府谷石家沟骨干坝除险加固方案设计及施工

府谷石家沟骨干坝除险加固方案设计及施工

樊雪飞

榆林市榆阳区水产工作站陕西榆林719000

摘要：大坝险情危害巨大，本文对府谷石家沟骨干坝除险加固方案进行设计，确保加固工作的安全性、可靠性及经济性，并对施工重点过程进行阐述，加固后，既方便当地人民生产生活，又能加速经济社会发展，促进流域退耕还林和生态修复。

关键词：除险加固；削坡减重；坡面防护；溢洪道

1.工程概况

石家沟骨干坝始建于1972年，至今未曾加固。控制流域面积2.47km2，由土坝和土溢洪道组成。原土坝为均质碾压土坝，坝高14m，上游坝坡坡比为1：2，下游坝坡坡比为1：2

，坝顶长150m，顶宽4m，已淤积库容53.75万m3，已淤地面积为10.75Km2，目前该坝淤积面距坝顶高为1m，淤满。下游坝坡有一条冲沟，宽15m，深9m，长25m。石家沟骨干坝坝址处沟道呈“U”型断面，主沟道长2.35km，西南高，东北低，相对高差为180.7m，平均比降7.7%。在坝址两岸山坡有丰富的风沙土、黄绵土以及沙岩，另有少量的红粘土和淤积土，零星分布于坝体上下游与两岸沟坡内，土料储量满足本次除险加固施工需要。流域属于黄土丘陵沟壑区第Ⅰ副区，地表土质疏松，抗蚀性差。地貌主要由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，沟壑密度4.8km/km2。现有植被主要有杨树、柳树海红树、柠条、沙棘、紫花苜蓿、长芒草等，主要分布于沟谷陡坡或流域坡面。为了保证该坝的后续利用，需对该坝采取加高、加固坝体，开挖、衬砌溢洪道的除险加固措施。

2.加固材料及要求

该工程主要建筑材料为土料、水泥、石子、块（片）石、钢筋等，原则上应在工程所在地附近城镇采购。土料：坝址两岸土料丰富，其储量和性质均满足筑坝要求，取土条件便利。按照因地制宜、就地取材的原则，将确定为碾压回填，加高坝体，同时对原土溢洪道进行开挖、衬砌。按碾压筑坝土料指标，其塑性指数为12，粘粒含量为10.2%，水溶盐含量<5%，有机质含量<5%，天然干容重为1.45t/m3，土粒比重为2.7，含水量为16%，实地勘测，选择两岸坝肩以上的土料，储量能够满足碾压筑坝施工的要求。石子：从府谷县城购买符合规范要求的，规格为5～20mm、20～40mm的二级配石子。块石：采用的石料抗压强度不小于40Mpa，未风化、无裂纹，可从府谷县当地采石场购买。

3.施工方法与过程控制

该工程土场的位置高出设计坝高，坝基和两岸满足防渗要求，筑坝土料指标符合要求，沟道内水源贫乏。因此，该坝宜采用机械回填碾压法填筑的施工方法。

3.1清基与削坡

（1）在土坝回填之前，应对坝坡坡角线加宽0.6～0.8m范围内进行清基，清除坝基范围内的耕植土、树根、草皮等，同时还需要清除岩石地基表面突出的岩石、松动的砂石块以及凹凸处积土。根据实际情况确定清基厚度，通常为0.5～1.0m。按照“规范”要求，采用斜坡平顺法连接坝体与岸坡，削坡坡度不小于1：1.5。

3.2坝体与岸坡以及建筑物的连接。

在坝体分段填筑时，为了不形成漏水的软弱通道，应当适当错开分段接头在上层与下层之间的距离。同时，分段条带应当平行于坝轴线布置，且各分段之间高差不超过限定高度。认真处理施工中可能出现的接缝，一般要避免纵向接缝。精心填筑坝身填土与构筑物之间的联接部分。接近构筑物部分需采用小型机械或者人工夯实，夯实厚度一般不小于1.0m。在填土碾压过程中，为避免对构筑物两侧产生过大的侧向压力，影响工程质量，需要均衡地对两侧进行填料压实。

3.3坝面护坡

为避免坝体遭暴雨冲刷，坡面必须平整、密实，在工程竣工后需对原坝坡进行修整。坝面做网格砌石或砌砖护坡，设置排水沟渠。对坝体上、下游坝坡进行植物防护，采用植草皮与低矮灌木双层防护。

3.4取土场整理

由于工程取土均在大坝附近，在该工程维修加固竣工后，需要对取土场及时进行平整，为防止坍塌和扩张，影响大坝安全，应以边坡比大于1：0.75的坡比对取土场四周进行削坡，然后采取植物防护。

4.溢洪道布设及结构型式

本次除险加固设计需对原土溢洪道进行开挖、衬砌。根据规范要求，结合坝址地形地质情况，溢洪道布设在右岸，紧靠坝肩布置。设计断面采用正面开敞式和浆砌石结构，由进口段、控制段、陡坡段组成，陡坡段接公路桥涵。

4.1进口段设置与施工

溢洪道进口段设计为浆砌石结构，进口底高程为999.0m，进口段长8m，底宽与溢流堰底同为3.7m，底板厚度0.6m。进口与坝体相邻处采取直立式连接，两边挡墙顺着坝体迎水坡与控制段衔接，对进口处迎水坡进行砌护。溢洪道进口前右侧需要延伸25m直立式挡墙，防止洪水直接冲刷山体。侧墙设计为挡墙形式，顶宽取0.5m，内坡垂直，外坡比1：0.4，基础外伸长0.3m。在桩号溢0+008处设置伸缩缝，缝宽2cm，缝间用沥青油麻填充。

4.2控制段设置与施工

按照调洪计算结果，溢流堰断面呈矩形，水深2.2m，侧墙安全超高取0.5m，总高2.7m。溢流堰过水断面底宽为3.7m。侧墙为挡墙形式，顶宽取0.5m，底宽为1.58m，基础外伸长0.30m，浆砌石底板厚0.60m，内坡垂直，外坡比1：0.4，基础外伸长0.3m。根据“规范”溢流堰长度一般为堰上水深的3～6倍，取8.0m。在桩号0+016处设置伸缩缝，缝宽2cm，缝间采用沥青油麻填充。

4.3陡坡段设计及陡坡段边墙高度确定

陡坡斜长54.23m，底宽3.70m，侧墙顶宽0.50m，内坡垂直，外坡1：0.4，基础外伸长0.30m，底板厚0.60m。沿陡坡段纵向每11m的底板下设一深0.6m、厚0.5m的齿墙、沉降伸缩缝一道，以保证陡坡的稳定。溢流堰后接陡坡，陡坡宽与溢流堰底宽相同。结合地形条件，陡坡段水长54.23m，宽度均为3.70m，比降1：10.8，为浆砌石矩形断面，陡坡断面尺寸由水力计算确定。

根据“规范”，陡坡侧边墙高度应该按设计流量计算，通常需高出水面线0.5m，同时达到下泄校核流量的要求。通过以上水力计算可得溢洪道陡坡各控制断面的水深，据此进行陡坡边墙高度的设计。

5结语

石家沟骨干坝加固后，可有效调节其控制范围内的洪水泥沙，确保前期已拦泥沙的成果。坝地作物产量也可得到显著提高，调整土地利用结构，改善下游四级公路的交通条件，既方便当地人民生产生活，又能加速经济社会发展，促进流域退耕还林和生态修复。此次除险加固主要是为了确保坝内淤地种植效益继续得的充分发挥，加固后将不再具有拦泥效益。

参考文献：

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