石堡川水库右坝肩护岸存在问题及加固方案分析

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【摘要】石堡川水库大坝右坝肩护岸整体沉陷滑塌，坡顶平台形成多条裂缝和塌陷坑，岸坡出现5处深陷裂缝，1处落水洞，严重危害大坝和溢洪道安全。根据工程存在问题及地勘资料，岸坡顶增设反滤排水设施，岸顶增设排水沟。维持现状岸坡坡比不变，对0+000～0+090段926m高程以上岸坡高度22.41m加固修复，并在929.60m高程设2m宽戗台一道。落水洞周围的滑塌区进行土体置换，采用开挖回填处理，回填土压实系数不小于0.96。

【关键词】右坝肩护岸 存在问题 加固方案

1水库基本情况

石堡川水库位于洛河一级支流石堡川河上，坝址地处洛川县石头乡盘曲河村东500m处，坝址以上控制流域面积820km2，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水等功能的Ⅲ等中型工程。2002年除险加固后水库总库容6375万m3，其中兴利库容4742万m3，滞洪库容1048万m3，死库容585万m3，设计正常蓄水位936.0m，死水位905.7m，设计灌溉面积31万亩。

水库枢纽由大坝、输水洞、泄洪洞、泄洪底洞及溢洪道五部分组成。

大坝为碾压式均质土坝，最大坝高58m，坝顶长380m，现状坝顶高程941.60m，坝顶宽7.9m，上游侧设有1.2m高浆砌石防浪墙。上游坝坡坡比自上而下分别为12、12.5，下游坝坡坡比为12、12.5、13，坡脚设棱体排水体一道。

输水洞位于大坝左侧，全长175m，进口底坎高程905.7m，出口高程905.17m，洞比降1/300，洞径2.4m，为钢筋砼衬砌的圆形有压洞。该洞最大引水能力56m3/s，进口控制建筑物为圆形放水塔，塔径4.8m，塔高36.8m，安装工作闸门和检修闸门各一道，尺寸均为2.4m×2.4m，启闭机均采用固定卷扬机，型号分别为：QPG630KN-32m、QPG320KN-32m，为2003年更换的启闭机。输水洞的主要任务是灌溉输水，同时兼顾泄洪。

泄洪洞位于大坝左侧输水洞的右侧，全长402.6m，进口底板高程920m，洞身比降1/14，洞身为4.6×6.0m的圆拱直墙型无压隧洞。最大泄洪能力300m3/s，进口控制建筑物为矩形放水塔，塔高22m，进口安装平板工作闸门和检修闸门各一扇，孔口尺寸均为4.6m×4.5m，启闭机为QPQ型2×25t和2×12.5t双吊点卷扬式，启闭机已运行近40年。

泄洪底洞位于大坝右岸，由施工导流洞改建而成。全长311.5m，进口高程896.5m，洞身段比降1/50，为洞径2m的圆形压力隧洞，最大泄洪能力43m3/s，进口控制建筑物为圆形放水塔，塔径4m，塔高45.15m，安装工作闸门和检修闸门各一道，闸门尺寸均为2m×1.8m，启闭机均采用固定卷扬机，型号分别为：QPG630KN-42m、QPG320KN-42m，为2003年更换的启闭机。该洞以泄洪和排沙为主。

溢洪道位于大坝右岸，总长630m，由进水渠、控制段、二级陡坡、消力池及尾水渠四部分组成。控制段为WES实用堰，堰顶高程931m，溢流堰净宽33m，设3孔弧形工作闸门控制，闸门尺寸为11×5.5m，工作闸门闭机采用液压式，型号为QHLY2×50t-5m，检修闸门选用单向门式启闭机，型号为MQ2×20t-12m，设计下泄流量739m3/s，校核下泄流量1539m3/s。

