王小朴

（西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安710014）

1 基本概况

高刘沟水库坝址位于咸阳市永寿县马坊镇高刘沟村东、泔河一级支流三岔河郭家河沟道的上游，发源于永寿县马坊镇郭家河沟，河道全长10.3 km，河床平均比降36.5‰。水库坝址以上河道长6.0 km，平均比降55‰。全流域面积18.9 km2，坝址以上控制流域面积7.8 km2，高刘沟水库是一座以防洪和灌溉功能的V等小（2）型水利枢纽工程。于1976年建成，2013年水库加固设计后总库容为95万m3。2013年除险加固对左坝肩进行上游铺设土工膜防渗，除险加固工程完工蓄水后未见坝脚渗水，2020年在巡查中发现渗漏点重新出现，针对巡查中发现的左坝肩渗漏，永寿县水利局组织有关部门及相关专家勘查确认存在安全隐患。2020年12月我公司受永寿县水利局委托，对现场进行了勘查和地质勘探，通过勘察和地质勘探分析，坝后斜坡出现渗漏溢出点及浸湿区，主要是由于左坝肩存在绕坝渗漏问题造成的，库水通过左坝肩中下部的两层砂砾石绕渗至坝后斜坡，并从表面堆积的松散素填土渗出地面或形成集中渗漏点；同时可以看出，集中渗漏点的出露位置与两层砂砾石分布高程高度一致，从而进一步印证了渗漏通道的存在性；另外，虽然下部溢出点的水头更高，但渗漏通道进口段覆盖有弱透水的库内淤泥质粘土，明显降低了漏水量，这也就是为什么上部溢出点的出水量明显比下部大的原因，危及坝体运行安全。

2 工程存在的问题

高刘沟水库2013年除险加固后，经多年运行，左坝肩坝后斜坡区长度约100 m，宽约26 m～40 m，高程920.0 m以上斜坡坡度约30°，高程920.0 m以下的斜坡坡度约9°～16°，坡度较缓；斜坡表面为人工堆积素填土，属于2013年除险加固时施工开挖弃土，结构疏松，厚度0.8 m～2.5 m，下部为黄土状壤土夹两层冲洪积砂砾石。根据本次调查及复核，该斜坡区存在冲沟、裂缝、渗漏溢出点、浸湿区等诸多工程地质现象，现分述如下：

1）冲沟：左坝肩坝后土质斜坡区可见三条冲沟，长度30 m～100 m，深度0.1 m～0.15 m，冲沟宽度0.1 m～0.3 m，见附图1。产生冲沟的主要原因是：斜坡表面堆积的素填土，结构疏松，抗冲刷能力很差，加之表面未作防护和排水，从而导致产生多条无序的小冲沟。建议设计考虑防护及排水措施。

2）裂缝：野外调查该斜坡区东侧上部出现两条裂缝，长度6 m～15 m，深度0.8 m～1.5 m，主要出现在表面堆积的素填土内，未延伸到下部地层，裂缝宽度2 mm～5 mm，见附图1。产生裂缝的主要原因是：表面素填土结构普遍疏松，密实不均，从而引起局部不均匀沉降变形，导致产生多条裂缝。建议对该土层挖除，重新按标准回填夯实。

3）渗漏溢出点、浸湿区：该斜坡区的西侧中下部存在三个渗漏溢出点，编号分别为出水点1、出水点2及出水点3（见附图1），出露高程分别为917.5 m、916.6 m及909.6 m，水质清澈，未见泥沙，勘察期（库水位高程）初步测量各出水点的水量分别为0.3 L/min～0.5 L/min、1.5 L/min～2.0 L/min及0.5 L/min～1.0 L/min，合计该区总渗漏量为99.0 m3/d～151.2 m3/d；浸湿区亦位于该斜坡区的西侧中下部，长度约56 m，宽度7.0 m～10.5 m，表面土质饱和松软；另外野外发现如下规律，三个渗漏溢出点均位于该浸湿区内，前两个溢出点与第三个溢出点高差相差7.0 m，距离约40.0 m，有成带分布的特点，且前两个溢出点出水量明显比第三个溢出点大。

3 工程任务及规模

3.1 工程任务

高刘沟水库是以防洪和灌溉功能的Ⅴ等小（2）型工程。本工程的任务为针对目前存在且影响水库安全运行的缺陷进行大坝防渗抢修，使其达到国家现行标准的相关规定，保证水库按功能安全正常运行，发挥应有效益。大坝防渗抢修工程后水库功能维持原设计不变，仍以灌溉和防洪为功能。

本次大坝防渗抢修的主要任务有：

①左坝肩防渗处理；

②左坝肩裂缝和冲沟处理。

3.2 大坝防渗抢修必要性

高刘沟水库是一座以防洪和灌溉为主功能的Ⅴ等小（2）型水利枢纽工程，担负着水库下游马坊镇4个村组1500多人的生命安全，以及下游河道1100亩耕地防洪安全，对下游防洪相当重要，同时也是塬面7000亩灌区水源；总之，高刘沟水库综合效益显著，对当地社会经济发展起到了积极而又重要的作用，因此高刘沟水库水毁抢修是十分重要和必要的。

