新发水库大坝存在问题及处理措施

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摘要：新发水库是我国重要的水利工程，新发水库的安全运行关乎着水库的整体运行效益，关乎坝区人民的人身、财产安全。2009年怀仁县水务局组织的专家对新发水库大坝进行了安全鉴定，计算分析了大坝的渗透稳定及坝坡稳定，复核了大坝防洪标准，经过一系列的分析与评价，评审鉴定大坝定为三类坝。本文立足于对新发水库概况的阐述，分析了新发水库存在的问题，研究了相应的处理措施。

关键词：新大水库；大坝；地质；措施

中图分类号：TV697 文献标识码： A

一、新发水库概况介绍

1、坝区地质水文条件分析

新发水库是一座以防洪、灌溉为主，兼有水产养殖的小型水库工程。水库兴建于1970年，地理区位地处怀仁县海北头乡新发村东北约8 km，坝址区地形较平坦，河谷左右两岸均为台地。水库位于桑干河支流鹅毛河中下游I级堆积阶地及河床、河漫滩。两岸谷坡较陡，局部呈直立状，河谷断面呈“U”型。坝址区地层主要为第四系下更新统、上更新统及全新统松散堆积层。坝址区主要接受大气降水补给，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，地下水为潜水，局部砂层透镜体内有承压现象。含水层主要为第四系全新洪冲积，下更新统低液限粉土、低液限黏土为相对隔水层。全新统及上更新统洪冲积中、粗砂层。

2、大坝基本工程概况

大坝总长380.0m，水库坝址以上流域面积280平方千米，大坝为均质碾压土坝，最大坝高9.1m。河道长36.3 km，流域平均宽度7.7km。 平均纵坡11.6%。枢纽建筑物由溢洪道、大坝、和灌溉洞组成。溢洪道位于左岸，全长500 m，大坝由主坝和副坝组成，坝顶高程1003.35 m，主坝全长380 m，坝顶宽4.0 m，最大坝高9.08 m均为碾压壤土均质土坝。下游坝坡1:1.5,为草皮护坡，上游坝坡1:2.0，为十砌石护坡。坝脚设有排水设施，坝顶路而已硬化，无防浪墙。副坝坝顶全长320 m，最大坝高5.3m，顶宽4 m，，上、下游坝坡1: 1.5，坝脚无排水设施，坝顶无防浪墙。灌溉洞位于坝左，全长30 m。

3、水库运行应注意的问题

新发水库运行至今，水库淤积比较严重，就目前看，水库塌岸较弱，大部分已形成水下浅滩，应对上游进行有效水土保持治理。新发水库属海河流域桑干河水系，地处大同盆地中部。所处桑干河新裂陷区，大地构造单元为吕梁太行断块。现地壳处于相对稳定时期此地区的地震基本烈度为7度，地震反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.15。地质构造主要为北东、北北东向构造线，新构造运动以地壳的不均匀升降为主。坝体土多为高压缩性土，坝体质量较差。坝体土干密度较小，坝体土质不均，孔隙比较大，局部孔隙比大于1，坝基为第四系全新统洪冲积级配不良砂层，未作防渗处理，级配不良砂层为坝基主要渗漏通道，坝后坡脚有多处地下水出溢点，坝基全新统砂层在正常蓄水位条件下将产生流土型渗透破坏，存在坝基渗漏、渗透稳定以及液化问题。

二、新发水库大坝存在的问题

1、坝基渗漏问题

坝基存在渗漏问题。坝体直接座于第四系全新统洪冲积地层之上，坝基第四系全新统洪冲积级配不良砂层，为坝基渗流的主要通道，据颗分试验资料，其颗分累积曲线陡直，颗粒较均匀。结构松散，为中等透水层，为坝基主要渗漏层位，坝基渗透形态不安全下伏为下更新统低液限孰土层，为相对隔水层。建库时坝基未清基，未做截水槽，也未做防渗处理， 坝后级配不良砂层上部淤泥质低液限粉土层土厚0一0.5 m，受人工破坏局部已，坝后出逸条件较好，在坝后坡脚处砂层上覆土层较薄位置均有地下水出溢，并伴有翻砂现象，坝基存在渗漏和渗透稳定问题。