2存在问题分析

2011年水库蓄水位首次达到正常蓄水位936m时，大坝右坝肩护岸整体沉陷滑塌，在坡顶平台形成多条裂缝和塌陷坑，岸坡出现5处深陷裂缝，裂缝长约1～8m，宽约0.2～0.8m，深0.2～1m，1处落水洞，2013年春灌库水位下降后，管理单位适时跟踪监测，根据记录资料观测发现大坝右肩护岸整体缓慢沉陷滑塌，特别是2013年7、8月份强降雨过程，导致滑坡体扩大，造成严重水毁，并有进一步扩大的趋势，严重危害大坝和溢洪道安全。

为了全面查清水库右坝肩护岸存在问题，石堡川水库灌溉管理局委托陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院对右坝肩水库进行全面的地质勘察工作。主要采用地质调查、工程地质测绘、钻探、坑探、室内土工试验等综合方法，对右坝肩主要工程地质问题作出评价。评价结论为：石堡川水库经过多年的运行，三级阶地基座（908.8m高程以下）岩石岸坡稳定较好，但上部土层因地形坡度、落水洞以及库水升降变化等因素影响，右坝肩护岸出现了不均匀变形、坡体张裂缝、滑塌、浪蚀等工程地质问题，尤其右坝肩裹头边坡稳定性变差。右坝肩-溢洪道裹头边坡长度105～110m，基岩以上土质边坡高度约32m，分布地层为黄土状壤土夹古土壤，该边坡属于黄土高边坡（大于30m），其中高程920m以下，岸坡自然坡角18～20度，属于稳定岸坡；高程920-930m为库水位经常变动带，进行了干砌石护坡，坡岸自然坡角27-35度，稳定坡角29-31度判断，属于稳定性较差的岸坡；正常高水位以上岸坡稳定坡角为35-46度，坡面进行了浆砌石护坡，属于稳定性差-不稳定边坡。

3岸坡加固方案

根据工程存在问题及地勘资料，并结合工程现状分析，主要从以下三个方面解决右坝肩护岸存在问题：

3.1由于现状岸坡塌陷主要是岸坡顶无排水设施、无反滤等引起岸坡排水不畅，加上岸坡土体湿陷引起，拟对现状砌护进行拆除重建，增设反滤排水设施，岸顶增设排水沟。

3.2维持现状岸坡坡比不变，拟对0+000～0+090段926m高程以上岸坡高度22.41m加固修复，并在929.60m高程设2m宽戗台一道。具体方案为：先拆除现状岸坡砌护，再对岸坡进行整修，后进行现浇C20砼网络施工，网格内填0.3cm厚干砌石，干砌石下设20cm厚砂砾石垫层。现浇C20砼网格采用菱形状，边长4m，砼网格横断面尺寸宽×高为：50×70cm，在戗台设M7.5水泥砂浆砌石基础一道，横断面尺寸为200×120cm，护坡脚设浆砌石护脚一道，护脚200cm。为防止岸顶洪水浸入岸坡土体内，在岸顶纵向设现浇C20砼排水沟一道，长90m，排水沟下游端同大坝下游右岸排水沟相连，排水沟断面尺寸50×40cm。对岸顶路面进行硬化，路面向下游侧倾降，采用水泥砼路面，路面结构从上至下为：现浇C30砼厚21cm，石灰稳定土20cm，在岸顶上游侧设钢栏杆一道，分布桩号为：0+000～0+090，栏杆同大坝上游侧防浪墙相连，钢管型号采用DN50×6mm，栏杆基础采用现浇C20砼结构，断面尺寸40×50cm。

3.3由于落水洞周围的滑塌区人工回填土不均匀，湿陷性大，本次进行土体置换，采用开挖回填处理，处理范围为：0+007～0+086段，先对回填土进行开挖至原状土，再进行清基，清基厚度20cm，四周开挖坡比不陡于11，开挖宽度考虑机械施工为3m，然后进行岸坡回填。由于基底土体饱和，采取抛石回填处理，抛石厚度1.5m，抛石1200m3，再进行回填，回填土压实系数不小于0.96。

4结语

石堡川水库右坝肩护岸加固方案的确定，是保证水毁工程尽快实施的需要。该工程的实施是保证水库安全运行的要求，确保水库枢纽工程安全，保证水库兴利库容的充分利用，满足灌区31万亩农田灌溉及城乡供水的要求。