2m，長(zhǎng)度為5.0m，進(jìn)口底高程1144.0m，為喇叭口形式；堰頂后的泄洪渠道長(zhǎng)度為80m，縱坡比為1/150，為漿砌石結(jié)構(gòu)，出口段與下游的渠道相銜接。設(shè)計(jì)最大泄洪能力為40m3/s。位于大壩左岸的放水涵管為臥管，漿砌石結(jié)構(gòu)，底標(biāo)高程為1140m，全長(zhǎng)45m，進(jìn)口尺寸為0.30m×0.30m，設(shè)計(jì)放水流量為0.2m3/s。出口段與大壩下游的渠道連接。

2 存在問(wèn)題

花園屯水庫(kù)于1973年底竣工，1974年開(kāi)始蓄水，由于大壩設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范，致使水庫(kù)多年來(lái)帶病運(yùn)行。目前水庫(kù)主要存在以下安全隱患：一是設(shè)計(jì)及施工時(shí)的地質(zhì)資料不完善，壩基未進(jìn)行清理，截水槽也未設(shè)置，為人工填筑大壩。由于施工質(zhì)量較差，造成壩體強(qiáng)度較低、結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定，1993年出現(xiàn)了一次決口，雖然進(jìn)行了回填，但未嚴(yán)格夯實(shí)。二是壩坡發(fā)現(xiàn)有多處沖溝和陷坑，存在較大安全隱患。三是溢洪道漿砌石出現(xiàn)多處裂縫，陡坡段下游斷裂傾斜，出口無(wú)消能防沖設(shè)施，下游泄洪渠道淤積嚴(yán)重。四是放水涵洞進(jìn)口處淤積嚴(yán)重，且出現(xiàn)多處裂縫，出口段涵洞、陡坡段損毀嚴(yán)重，下游渠道連接處的八字墻被掏空。五是大壩抗震安全不滿足相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。六是水庫(kù)無(wú)水文觀測(cè)設(shè)施。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案

3.1 大壩加固

滲流穩(wěn)定分析和邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果表明，壩體和壩基滲漏比較嚴(yán)重，大壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。本次大壩加固除險(xiǎn)改造主要內(nèi)容為上游壩坡削坡并做塊石護(hù)砌，下游壩坡培厚加固等。

上游壩坡削坡及塊石護(hù)砌。上游壩坡坡比由原來(lái)的1∶1.5變?yōu)?∶2.5，在坡腳以上做0.3m厚的干砌石護(hù)砌，下覆土工布及0.3m厚碎石墊層。下游壩坡培厚。下游壩坡培厚時(shí)，坡比會(huì)由原來(lái)的1∶1變?yōu)?∶2.5。同時(shí)在下游坡腳做干砌石砌筑，以利貼坡排水。同時(shí)，對(duì)1993年形成決口的回填土方重新進(jìn)行夯實(shí)。

3.2 溢洪道改建

溢洪道主要由進(jìn)口段、控制段、消能防沖段及下游銜接段等部分組成。進(jìn)口段長(zhǎng)為12.8m，可結(jié)合壩址右岸現(xiàn)有渠道進(jìn)行開(kāi)挖并做好漿砌石襯砌。本次改建主要對(duì)控制段進(jìn)行拆除重建，控制段設(shè)計(jì)為無(wú)閘控制寬頂堰，底板厚、寬分別為0.6m和6m，堰頂高程為1144.0m。消能防沖段底板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為21m，厚度為0.6m，消力池深度為0.6m。溢洪道頂人行橋路面高程為1148.2m。

3.3 放水涵管加固整修

進(jìn)口處進(jìn)行清淤處理，破損處進(jìn)行加固，由于下游壩坡培厚，需要延長(zhǎng)涵管長(zhǎng)度15m，最后與現(xiàn)有引水渠相接。要及時(shí)培厚壩體并進(jìn)行回填、碾壓，壓實(shí)度不低于96%，與現(xiàn)有壩體密切銜接。

3.4 新建副壩

為了能有效攔蓄洪水，發(fā)揮水庫(kù)的防洪及灌溉功能，同時(shí)在右岸填筑一道副壩攔蓄洪水。設(shè)計(jì)迎水面邊坡為1∶3，背水面邊坡為1∶2.5，壩頂寬度為5m，壩頂高程為1148.2m，與現(xiàn)有主壩相銜接。

3.5 增設(shè)觀測(cè)設(shè)施

水庫(kù)建成以來(lái)一直缺少觀測(cè)設(shè)施，為了能及時(shí)記錄水庫(kù)水位的變化情況，保證水庫(kù)合理運(yùn)行，在0+030處增設(shè)水位觀測(cè)尺一根。

4 主體工程施工設(shè)計(jì)

本工程施工內(nèi)容主要包括壩坡培厚土方填筑、塊石護(hù)砌、溢洪道邊墻及底板塊石砌筑等。

4.1 大壩加固工程

（1）土方開(kāi)挖。河道及兩岸基礎(chǔ)為砂卵石河床，基坑開(kāi)挖以機(jī)械化作業(yè)為主，人工為輔，采用挖掘機(jī)挖裝、推土機(jī)推運(yùn)、自卸汽車(chē)運(yùn)輸?shù)?，進(jìn)行挖、整、推、運(yùn)一條龍作業(yè)。在基坑機(jī)械開(kāi)挖進(jìn)行到距設(shè)計(jì)高程差20～30cm時(shí)，可選擇人工開(kāi)挖。平整并達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，再進(jìn)行其它作業(yè)。

