论文部分内容阅读
摘要：截至目前，全县共有山塘水库6522座，其中屋顶及重要山塘142座，山塘总蓄水量为1163万m3。本文通过分析屋顶山塘存在的问题、山塘治理建设过程中的设计思路和施工管理中应该注意的问题，进行简要的总结，期望通过屋顶山塘整治过程 ，确保山塘日常安全运行和防汛防台工作的安全。
关键词： 天台县 现状 加固设计
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、屋顶山塘存在的主要问题
山塘绝大多数建于上世纪五十年代末到七十年代初,主要表现在以下几个方面：
1.1工程结构设施不完整。
1.1.1坝体结构存在的问题:
坝体断面结构单薄,部分坝体坝顶宽度少于3.0m,坝坡陡于1:1, 坝高不足，有较多山塘内外坡裸土外露且杂草丛生，迎水面坝坡无砌石护坡, 无砌石反滤层等护坡结构。
坝体防渗土料由于都是采用人工挖运的方式，一是土质达不到质量要求，土料粘粒及最优含水率控制不到位，造成土料渗透系数偏大。二是压实度不够，采用滚筒式碾压强度从地勘资料来看一般都在0.85～0.90之间,达不到要求，造成质量安全隐患。
80%以上坝体存在着不同程度渗漏水现象，且坝体与基础接触面因当时施工处理不到位，渗水现象较为普遍，并且坝体草木生長茂盛,与周边山体连为一体，防汛检查不易发现渗漏塌陷等问题。
1.1.2溢洪道问题: 溢流设施不配套, 泄洪断面不足,且形状不规则, 边坡过陡易发生崩塌或者无导墙与无底板护砌易受冲刷等。绝大部分溢洪道导墙为干砌块石挡墙, 与大坝防渗体连接时无防渗齿墙;部分导墙基础座落在坝体土上;出现了导墙渗漏水现象; 部分溢洪道尾水直接冲击坝脚。
1.1.3输水涵管及启闭设备存在的问题:绝大部分涵管为坝下涵管,涵管结构是缸管或砌石拱涵, 部分涵管座落在土基上或部分在岩基上部分在土基上, 防渗性差,部分涵管出口渠道横跨坝脚,渠道要漏水,抬高了坝体浸润线, 降低了坝体土的抗剪强度。
1.2基础资料不全。
由于历史原因, 绝大多数小型水库山塘现存基本资料缺乏, 有的图纸与实际出入较大, 大坝的纵横断面图不完善, 甚至连坝型都搞不清, 极为普遍的是地质资料的严重匮乏, 给水库的正常运行管理、维修养护带来不便。
1.3三防预案不够完善, 落实不到位。
屋顶山塘一旦出险, 将对下游居民生命财产安全带来极大威胁, 因此其制定的预案必需细化、周到, 具有较强的可操作性。从现有的情况来看, 往往是未落到实处, 对撤退路线、转移对象、地点不够明朗, 并且宣传力度不够,对广大村民未能广而告之, 抢险救灾方案也不甚具体。
二 、屋顶山塘除险加固设计方案及要求
2.1大坝坝体部分除险加固设计。
坝顶设计高程应高出设计洪水位0.5m,且不低于校核洪水位,坝顶一般设80cm高浆砌块石或砼防浪墙。坝顶宽度不少于3.0m，坝上游大方脚位置因山塘年份久远，一般均有不同程度淤泥淤积，淤泥层较浅直接挖除砌筑大方脚，淤泥层较厚可抛填块石基础后再砌筑大方脚。土石坝坝高大于15m,上游坝坡不能少于1:2.25,下游坝坡不少于1:2.0;土石坝坝高在5～15m,上游坝坡不能少于1:2.0,下游坝坡不少于1:1.75。坝坡需平整，上游坡面护坡形式应采用30cm厚的干砌块石护坡或15cm厚预制混凝土板（块）进行全坡面护砌，下垫15cm厚的碎石垫层，下游坡面护坡形式应采用C20砼框格草皮护坡。下游坝脚应设排水反滤体，根据实际地形与需要可以考虑贴坡排水反滤与棱体排水反滤两种方式。坝坡土石挖填方量在设计时,尽量做到挖填平衡,减小外运土方量,节约工程投资。坝体与山坡交接处设排水沟。绿化应在坝下管理范围内综合考虑，坝址区无明显隆起，白蚁危害地区应结合整治工程进行白蚁防治，经整治后的坝体表面及坝基无明显的渗漏现象。
2.2坝体与坝基防渗处理：