2、大坝坡度稳定性问题

大坝坡度稳定性关乎着大坝的运行质量和安全水平，据《安全鉴定报告书》及专家评审意见，新发水库下游坝坡稳定度不满足规范要求，最小安全系数小于坝坡稳定允许值。本次设计根据实测坝体断面，对主、副坝坝坡重新进行稳定计算，根据计算结果坝坡稳定最小女全系数满足规范要求，但略微偏小，这给大坝的安全运行埋下的安全隐患。

三、新发水库大坝问题处理措施

1、大坝坝基防渗处理

大坝坝基级配不良砂层存在震动液化问题，建议对坝基进行防渗处理。采取适当的工程处理措施消除坝基级配不良砂层的震动液化防渗深度进入下更新统低液限孰土层2-3m，为了确保大坝及坝基渗流稳定，在坝后坡脚处，根据颗粒级配做贴坡反滤，在坝后设排水棱体，降低坝体浸润线，进行减压，改善坝后出逸条件，确保大坝稳定运行。左坝肩均为土质岸坡，其下部为下更新统湖积低液限孰土，结构较密实，多具中等压缩性，多具微弱透水性，为弱透水层，其下为微一弱透水层，层位稳定且连续分布。上部为上更新统洪积低液限粉土结构松散，多具弱透水性。左右坝肩岸坡地质条件相对较好，土体稳定性较好，且为弱透水性，不存在绕渗问题。

大坝截渗墙施工

大坝截渗墙设计以其取材方便、成本低、成墙质量可靠、施工简便以及功效高等优点广泛应用在水利工程建设中。坝基中细砂层存在液化问题，为了防止坝基级配不良砂层液化，建议采取压重或碎石桩等工程措施进行处理。深层搅拌法是利用深层搅拌桩机在较软的地层中，具体施工中，钻孔与喷射浆液保持同步进行，为了使喷入土层中的浆液与原土充分拌和在一起，同时钻头旋转搅拌，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有水稳定性、整体性的桩柱体，桩柱体相割搭接排成一列，形成连续墙体作为坝体防渗墙。

新发水库拟建防渗墙是从土坝坝顶穿过坝体和坝基渗漏层进入孰土层的。由于土坝建成至今近四十年，坝体变形已基本完成，因而墙体两侧因变形差引起的摩擦力及墙顶竖向荷载很小，防渗墙所受荷载以水平荷载为主。本次设计参照国内类似工程成功经验确定设计施工参数，墙体抗压强度指标可在2-5 MPa之间酌定。根据坝轴线地质钻探结果，水库渗漏带及渗变隐患主要存在于砂层内，因而从消除渗变隐患、减少渗漏的目的考虑，应采用封闭式防渗措施，防渗墙墙底高程置于砂层以下并深入孰土以下1 m即可满足要求。新发水库防渗墙设计最大墙深为8.66 m。新发水库坝基防渗墙布置于大坝上游坡脚998.5 m高程，考虑机械设备要求的最小施工距离，防渗墙轴线布置于距坝坡2.5m处。防渗墙总长为254.59 m 。防渗墙厚度采用坡降法计算:

本工程设计水头差为6.2m。经计算需要的最小墙厚度为78 mm，考虑到施工可能带来的垂自度偏差和施工机具，选用桩径为400 mm的ZCJ型多头小自径深层搅拌机。

3、下游坝坡培厚

坝下游积水较多，存在渗透稳定问题，对于坝坡稳定问题的处理，根据实际情况，采用下游坝坡培厚方案，为确保大坝安全，提高坝体的稳定性，提高大坝运行的安全度、可靠度。对主、副坝下游坝坡进行培厚，为方便机械碾压施工，且根据实测断而大部分坝段坝顶宽度均大于4.0m，故本次设计将坝顶宽度加宽到5.0m。土料采用库区左岸低液限粉土，分层碾压，压实度小小于0.96。坡度由原来的1: 1.5改为1: 2.0。

四、结语

综上所述，新发水库存在大坝坝基渗漏的问题以及大坝坡度稳定性问题，这严重影响了水库的安全、经济运行，给坝区居民带来了威胁。本文从大坝坝基防渗处理大坝截渗墙施工以及下游坝坡培厚等措施，对新发水库存在问题提出了解决措施，以保证新发水库的安全运行发挥出最大的经济效益。

参考文献：

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