栗军奇

（中国水电工程顾问集团贵阳勘测设计研究院 贵州贵阳 550081）

1 工程概况

灯塔水库位于贵州省余庆县大乌江镇银坝村半坡村民组境内，地理位置为东经107°42′15″，北纬27°28′44″。水库大坝距离余庆县城83km，距离乡村公路约0.5km。该工程于1956年动工修建，1958年完工投入使用，1994年对大坝溢洪道进行了扩宽，2007年完成大坝安全复核报告。复核后的结果为该水库坝址以上流域面积0.475km2，水库总库容11.19万m3，校核洪水位（200年一遇）799.21m，正常蓄水位798.0m，对应库容7.5万m3，死水位792.98m，对应死库容0.3万m3。属小（2）型水库。

挡水建筑物为均质土坝，坝顶高程800m，最大坝高8.16m，坝顶宽7.2m，坝顶长34.6m。溢洪道位于大坝右岸，为无堰开敞式溢洪道，溢流净宽4.0m，进口控制高程798.00m，全长43.33m。有一个底孔放水涵洞位于右坝段，浆砌石箱涵，断面为40cm× 60cm，洞长41.93m，进口设直径为Ф300mm的双向转动闸门，出口底板高程792.98m。

水库1958年建成蓄水后，大坝坝基渗水,在距坝脚下游21 m处有一集中出水点，经2007年3月11日现场测算其水量为1.2 L/s(库水位794.98m), 渗漏量随库水位的升降而增减，并有逐年增大的趋势，据调查当库水位在正常水位时其出水量为5.0L/s。

2 水库存在主要问题及处理措施

2.1 水库存在的主要问题

（1）坝顶没有防浪墙，大坝坝顶高程不满足规范要求，防洪能力不满足规范要求，不能安全下泄20年一遇的设计洪水和200年一遇的校核洪水；

（2）大坝坝基渗水，在距坝脚下游21 m处有一集中出水点；

（3）上游坝坡破损严重，大坝岸坡局部出现垮塌，上游坝坡没有护坡，不满足要求；

（4）溢洪道墙身和底板损坏严重，抗冲能力差，下游无消能设施，直接威协大坝和下游的安全；

（5）大坝放水涵洞进口段存在渗漏，不利于大坝安全，进口双向转动闸门已经损坏且无启闭设备，不能正常运行；

（6）管理设施不完善，无管理用房，管理机构运行不正常；

（7）进库公路不满足要求，跨溢洪道的交通桥需改造；

（8）无监测设施和观测设施（见图1）。

2.2 除险加固设计方案

2.2.1 大坝

根据对大坝安全超高的复核计算结果及现状坝体的体型情况可知：坝体渗流稳定不满足规范要求，坝体稳定满足规范要求，溢洪道泄洪不满足规范要求，说明现状坝体及溢洪道不满足运行的要求。上游坡侵蚀严重不规则、无护坡，下游坡不规则无护坡，上游无防浪墙，坝体下游侧有渗水，需要进行 整治。坝高维持原坝高 799.5m不变，上游坡修整为1∶2.4，用土工膜防渗，六面体护坡；坝顶宽度5m，路面为20cm泥结碎石路面；坝前设防浪墙，墙高 1.0m；下游坡修整为 1∶2.4，C15混凝土框架护坡，坡脚做排水棱体；左右岸岸边设排水沟与引水渠相接；坝体及坝肩采用帷幕灌浆防渗。溢洪道拆除原浆砌石渠道，修建新的溢洪道，调整泄槽坡度为 0.15，泄槽宽度全部调整为 4m，采用跌坎消能，出口设消力池（见图2）。

图1 水库现状平面布置

2.2.2 溢洪道

对现状溢洪道进行改造加固。开挖左侧边墙以扩宽溢洪道，扩挖后的溢洪道底宽 4.0m。从交通桥到桩号0+26.13右侧边墙兼做改造公路挡土墙，高度约4.0m，宽度1.2m。左侧边墙高度1.2m，宽度 0.5m；桩号 0+26.13～0+36.12为转弯段，转弯半径 20m，转角 66.49°，0+36.12桩号弯道横向水面差达到 1.35m，平均水深 0.19m，再加上安全超高 0.5m，右侧边墙高度达到 2.0m，故桩号0+26.13～0+36.12右边墙高度由4.0m渐变到2.0m。左侧边墙高度1.2m，宽度均为0.5m。左右侧边墙垂直，浆砌石砌筑，并在左侧边坡上布置 φ22间排距 1.5m×1.5m、L=4.5m的锚杆。支护后的溢洪道不抬高大坝溢洪道进口，需将溢洪道底板向下开挖20cm，底板浇筑20cm厚C20混凝土。溢洪道出口段修筑台阶消能设施，底板厚度 20cm，消能台阶高度 50cm，宽度 50cm，采用C20混凝土浇筑。溢洪道泄槽段末端接消力池，宽度4m，长度6m，深0.35m，采用混凝土衬砌，厚度 0.5m。为保证溢洪道整体的防渗能力，在支护后的溢洪道边墙上采用 M10砂浆抹面，厚度3cm（见图3）。

