抛石压重固脚在水库大坝加固中的应用

□杨锋

摘要：以横山岭水库主坝为例，通过分析大坝边坡稳定性及处理方法，优选出抛石压重固脚方案，进而应用于水库大坝的加固。

关键词：水库；大坝；边坡稳定；压重固脚

横山岭水库系大清河系支流磁河上的一座以防洪为主，结合灌溉、发电、养殖等综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。坝址以上控制流域面积440km2，总库容2.43亿m3。水库防洪标准为100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。主要建筑物包括：主坝、副坝、正常溢洪道、非常溢洪道、泄洪洞、发电支洞、输水洞和水电站。经大坝安全鉴定及复核，工程存在溢洪道泄洪时，洪水回流至坝脚，危及大坝安全；主坝两坝肩坝段上游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求等问题，需对水库工程进行除险加固。

1.主坝工程布置

主坝为黏土斜墙坝，坝顶高程246.0m，坝顶长度490.0m，坝顶宽度5.0m，最大坝高41m，坝顶设有浆砌石防浪墙，墙顶高程247.2m。上游坝坡坡比自上而下分别为1：2.5、1：2.5和1：3.0，下游坝坡坡比自上而下分别为1：2.25、1：2.25和1：2.5。大坝采用黏土斜墙防渗，斜墙顶部高程245.2m，厚2m，底部厚：中间坝段18m，两坝肩坝段28.9m～33.9m；坝基采用黏土铺盖加截水槽防渗，截水槽中心线位于坝轴线上游40m，槽底与基岩相连。坝基坐落于砂卵石层上，砂卵石层最大厚度10m，其下为花岗岩层。

2.主坝坝坡抗滑稳定复核

2.1 计算断面及计算工况

主坝坝坡抗滑稳定计算断面选取桩号：0+055、0+177和0+414.72。计算工况按规范要求考虑了稳定渗流期和非稳定渗流期的正常运用情况和非常运用情况。

2.2 计算方法及坝坡抗滑稳定安全系数

坝坡抗滑稳定计算采用计及条块间作用力的简化毕肖普法。采用计及条块间作用力的计算方法时，坝坡抗滑稳定的最小安全系数为：正常运用条件1.35；非常运用条件1.25。

2.3 计算成果

稳定渗流期主坝上、下游坝坡抗滑稳定性均满足规范要求。

非稳定渗流期上游坝坡抗滑稳定计算成果为：主坝0+177（标准）断面在各种水位降落的情况下均满足稳定要求。主坝断面0+055和0+414.72仅在水库校核洪水位降至汛限水位时满足稳定要求，水库水位由正常蓄水位降至死水位和设计洪水位降至汛限水位时，抗滑稳定安全系数均不满足规范要求。

2.4 成果分析

主坝为黏土斜墙坝，斜墙上下游为砂砾料，最大坝高坝段的黏土斜墙较薄（底部厚度为18m），而两端的坝段黏土斜墙底部厚度分别为28.9m和33.9m。通过分析滑动面曲线，相对于最大坝高坝段，两端坝段滑动面曲线在黏土斜墙的比例较大，由于黏土的力学指标较砂砾石偏小，所以两端坝段抗滑稳定安全系较小。由此可知，在此类坝型中，增加黏土斜墙的厚度，可提高大坝的抗渗性能，但在某种程度上存在削弱其坝坡抗滑稳定的安全性。

3.主坝上游坝坡加固设计

3.1 加固措施选择

滑坡加固设计的基本准则是减少滑动力和增加抗滑力。一般处理措施为开挖回填、放缓坝坡、压重固脚、防渗设施和排水设施，经综合必选，工程采用压重固脚的措施。

3.2 加固设计

在水库除险加固期间，不具备放空水库的条件，按照死水位220.0m的施工条件下，压坡固脚体尚有14m高位于水下，故采用两种方式进行处理，即在施工水位220.0m以下采用抛填块石的方法、在水面以上采用堆石的方法形成压重固脚体。具体布置为：左坝段长32.5m，压重固脚顶高程229.0m，水平宽度2.0m，边坡坡比1：3.0，高程220m以下采用抛石，其上部为堆石。右坝段长192.88m，压重固脚顶高程229.0m，水平宽度4.0m，边坡坡比1：3.0，高程220m以下采用抛石，其上部为堆石。加固后坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。

4.结语

对于黏土斜墙坝的设计，在满足其抗渗要求的前提下，不宜人为加大黏土斜墙的结构尺寸，一方面可能降低大坝边坡抗滑安全性，另一方面无形中增加了工程投资，在黏土较为缺乏的区域尤为明显。除险加固工程虽然不具备空库实施的条件，但是通过比选采用了抛石压重固脚的方案解决了主坝上游坝坡抗滑稳定问题，可为类似工程项目的设计提供参考。□

收稿日期：2017-06-06

作者简介：杨锋，男，侗族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。