一般坝体防渗采用粘土斜墙加固、套井回填处理。粘土斜墙加固防渗一定要掌握好粘土质量以及碾压压实度，上游齿槽必须开挖至相对不透水层或者基岩弱风化层；粘土冲抓套井回填一般设计单排孔,孔径为1.1m,相邻两孔中心孔距为0.75～0.8m,孔底高程控制在弱风化基岩表层,没有岩基层的控制在坝脚地面线以下2～3m。套井每层铺土厚度在30cm,每层夯击次数不少于20次,在与溢洪道导墙交接处应控制夯击高度,预防导墙开裂。回填粘土要求：塑性指数Lp>17，粘粒含量≥30%～40%，有机质含量<2%，水溶盐含量<3%，回填夯实指标：压实度0.95，粘土压实后渗透系数<1×10-5cm/s。
坝基防渗采用灌浆处理，灌浆施工方法：灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm，孔深符合设计规定；实际孔位、孔深应有记录；先钻坝体孔并下套管至基岩接触处，接触段入岩深度小于2.0m，进行接触灌浆，待凝后再钻基岩孔，采用自下而上进行灌浆；水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；灌浆压力接触灌浆采用自重灌浆，坝基岩体灌浆按孔口0.3MPa控制；灌浆先用稀浆，当某级浆液灌注入量达300L以上或灌浆时间达30min时，灌浆压力和注入率无显著变化时，改浓一级浆液。在最大设计灌浆压力下，注入率不大于1L/min，继续灌注30min后可结束灌浆。坝基岩体段灌浆孔采用全孔灌浆封孔法封孔，坝体段采用直径2～3cm，含水量适中的粘土球分层回填捣实。
2.3溢洪道处理：
确定正常蓄水位，核算溢洪道宽度是否满足泄洪要求，如若不满足，需拓宽溢洪道宽度，结合对坝顶不加高原则，确定溢洪道宽度，再对溢洪道两侧导水墙进行砌筑，溢洪道导墙高度应高于泄流水面线50cm以上，靠坝体侧宜采用砼挡墙与浆砌块石挡墙，且与坝轴线交接处应设置砼齿墙；靠山体侧，山体较完整可以考虑采用砼衬砌护坡，基岩裸露，可不做处理，利用天然基岩面。溢洪道底板需进行砼衬砌，以利于泄洪。溢洪道出口远离坝脚并与下游泄水建筑相连接。
2.4坝下涵洞处理。
大坝放水涵管处理方式浙江省各地区均有差异，就我县而言，主要采用三种处理方式：
2.4.1坝体开挖重新铺设涵管
开挖坝体铺设涵管处理方式适用于原涵管堵塞，且为炼瓦管，针对坝体高度一般不高于5m坝型，否则设计坝体开挖面较大。2.4.2原涵管内插PE涵管
内插PE涵管处理方式适用于原涵管还能使用，但是存在局部渗水，且坝体高度高于5m以上的坝型。具体步骤：根据原涵管大小，内插一根小于原涵管尺寸PE管，然后在原涵管进出口分别用C20砼进行封堵，砼堵头长约50cm，堵头内预埋φ50灌浆(排气)管,为便于排气，注意灌浆(排气)管应预埋在堵头顶部。封堵头混凝土达到70%设计强度后，对涵管采用回填灌浆进行封堵，浆液采用水泥砂浆，水灰比可0.5～0.6，掺砂量不得大于水泥重量的200%，涵管回填灌浆先在下游端进行，上游留孔用于排气，当上游排气孔流出浓浆后，封堵上游孔，直至灌浆压力至0.2Mpa。在规定压力条件下灌浆孔停止吸浆后，延续灌注10min，即可停止灌浆；灌浆孔灌浆完毕，应使用干硬性水泥砂浆浆钻孔封堵密实，孔口压抹齐平。
2.4.3非开挖铺管
非开挖铺管涵管处理方式适用于大坝两侧山体较完整，且原涵管堵塞，坝体高度大于5m坝型。非开挖铺管施工：非开挖铺管在山塘放空后后进行。山塘放空后，根据地形、地质情况确定进出口位置和高程，再在大坝下游侧向上游侧钻导向孔，导向孔打通后，再一边向外扩孔，一边铺设PE管。完成铺管后，需对老涵管进行封堵施工：首先对原涵洞进、出口浇筑50cm长C20砼堵头，并在堵头顶部埋设φ50灌浆管（排气管）。堵头混凝土达到70%设计强度后，对涵管采用回填灌浆进行封堵，浆液采用水泥砂浆，水灰比可为0.5～0.6，掺砂量不得大于水泥重量的200%。
结束语
山塘水库除险加固一直是水利部门的一项非常重要的工作，意义深远，责任重大，任务艰巨。积极探索通过信息化手段实现远程监管，缓解山塘点多、面广、量大等管理压力，确保山塘日常安全运行和防汛防台工作的安全。
