郭山西水库除险加固工程方法简述

【摘要】通过分析郭山西水库工程存在的主要问题，结合土石坝除险加固设计的原则，加固设计的原理和方法，提出了适宜该工程的除险加固设计方案，实践说明，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；郭山西水库

1、工程概况

郭山西水库位于平陆县张村镇云盖寺村境内，属黄河流域五龙涧支流白虎沟，是一座集防洪、灌溉、人畜饮水多功能的小（2）型水库。设计灌溉面积为500亩，保护下游1000亩耕地、风南公路、韩村水库、张村电灌站的防洪安全。原设计防洪标准为50年一遇设计、100年一遇校核，水库工程等别为Ⅴ等，枢纽建筑物为5级。水库控制流域面积2.4km2。设计总库容21.2万m3。水库主要由大坝、泄洪洞、放水涵洞三部分组成。

2、工程存在的主要问题

大坝工程竣工至今四十余年，2011年8月，经山西省水利厅组织核查，鉴定该坝为三类坝，主要存在以下问题：

1）大坝防洪标准不达标。大坝坝高不满足200年一遇校核洪水标准，防洪标准不达标。经调洪计算，二百年一遇校核洪水位为25.45m，目前水库坝顶高程为25.5m，水库工程不满足二百年一遇校核洪水标准。

2）大坝抗滑不稳定。经大坝渗透及稳定分析计算，大坝在正常工况下，渗透稳定及下游坝体抗滑稳定均不满足现行规范要求，且存在较多问题：①坝体碾压填筑质量较差。由地质勘察知，大坝坝体孔隙比较大。说明坝体土碾压不均匀。且在下游平台处土中含碎石较多。据管理人员介绍，当时大坝施工时，由受益村村民施工。施工用土料由右坝肩山顶取运，土料无勘测试验指标，未筛分，运输方式以小平车推运为主。总体坝体土质量较差。②经现场检查发现，大坝上、下游均无护坡，下游坝坡无排水设施和反滤体。

3）放水涵洞。放水涵洞砌体严重损毁，出口局部损毁。

4）泄洪洞。泄洪洞进口坍塌，无法泄洪。洞内未衬砌，结构不稳定。

3、大坝除险加固措施

3.1大坝加固设计

3.1.1现状大坝渗流及抗滑稳定分析

坝体浸润线逸出点在坝体上，坝体土主要为低液限粘土，坝体土允许水力坡降为0.47，坝体土的渗透变形破坏类型为流土，经计算逸出点水力坡降为0.54，大于坝体土的允许水力坡降，坝体渗透稳定不满足规范要求。坝基为基岩，岩性为上元古界西阳河群安山岩，坝基未见渗漏。

通过渗流稳定分析结果可知，现状大坝坝体渗透稳定不满足要求，且由鉴定报告结论，左右坝肩存在绕坝渗漏。综上，坝体存在较大渗透安全隐患，大坝需进行防渗加固并修建排水棱体。

抗滑稳定各种计算工况大坝上游坝坡稳定安全系数均满足大坝设计规范要求，但在正常运用条件下，大坝下游坝坡的抗滑稳定不满足规范要求。根据判定结果，对大坝需进行加固处理。

3.1.2大坝培厚整修加固

⑴、增设防浪墙。根据调洪演算和坝顶高程复核，坝顶需设置防浪墙。

⑵、坝体整修。本次首先将坝坡按设计断面进行适当补填及削坡。在坝坡补填及削坡的同时，对坝体上的孔穴、塌坑及裂缝，全断面彻底挖除并重新回填粘土夯实，压实度不小于96%。对于分布在坝体内的纵、横裂缝、孔穴等，结合大坝防渗措施加以处理。并且对上游坝坡进行整修恢复，恢复坡比为1：2.5。

⑶、坝体培厚加固。大坝坝体培厚土料选用和原坝体填筑材料相同的粉质粘土。施工时要求将现有坝坡上的杂草灌木及腐殖土彻底清理。坝体培厚填筑压实度不小于96%。本次设计对坝体下游进行培厚，将坝顶宽4m拓宽至5m，下游坝坡马道以上坡比培厚至1：2.5，马道以下培厚至1：3.0。

（4）、排水沟工程。排水沟形式为矩形断面，采用现浇C15砼砌筑。横向排水沟及马道内侧纵向排水沟断面尺寸为0.3×0.3m，下游坡脚纵向排水沟断面尺寸为0.5×0.5m。

（5）、增设排水棱体。坝下游坡脚现无反滤排水体，本次新修排水棱体。排水棱体桩号为0+026～0+048。

⑹、坝顶道路。原坝顶道路为土路面，宽4.0m。本次改造将坝顶宽度拓宽至5.0m。坝顶采用0.2m厚泥结碎石路面，以2%横坡向下游倾斜。

3.2泄洪洞改造设计

根据鉴定报告及现场勘察，泄洪洞进口坍塌，无法泄洪。洞内未衬砌，结构存在不稳定性。本次设计对泄洪洞进口修复改造、洞身段全段砼衬砌以及出口修建八字墙。

泄洪洞进口段：进口底高程21.0m，进口段长6m，底宽3m，口宽由5.8m渐变为3m。进口段由于背靠岩土，需做洞脸，既可起挡土作用又美观好看。洞脸高3.5m，长5.6m，顶厚为0.3m。侧墙及底板均采用现浇C25砼。侧墙高2.3m，厚0.3m，为扭面形式。底板采用现浇C25砼结构，厚0.3m。

泄洪洞洞身段：泄洪洞洞身段保持城门洞型断面，进口底高程21.0m，断面净宽3.0m，高3.8m，直墙高2.3m，拱圈半径1.5m，纵坡1/37.5，全长150m。本次设计对泄洪洞洞身段底板、侧墙及拱圈全断面进行现浇C25钢筋砼衬砌，衬砌厚度0.3m。

泄洪洞出口段：本次設计泄洪洞出口段修建八字墙，出口底高程17.0m，长5m。侧墙及底板均亦采用现浇C25砼。侧墙高由2.3m降至底面，厚0.3m。底板采用现浇C25砼结构，厚0.3m。

3.3放水卧管改造

卧管位于库区右侧岸坡上，呈阶梯状，为浆砌石结构。卧管砌体已经严重损毁，本次设计对淤积面以上卧管重建，放水卧管出口局部损毁，本次对其进行恢复，长13m，采用C20砼矩形结构。

4、结论

平陆郭山西水库通过除险加固，水库大坝上下游坝坡的渗漏和安全问题得到了解决，充分发挥了大坝的防洪效益和灌溉效益，对于促进受益区的经济社会发展起到了巨大的作用，产生一定的经济和社会效益。

作者简介

王璞（1986.6—），男，2006年7月毕业于山西水利职业技术学院水利工程建筑专业，助理工程师.