薛家营水库大坝除险加固方案设计

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1、薛家营水库大坝除险加固方案设计安静华(水利部山西水利水电勘测设计研究院太原030024)摘要：薛家营水库除险加固工程垂直防渗设计采用了国内较先进的切槽铺膜法，该方法具有成墙质量高、成本低、施工简便、工效高、墙体变形适应性强等优点，但该方法在我国起步较晚，山西省属首例。根据薛家营水库大坝坝体材料及坝基地质情况特别适合该方法。文中对水库的基本情况、存在的问题以及采取的措施进行阐述和分析。关键词：除险加固坝基垂直防渗切槽铺膜法薛家营水库中图分类号：TV697文献标识码：B1工程概况薛家营水库位于大同盆地朔州市应县城西北13km处黄花梁脚下，西依黄花岭，北

2、靠左云—砂河公路，南部与东部为桑干河所环绕，是海河流域永定河水系桑干河上游的一座中型旁引水库。薛家营水库由桑干河引水，是应县粮食主要产区——臧寨乡的唯一水源，是一座以农业灌溉为主，兼有养鱼、旅游等综合效益的中型水库。水库始建于1971年，1974年开始受益。薛家营水库枢纽工程由大坝、南、北放水洞、引水渠、进库扬水站四部分组成。原设计正常水位1005.0m，最大库容1200万m3，有效库容1000万m3，最大蓄水面积3.1km2，设计灌溉面积0.33万hm2，控制流域面积21.62km2，为黄土丘陵沟壑区，植被较差。薛家营水库大坝为均质碾压土坝，大坝

3、全长5322m，其中主坝全长1600m，副坝分东、南、西三段,东副坝1835m，南副坝980m，西副坝907m，首尾相接，总长3722m。坝顶宽4.0m，坝顶高程1006.5m，主坝最大坝高10.7m，副坝最大坝高7.5m，主坝上游坝坡在高程1002.0m以上为1:2.5，以下为1:3.0，干砌石护坡；下游坝坡为1:2.5，草皮护坡，999.0m高程以下为贴坡排水工程。主坝坝基上游距坝轴线1.5m筑有黏土截渗槽一道，槽深1.8m，槽底宽2.0m，长200m。副坝上游边坡为1:2.5，干砌石护坡，下游边坡1:2.0，草皮护坡。北放水洞（灌区北干渠首）

4、位于主坝1+200m处。闸室为混凝土结构，后接半圆拱型无压洞，长15.0m，洞身断面尺寸为2m×3m。闸室设2.0m×2.0m平板钢闸门，最大泄量20m3/s。南放水洞（灌区南干渠渠首）位于东副坝南端，闸室为混凝土结构，后接浆砌石半圆拱城门洞型无压洞，洞身段长14.5m，洞身断面尺寸为1m×1.5m。设1.0m×1.0m矩形闸一孔（现已破坏），最大泄量5.0m3/s。薛家营水库引水工程原设计采用接长引水渠（原民生渠）（又称桑北干渠）放水蓄库，设计流量6.0m3/s。近年来，由于上游工业用水增加，引水渠引水量减少，故于1995年兴建了水库进库扬水站，

5、从桑干河提水作为水库第二（补充）水源。薛家营水库的主要效益为：（1）灌溉效益。薛家营水库是灌区的主要供水水源，灌区主要受益范围包括臧寨乡除水磨村以外的15个村，1.72万人。设计灌溉面积0.33万hm2，“三查三定”时核定为有效灌溉面积0.22万hm2。由于存在安全隐患，水库不能高水位运行，实际灌溉面积仅为0.147万hm2。（2）防洪效益。水库下游防洪保护范围区域内有：左—砂国防公路、应—怀公路，距水库12km处有国防飞机场，通往京津500kV超高压线路，应县臧寨乡及怀仁亲和乡18个自然村、4万人、0.547万hm2耕地。此外还有通讯光缆等设施。

6、2水库存在的问题薛家营水库工程兴建于文化大革命时期，未作充分的前期工作，为典型的“三无”工程；同时采取了群众会战的方式，边建设、边蓄水、边受益，因此属“三边”工程。从建库以来存在许多质量问题，主要包括：（1）坝体质量差。坝体的填土密实度过低，探坑取样干密度的算术平均值为14.73kN/m3，大多数达不到设计要求。特别是东副坝，半数以上试样小于14.0kN/m3，试样最低值甚至为12.1kN/m3，同松土无异。（2）坝基渗漏严重。大坝坝基的200m截水槽徒具形式，并未截断主要渗漏层，坝基渗漏量占水库总渗漏量的95%以上，主要渗漏通道为坝基松散覆盖层中

7、的中细砂层。（3）坝基坝体渗透稳定问题。由于坝基存在较强透水层，渗漏严重，坝后已经存在管涌现象；坝体土填筑质量差，在长时间高水位蓄水的情况下，极易引起坝体管涌和下游坝坡滑塌，影响坝体安全。（4）护坡局部损坏。大坝上游干砌石护坡的砂石垫层普遍粒径较大，厚度不够，甚至为零。砌石护坡因冲蚀形成了大面积塌陷；下游坝坡形成了许多冲沟。（5）闸门损坏。（6）民生渠阻断。民生渠接长段已局部阻断，造成目前薛家营水库进库扬水站成为水库的唯一水源。（7）扬水站水泵磨损。根据现场调查发现，水库扬水站四台混流泵泵壳磨损严重，仅靠现场管理人员打补丁维持运行。扬水站主变压器为

8、非节能淘汰产品。3除险加固面对的主要问题薛家营水库工程属典型的“三边工程”（边设计、边勘察、边施工）,施工时对坝址处地质条