参考文献：1.《浙江省山塘综合整治技术导则》
2.《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）
关键词： 天台县 现状 加固设计
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、屋顶山塘存在的主要问题
山塘绝大多数建于上世纪五十年代末到七十年代初,主要表现在以下几个方面：
1.1工程结构设施不完整。
1.1.1坝体结构存在的问题:
坝体断面结构单薄,部分坝体坝顶宽度少于3.0m,坝坡陡于1:1, 坝高不足，有较多山塘内外坡裸土外露且杂草丛生，迎水面坝坡无砌石护坡, 无砌石反滤层等护坡结构。
坝体防渗土料由于都是采用人工挖运的方式，一是土质达不到质量要求，土料粘粒及最优含水率控制不到位，造成土料渗透系数偏大。二是压实度不够，采用滚筒式碾压强度从地勘资料来看一般都在0.85～0.90之间,达不到要求，造成质量安全隐患。
80%以上坝体存在着不同程度渗漏水现象，且坝体与基础接触面因当时施工处理不到位，渗水现象较为普遍，并且坝体草木生長茂盛,与周边山体连为一体，防汛检查不易发现渗漏塌陷等问题。
1.1.2溢洪道问题: 溢流设施不配套, 泄洪断面不足,且形状不规则, 边坡过陡易发生崩塌或者无导墙与无底板护砌易受冲刷等。绝大部分溢洪道导墙为干砌块石挡墙, 与大坝防渗体连接时无防渗齿墙;部分导墙基础座落在坝体土上;出现了导墙渗漏水现象; 部分溢洪道尾水直接冲击坝脚。
1.1.3输水涵管及启闭设备存在的问题:绝大部分涵管为坝下涵管,涵管结构是缸管或砌石拱涵, 部分涵管座落在土基上或部分在岩基上部分在土基上, 防渗性差,部分涵管出口渠道横跨坝脚,渠道要漏水,抬高了坝体浸润线, 降低了坝体土的抗剪强度。
1.2基础资料不全。
由于历史原因, 绝大多数小型水库山塘现存基本资料缺乏, 有的图纸与实际出入较大, 大坝的纵横断面图不完善, 甚至连坝型都搞不清, 极为普遍的是地质资料的严重匮乏, 给水库的正常运行管理、维修养护带来不便。
1.3三防预案不够完善, 落实不到位。
屋顶山塘一旦出险, 将对下游居民生命财产安全带来极大威胁, 因此其制定的预案必需细化、周到, 具有较强的可操作性。从现有的情况来看, 往往是未落到实处, 对撤退路线、转移对象、地点不够明朗, 并且宣传力度不够,对广大村民未能广而告之, 抢险救灾方案也不甚具体。
二 、屋顶山塘除险加固设计方案及要求
2.1大坝坝体部分除险加固设计。
坝顶设计高程应高出设计洪水位0.5m,且不低于校核洪水位,坝顶一般设80cm高浆砌块石或砼防浪墙。坝顶宽度不少于3.0m，坝上游大方脚位置因山塘年份久远，一般均有不同程度淤泥淤积，淤泥层较浅直接挖除砌筑大方脚，淤泥层较厚可抛填块石基础后再砌筑大方脚。土石坝坝高大于15m,上游坝坡不能少于1:2.25,下游坝坡不少于1:2.0;土石坝坝高在5～15m,上游坝坡不能少于1:2.0,下游坝坡不少于1:1.75。坝坡需平整，上游坡面护坡形式应采用30cm厚的干砌块石护坡或15cm厚预制混凝土板（块）进行全坡面护砌，下垫15cm厚的碎石垫层，下游坡面护坡形式应采用C20砼框格草皮护坡。下游坝脚应设排水反滤体，根据实际地形与需要可以考虑贴坡排水反滤与棱体排水反滤两种方式。坝坡土石挖填方量在设计时,尽量做到挖填平衡,减小外运土方量,节约工程投资。坝体与山坡交接处设排水沟。绿化应在坝下管理范围内综合考虑，坝址区无明显隆起，白蚁危害地区应结合整治工程进行白蚁防治，经整治后的坝体表面及坝基无明显的渗漏现象。
2.2坝体与坝基防渗处理：
一般坝体防渗采用粘土斜墙加固、套井回填处理。粘土斜墙加固防渗一定要掌握好粘土质量以及碾压压实度，上游齿槽必须开挖至相对不透水层或者基岩弱风化层；粘土冲抓套井回填一般设计单排孔,孔径为1.1m,相邻两孔中心孔距为0.75～0.8m,孔底高程控制在弱风化基岩表层,没有岩基层的控制在坝脚地面线以下2～3m。套井每层铺土厚度在30cm,每层夯击次数不少于20次,在与溢洪道导墙交接处应控制夯击高度,预防导墙开裂。回填粘土要求：塑性指数Lp>17，粘粒含量≥30%～40%，有机质含量<2%，水溶盐含量<3%，回填夯实指标：压实度0.95，粘土压实后渗透系数<1×10-5cm/s。