（2）土方填筑。土方填筑時(shí)應(yīng)確保壩體的夯碾質(zhì)量。施工時(shí)不能用凍土、干土塊、腐殖質(zhì)土等填筑壩體。鋪土?xí)r，應(yīng)沿壩軸線方向進(jìn)行延伸，厚度要均勻一致，做到一層土最好一次鋪完，以免出現(xiàn)接縫。機(jī)械碾壓時(shí)，鋪土厚度為20～30cm；采用人工夯實(shí)時(shí)，鋪土厚度一般不得超過(guò)20cm。

土方填筑可采用74kW推土機(jī)來(lái)平倉(cāng)，12t振動(dòng)碾或輪胎碾進(jìn)行碾壓壓實(shí)。邊角部位由于只有少量回填土，宜采用人工回填，蛙夯夯實(shí)；有建筑物的地方，土方回填施工宜采用蛙式打夯機(jī)或人工夯打。若采用人工夯實(shí)，每層鋪土不得超過(guò)20cm厚，夯打次數(shù)不少于4遍。

（3）反濾墊層填筑。反濾墊層材料，采用質(zhì)地致密、堅(jiān)硬、耐分化的天然砂礫料，要求干凈且無(wú)棱角，針片狀材料與含泥量二者都不得超過(guò)3%。

（4）護(hù)坡墊層鋪筑。墊層鋪設(shè)前，必須先進(jìn)行削坡，然后將基面挖除，再進(jìn)行平整。個(gè)別低洼處，必須用與基面相同的土料或墊料來(lái)填平。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)防“土沙混雜”。對(duì)于已鋪筑好墊層的地方，應(yīng)及時(shí)鋪筑保護(hù)層。

（5）壩基和岸坡的處理。清基范圍一般應(yīng)在坡腳線基礎(chǔ)上，再加寬0.5～0.6m。清基范圍內(nèi)的表土、亂石、草根、樹(shù)枝、樹(shù)根等要全部清除干凈，并分層回填夯實(shí)。壩體與岸坡之間應(yīng)做到斜面連接，石岸坡比不得陡于1∶0.6，土岸坡比不得陡于1∶1.5。在壩體與壩基、岸坡的接合處，必須挖1道結(jié)合槽，槽深為2m，邊坡比為1∶0.5，用滲水性較小的土料進(jìn)行分層回填并夯實(shí)。

4.2 漿砌石工程

砌筑材料質(zhì)量要求。

石材選用具體要求是：一是選界面新鮮、質(zhì)地堅(jiān)硬、無(wú)風(fēng)化剝落和裂紋的玄武巖、花崗巖、花崗片麻巖等做為石材；二是石材表面應(yīng)做到無(wú)泥垢、水銹等雜質(zhì)；石材重量體積比在25kN/m3以上，抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于80MPa；砌筑面所用石料應(yīng)大體呈長(zhǎng)方形，三個(gè)面基本平整，每塊重量控制在40～60kg，最小面長(zhǎng)度原則不得小于25cm，厚度不得小于15cm。

砂料可采用質(zhì)地較堅(jiān)硬、表面清潔、顆粒級(jí)配良好的中砂，砂中不能帶有草皮、草根、樹(shù)葉等雜物，含泥量不宜超過(guò)3%。水泥必須采用正規(guī)水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥。

砌筑工藝及方法。漿砌石應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，所用塊石直徑不得小于25cm，且施工前須清洗干凈，以便與砂漿膠結(jié)。砌筑前，將基底夯實(shí)，在基底上鋪厚3～5cm的稠砂漿，然后再進(jìn)行塊石砌筑。砌筑時(shí)，應(yīng)按要求分層進(jìn)行臥砌，上下砌塊之間錯(cuò)縫、內(nèi)外搭接，塊石相互之間所保留間隙應(yīng)不小于3.5cm，以便插入小石，并做到砂漿飽滿。嚴(yán)禁石塊之間直接接觸。

砌筑所用砂漿，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求配料，采用機(jī)械方式拌制。干砌石采用人工與機(jī)械結(jié)合的形式施工。砌筑24h以后，可進(jìn)行砌體勾縫。勾縫時(shí)先將縫內(nèi)深度大致為2倍縫寬的干砂漿，剔除、沖洗干凈，然后用標(biāo)號(hào)較高的砂漿勾成平縫。砌體完成養(yǎng)護(hù)時(shí)，需覆蓋草袋，并按時(shí)灑水，保持表面潮濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。在砌體未達(dá)強(qiáng)度要求之前，不得在砌體上面任意堆放重物或進(jìn)行石塊修鑿。砌體工程達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，方可回填土方。

4.3 混凝土工程

本工程局部地段混凝土拌合可采用0.4m3混凝土拌和機(jī)拌制。運(yùn)距在100m以內(nèi)的，可采用翻斗車(chē)運(yùn)輸入倉(cāng)，插入式振搗器進(jìn)行振搗。在高處進(jìn)行作業(yè)時(shí)，垂直運(yùn)輸可采用吊車(chē)混凝土吊罐進(jìn)行施工?；炷翝仓仨氁淮瓮瓿?，施工中的預(yù)埋錨和固定螺栓位置必須準(zhǔn)確。澆筑要連續(xù)進(jìn)行、不得中斷，以免造成層間施工冷縫。

5 結(jié)語(yǔ)

花園屯水庫(kù)大壩安全隱患問(wèn)題較多，嚴(yán)重制約著水庫(kù)各種功能的正常發(fā)揮。為充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合效益，更好地服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。通過(guò)采取以上技術(shù)措施，消除了安全隱患，有效確保了水庫(kù)安全運(yùn)行。