3.3 坝高复核

坝顶高程复核采用2013年除险加固特征水位和《碾压式土石坝设计规划》（SL274-2001）（以下简称《规范》）推荐计算公式进行计算：

式中：Y为坝顶超高，m；R为最大波浪在坝顶上的爬高，m；e为最大风雍水面高度，m；A为安全价高，m。

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，依据《规范》5.3.3条应分别按以下运用情况计算：

设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；

正常蓄水为加正常运用条件的坝顶超高；

校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；

正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高再加地震安全超高。

计算采用的参数：

波浪计算，正常情况依据《规范》5.3.5取多年最大平均风速的1.5倍即27 m/s，非常情况取多年最大平均风速18 m/s。

本工程地震设防烈度为Ⅶ度。

采用莆田试验站公式进行计算，计算坝顶高程成果见表1。

表1 大坝超高复核计算成果表

由表1可知：工况②情况下校核加非正常运用计算坝顶高程起控制作用，对应水位为927.10 m，低于坝顶高程927.50 m，满足运行要求。

4 大坝防渗抢修工程方案

4.1 左坝肩防渗处理设计

根据本次勘察及调查资料分析，坝后斜坡出现渗漏溢出点及浸湿区，主要是由于左坝肩存在绕坝渗漏问题造成的，库水通过左坝肩中下部的两层砂砾石绕渗至坝后斜坡，并从表面堆积的松散素填土渗出地面或形成集中渗漏点；根据附图可以看出，集中渗漏点的出露位置与两层砂砾石分布高程高度一致，从而进一步印证了渗漏通道的存在性；另外，虽然下部溢出点的水头更高，但渗漏通道进口段覆盖有弱透水的库内淤泥质粘土，明显降低了漏水量，这也就是为什么上部溢出点的出水量明显比下部大的原因。

本次设计采用在沿坝轴线K0+007.5～K0+075.5修建截渗墙，截渗墙厚0.4 m，截渗墙采用C25W8F100混凝土，截渗墙顶高程至正常蓄水位925.00，下至坝基第二层砂砾石以下5 m，高程为904.00 m。正常蓄水位以上挖槽回填土，土方压实度不小于0.96。溢洪道处防渗墙高程为原溢洪道底板高程。

4.2 左坝肩冲沟、裂缝和溢出点处理设计

①冲沟：经过现场勘查，左坝肩坝后土质斜坡区可见三条冲沟，长度30 m～100 m，深度0.1 m～0.15 m，冲沟宽度0.1 m～0.3 m，本次对左坝肩冲沟进行回填，回填前坝坡进行清基，清基厚度不小于0.3 m，回填压实度不小于0.96，回填后对左坝肩进行整修。

②裂缝：左坝肩斜坡区东侧上部出现两条裂缝，长度6 m～15 m，深度0.8 m～1.5 m，主要出现在表面堆积的素填土内，未延深到下部地层，裂缝宽度2 mm～5 mm。产生裂缝的主要原因是：表面素填土结构普遍疏松，密实不均，从而引起局部不均匀沉降变形，导致产生多条裂缝。因此本次采用有裂缝土层挖除，挖土底高程是原地面以下1.5 m，挖除前进行清基，清基厚度不小于0.3 m，然后回填，压实度不小于0.96。

③溢出点：溢出点有冲坑，本次对溢出点冲坑进行回填压实，回填前对冲坑进行清基，清基厚度不小于0.3 m，压实度不小于0.96。压实之后对岸坡进行整修。

5 主体工程施工要求

5.1 左岸坝肩防渗处理

①成槽：针对本工程地质特点和槽深分布情况，拟在工程中采用“钻劈法”成槽工艺。即冲击钻凿端头孔及主孔，再钻取中间副孔部分，二期槽孔的端头孔直接由起拔接头管形成，中间部分的成槽同于一期槽孔。槽段接头采用“接头管法”连接，有效保证墙体搭接完好。

②混凝土入槽：混凝土运输车运送混凝土至槽孔口，直接对准导管料斗浇筑。混凝土开浇时采用压球法开浇，每个导管均下入隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土上升速度不得小于2 m/h，并连续上升至高于设计规定的墙顶高程以上0.5 m。

③墙体连接：本工程混凝土防渗墙槽段连接采用“接头管”法。一期槽孔清孔换浆结束后，在槽孔端头下设接头管，混凝土浇筑过程中及浇筑完成一定时段之内，根据槽内混凝土初凝情况逐渐起拔接头管，在一期槽孔端头形成接头孔。二期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近一期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，墙段形成有效连接。

5.2 左坝肩冲沟、裂缝和溢出点处理

在左岸坝肩施工前，需对坝坡原有腐殖土、杂草进行清理，清理深度0.30 m。坝体清表施工以人工为主，人工配合装载机将弃土用5t自卸汽车运至坝体下游100 m沟道，弃渣推平。

左坝肩裂缝开挖回填施工采用人工开挖，然后采用人工依次进行分层回填填筑压实。

6 结语

高刘沟水库目前存在的影响水库安全运行的隐患与缺陷进行大坝防渗抢修，该项目的建成使其达到国家现行标准的相关规定，保证水库按功能要求安全正常运行，发挥应有的效益。加固处理后水库功能维持原设计不变，保护下游多座建筑物及人民的生命财产安全，水库一旦失事，后果不堪设想。大坝防渗抢修工程建设完成，可确保防洪安全，为当地人民创造一个良好的生存环境。