坝基防渗采用灌浆处理，灌浆施工方法：灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm，孔深符合设计规定；实际孔位、孔深应有记录；先钻坝体孔并下套管至基岩接触处，接触段入岩深度小于2.0m，进行接触灌浆，待凝后再钻基岩孔，采用自下而上进行灌浆；水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；灌浆压力接触灌浆采用自重灌浆，坝基岩体灌浆按孔口0.3MPa控制；灌浆先用稀浆，当某级浆液灌注入量达300L以上或灌浆时间达30min时，灌浆压力和注入率无显著变化时，改浓一级浆液。在最大设计灌浆压力下，注入率不大于1L/min，继续灌注30min后可结束灌浆。坝基岩体段灌浆孔采用全孔灌浆封孔法封孔，坝体段采用直径2～3cm，含水量适中的粘土球分层回填捣实。
2.3溢洪道处理：
确定正常蓄水位，核算溢洪道宽度是否满足泄洪要求，如若不满足，需拓宽溢洪道宽度，结合对坝顶不加高原则，确定溢洪道宽度，再对溢洪道两侧导水墙进行砌筑，溢洪道导墙高度应高于泄流水面线50cm以上，靠坝体侧宜采用砼挡墙与浆砌块石挡墙，且与坝轴线交接处应设置砼齿墙；靠山体侧，山体较完整可以考虑采用砼衬砌护坡，基岩裸露，可不做处理，利用天然基岩面。溢洪道底板需进行砼衬砌，以利于泄洪。溢洪道出口远离坝脚并与下游泄水建筑相连接。
2.4坝下涵洞处理。
大坝放水涵管处理方式浙江省各地区均有差异，就我县而言，主要采用三种处理方式：
2.4.1坝体开挖重新铺设涵管
开挖坝体铺设涵管处理方式适用于原涵管堵塞，且为炼瓦管，针对坝体高度一般不高于5m坝型，否则设计坝体开挖面较大。2.4.2原涵管内插PE涵管
内插PE涵管处理方式适用于原涵管还能使用，但是存在局部渗水，且坝体高度高于5m以上的坝型。具体步骤：根据原涵管大小，内插一根小于原涵管尺寸PE管，然后在原涵管进出口分别用C20砼进行封堵，砼堵头长约50cm，堵头内预埋φ50灌浆(排气)管,为便于排气，注意灌浆(排气)管应预埋在堵头顶部。封堵头混凝土达到70%设计强度后，对涵管采用回填灌浆进行封堵，浆液采用水泥砂浆，水灰比可0.5～0.6，掺砂量不得大于水泥重量的200%，涵管回填灌浆先在下游端进行，上游留孔用于排气，当上游排气孔流出浓浆后，封堵上游孔，直至灌浆压力至0.2Mpa。在规定压力条件下灌浆孔停止吸浆后，延续灌注10min，即可停止灌浆；灌浆孔灌浆完毕，应使用干硬性水泥砂浆浆钻孔封堵密实，孔口压抹齐平。
2.4.3非开挖铺管
非开挖铺管涵管处理方式适用于大坝两侧山体较完整，且原涵管堵塞，坝体高度大于5m坝型。非开挖铺管施工：非开挖铺管在山塘放空后后进行。山塘放空后，根据地形、地质情况确定进出口位置和高程，再在大坝下游侧向上游侧钻导向孔，导向孔打通后，再一边向外扩孔，一边铺设PE管。完成铺管后，需对老涵管进行封堵施工：首先对原涵洞进、出口浇筑50cm长C20砼堵头，并在堵头顶部埋设φ50灌浆管（排气管）。堵头混凝土达到70%设计强度后，对涵管采用回填灌浆进行封堵，浆液采用水泥砂浆，水灰比可为0.5～0.6，掺砂量不得大于水泥重量的200%。
结束语
山塘水库除险加固一直是水利部门的一项非常重要的工作，意义深远，责任重大，任务艰巨。积极探索通过信息化手段实现远程监管，缓解山塘点多、面广、量大等管理压力，确保山塘日常安全运行和防汛防台工作的安全。
参考文献：1.《浙江省山塘综合整治技术导则》
2.《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）