（河北省承德市兴隆县水务局，河北，承德，067399）
【摘 要】结合兴隆县转湖梁水库坝前堆石体加固方案，介绍了采用上游填筑堆石体解决坝体不稳定、应力不足等问题的施工工艺和方法。
【关键词】小型水库；除险加固；坝前堆石体；应用探析
兴隆县转湖梁水库位于滦河流域柳河支流车河上，是一座以防洪为主、结合灌溉、养殖等综合利用的小（Ⅱ）型水库工程。水库坝址以上控制流域面积21.9km2，总库容80.3万m3,水库枢纽建筑物主要由拦河坝、放水洞和溢洪道组成。拦河坝为浆砌石直墙堆石坝，坝顶高程179.68m，最大坝高29.68m，坝顶宽1.5m，坝顶长125m。水库运行多年来发挥了显著的防洪、灌溉、养殖、人蓄饮水等综合效益，但由于建设年代早，标准低，超标准洪水等因素，水库存在着浆砌石直墙应力不满足规范要求,大坝下游坝坡沉陷和隆起，溢洪道侧槽及陡槽宽度较小，放水洞闸门锈蚀等问题，为有效解决水库存在的安全隐患问题，充分发挥水库效益，2012年经上级主管部门批复对转湖梁水库进行除险加固。
1．除险加固施工中出现的状况及安全复核
（1）施工中出现的状况
水库于1969年动工兴建，1976年蓄水。由于直挡墙较薄，仅1.5m，坝体较高，在运行早期，就出现了严重的变形，据当地反应，满库时，挡墙向后变形近80cm，空库时，挡墙又向前变形60cm左右，造成空库前倾，满库后仰的危险状况。1980年承德市水务局做出决定，在库前填筑碎石，填石高度171.0m左右，用以暂缓了坝体变形状况。
现为解决坝体应力不满足规范要求的问题，除险加固设计方案为拦河坝上游混凝土贴面。在开挖坝前碎石堆石体施工过程中，发现浆砌直墙背后与坝后堆石体间出现20mm裂缝，如继续下挖可能存在倾覆的危险。为了确保水库安全，考虑施工过程中的安全稳定问题，施工单位暂停施工，密切监测坝体的变形情况，做好安全防范工作，待论证后再继续施工。
（2）坝体现状稳定及应力复核
根据实际情况，对浆砌石直挡墙在现状开挖高程158.0m及开挖至基底148.0m两种不同状况下的施工期的坝体稳定及坝基应力进行复核。取河床部位最大坝高断面作为计算断面，把堆石体作为土压力荷载作用在重力墙上，然后计算重力墙的抗滑稳定及应力。防渗墙后的干砌体顶端与浆砌石连接，因干砌石砌筑整体性较强，在计算时，将浆砌防渗墙与干砌体一起作为坝体，进行计算工况及荷载组合。
通过各种工况下的坝体抗滑稳定及坝基应力计算表明，坝体抗滑稳定在两种工况下均满足规范要求，两种工况下坝基上游坝址垂直正应力为负值，表明出现拉应力，不满足规范要求。水库现状开挖高程坝趾位置出现0.42MPa的拉应力，坝体应力不满足规范要求，坝体不稳，为保证大坝的施工安全及时采用其它措施。
2．坝前堆石体方案确定
（1）坝前堆石体方案
从水库运行状况的分析，在1976年至1980年运行期间，坝体变形较大，有后仰80cm、前倾60cm的记录，坝前堆石渣后，改变其变形状况，对维持坝体稳定起到了积极作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种加固方案改变了原来坝型，由原来的浆砌石直墙堆石坝变为浆砌石心墙堆石坝，本方案在原防渗体系比较完整，渗漏不太严重情况下较为合适，投资费用较低。缺点是堆石体占用一部分库容。
（2）浆砌石支墩方案
保持现状开挖高度，每间隔10m布置一浆砌石支墩，支墩厚度2m，梯形结构，与浆砌石直挡墙结合成一体形成支挡结构，缩小其变形跨度，从而改变应力变形状况。支墩处开挖采用钢板桩支护方法，垂直开挖至基岩，砌筑浆砌石支墩至设计高度。
（3）方案比较
坝前堆石方案，施工简单，风险较小，缺点是改变了坝型，由浆砌石直墙堆石坝变为浆砌石心墙坝堆石坝，新增堆石体占用库容。
浆砌石支墩方案，不改变原坝体类型，较少占用库容，缺点是施工较复杂，在不进行大面积开挖情况下，需钢板桩支护，工期较长。