图3 溢洪道除险加固设计

2.2.3 输水设施

大坝放水涵洞布置在右坝段溢洪道左侧，埋设于坝体内，由浆砌石砌筑构成，断面宽0.4m，高0.6m，出口高程为792.98m，管长32m。进口设Ф300双向转动闸门，放水闸锈蚀严重，封闭不严存在漏水，启闭设备简易。

先对涵洞洞身进行检查，有破损踏空部位应及时回填修复。拆除涵洞进口闸门，在放水涵洞内布设DN300的PE管供水，由于坝体培厚，现有的放水PE管长46.45m，用砂浆回填PE管和放水箱涵之间的间隙，并进行回填砂浆。在大坝下游安装DN300的闸阀2个，压力等级0.5MPa，控制放水管泄流，在下游新建闸阀控制室，面积为 12m2的砖砌体结构。水库运行中根据淤沙情况及时对放水涵管进口进行清淤处理。

2.2.4 防渗

对坝体上游面采用土工膜全断面铺设防渗，在铺设土工膜的边缘设置盖帽混凝土或封边混凝土，盖帽混凝土兼作灌浆平台和固结土工膜边缘用，复合土工膜顶端应铺设至坝顶防浪墙底高程，与坝顶防浪墙体固结，封边混凝土沿坝面边缘的山体延伸至坝顶，混凝土断面尺寸为厚1.5m的直墙，坝体前缘段以及坝面两侧的混凝土均应深入山体内，且伸入岩体不小于 0.5m，浇筑混凝土墙时，每隔 10m留一条施工缝，防止墙体发生不均匀沉降，伸缩缝采用宽40cm的定型橡胶止水。

受原施工条件、施工设备以及施工工艺等因素的限制，坝体填筑时无严格完善的质量管理体系和质量监控措施，坝体施工时虽采用人工夯实，但施工工艺过于简单，填筑时部分坝体未经完全碾压夯实，从而出现坝体存在填筑质量不均匀、密实度和防渗效果较差等问题。故须沿坝轴线对坝体进行充填灌浆，灌浆孔距 2.0m，深入基岩1.0m，灌浆压力50kPa。

对坝基、坝肩的渗漏采用帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔沿防渗墙中心线布置，孔距为 2m，帷幕按单排布置。封边混凝土墙沿上游坝体边缘布置，基础开挖进入基岩 0.5m，混凝土墙与土工膜防渗连成整体，基岩采用帷幕灌浆，起灌高程以混凝土墙的沿线高程点控制。帷幕灌浆底限根据坝顶钻孔勘探情况来控制，初步拟定帷幕底线进入基岩 5.0m左右，透水率小于 8Lu，帷幕两端延伸采用透水率小于8Lu段上限与798.0m高程线相交点来控制，两端分别延伸3～6m。

2.3 处理措施

（1）大坝高程在 799.5m，新建高 1.0m的防浪墙，顶高程800.5m；

（2）改扩建右岸进场公路 0.5km，进场公路从跨溢洪道右侧通过，修建溢洪道交通桥，进场公路路面宽度4.5m；

（3）对坝基接触带、坝肩接触带及坝体进行防渗处理；

（4）新建下游左右岸坝肩截水沟；

（5）上游坝坡采用六边形混凝土预制块整治护坡；下游坝坡采用混凝土框架护坡，内种草皮，中部设踏步，左右侧山体排水沟与下游引水渠相接，修复排水棱体；

（6）开挖溢洪道底坡，加大溢洪道泄槽段的底坡，溢洪道宽度与现状宽度一致为4 m，溢洪道泄槽段宽度扩挖到 4m。新建溢洪道浆砌石挡墙，底板采用素混凝土结构，加高泄槽边墙满足规范要求的泄流能力。溢洪道右侧边墙作为改造公路的挡墙，为保证防渗效果，对浆砌石挡墙进行砂浆抹面；

（7）拆除转动闸门及启闭机，在洞内埋设PE放水管，用砂浆回填PE管与涵洞之间的空隙，并进行回填灌浆；

（8）新建管理用房，匹配大坝安全监测设施并完善管理制度（见图4）。

图4 施工总平面布置

3 除险加固评价

经除险加固后安全复核，各工况的安全系数满足相关规范要求。

（1）坝体上下游修坡、增设排水棱体等措施均对大坝的抗滑稳定有利；

（2）加固处理后溢洪道可满足安全泄洪的要求，不会对大坝安全构成威胁；

（3）防渗采用上游面土工膜防渗，坝基和坝肩采用帷幕灌浆，工期短，质量容易控制；

（4）加固处理后，输水功能由PE管承担，采用出口闸阀控制，封闭密实，闸阀在新建闸阀室的保护下运行安全。

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