方案确定：通过方案分析及投资比较，两个方案投资基本相同，坝前堆石方案，施工较简单，故拦河坝加固方案由原设计为解决应力不足的混凝土贴面方案变更为上游填筑堆石方案。
3．堆石体填筑高程的确定
坝前堆石加固方案，改变了原来浆砌石直墙堆石坝坝型，变为浆砌石心墙堆石坝。在下游堆石体不改变填筑高度的情况下，上游填筑堆石体高度应以保证心墙稳定、不被拉断为控制标准，达到上、下游堆石在各种工况下保持推力平衡的原则来控制。对于如何计算上、下游堆石高度，至今没有计算理论，原直墙下游堆石沉积多年，对墙体产生的土压力不能准确计算。因此，按心墙堆石坝设计较为合理，堆石高度应确保心墙稳定安全。水库运用条件包括正常运用情况、设计洪水情况、校核水位情况、空库情况，分别对应一个填筑高度。
4．填筑断面
根据地质资料，浆砌石直墙上游填筑堆石料内摩擦角为30～36°，以堆石自身坝坡稳定来确定坝坡坡比，最小稳定边坡为1:1.73，设计取1:1.75，由于填筑高度达2Om，在166.Om高程处设一2.Om宽的马道，马道以上设计边坡为l :1.5，马道以下设计边坡为1:1.75。顶宽以保证其施工碾压宽度为准，取3.Om宽，堆石体坝坡及坝顶采用50cm厚抛石护坡。
5．施工技术要求
（1）上游堆石体应级配较好，填筑要求按碎石体要求进行控制，铺筑厚度一般不宜大于60cm,压实标准采用孔隙率控制，孔隙率不大于28%。
（2）坝前堆石方案中所需碎石及块石，各项指标均应满足《水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）》中对块石的要求。
（3）堆石料填筑厚度、铺筑位置及粒径、级配、不均匀系数、含泥量等均应符合设计要求规定。粒径小于5cm的颗粒含量不宜超过 50%，最大粒径不宜大于15cm或铺装厚度2/3。
（4）堆石料上坝填筑前在料场或监理工程师指定的场地进行碾压试验，根据碎石料的铺筑厚度和压实相对密度，确定压实机具的型号、规格、碾压速度、碾压遍数和加水量等控制压实参数。
（5）在运输和铺筑中保持碎石体处于湿润状态以免颗粒分离,并防止杂物或不同规格料物混入。铺筑须自底部向上进行，不得从坡面向下倾倒。当用自卸汽车卸料时，可用后退法卸料。
（6）铺筑必须严格控制厚度。各层及与相邻层次之间的材料界线应分明，互不混杂。分段铺筑时,必须做好接缝处各层之间的连接，防止产生层错动或折断现象。不论平面或斜面接头，必须为阶梯状；在斜面上的横向接缝应收成缓于l：2的斜坡。
（7）为增强压实效果，堆石料碾压前应加水湿润。推土机摊铺石料，光碾压实，边角部位用轻型夯机分层夯实，特别靠近墙体部位，避免用振动碾，以免强烈震动破坏直墙。碾子的行驶方向应平行于界面，防止各种土料混杂而发生污染。
（8）对己铺好的堆石料做必要的保护，禁止车辆行人通过、抛掷石料及其它物品，防止土料混杂、污水浸入。
（9）在堆石料开采过程中，选择大于20cm的坚硬块石用于坝面抛石护坡。坝面抛石护坡块径不小于20cm，防止大块石集中。
6．结束语
转湖梁水库通过蓄水及竣工验收正常蓄水后，水库运行状况良好，完全可以满足工程要求，说明此坝前堆石体是成功的。本工程这种加固方案改变了原来坝型，由原来的浆砌石直墙堆石坝变为浆砌石心墙堆石坝，本方案在原防渗体系比较完整，渗漏不太严重情况下较为合适，投资费用较低；缺点是堆石体占用一部分库容；该工程措施为类似工程提供经验。
论文作者:孙海英
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年7月供稿
论文发表时间:2015/11/10
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