马羊山塘除险加固施工图设计的分析与探讨
王高荣 周来灿
【摘要】马羊山塘属山（2）型山塘，因背水坡坝下放水涵管多处渗漏，存在安全隐患及大坝背水坡脚无排水棱体、缺少坝脚、坝址、无上坝道路等原因而需要进行除险加固。除险加固施工图设计中又往往涉及到大坝坝体的防渗处理、放水涵管及涵管渗漏处理、背水坡抗滑及排水棱体处理等，马羊山塘是一个比较典型的需要全面除险加固处理山塘。同时该山塘又属屋顶山塘。故在此作一分析探讨。
【关键词】山塘加固；不明地质；施工方法；分析探讨
1.工程概况
马羊山塘位于上虞市下管镇某村，集雨面积0.062Km2，，正常库容1.2万m3，总常库容1.45万m3，大坝长50.2m，最大坝高13.00m，坝顶宽度5.5～6.2m，溢洪道进口宽3.30m，进口导水墙高度1.00m；是一座以灌溉为主的山（2）山塘；工程等级为Ⅶ等，水工建筑物级别为7级。加固设计未对地质进行勘探；加固方案按《浙江省山塘综合整治技术导则》（试行）规定的方法进行水文水力设计计算，防洪标准为10年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核（屋顶山塘取上限）。该山塘主要存在的问题为：背水坡坝下放水涵管处多处渗漏并存在安全隐患、大坝背水坡脚无排水棱体、缺少坝脚、坝址和无上坝道路差。设计后要求对现有的山塘进行溢洪道进口拓宽为4.00m同时增加防浪墙0.60m。
2.山塘除险加固设计处理方法的分析比较
2.1大坝的除险加固处理。
2.1.1原有大坝因为未能满足《浙江省山塘综合整治技术导则》（试行）的要求，故在原有坝顶高程的基本上对大坝进行适当地加高，并增设防浪墙。因《导则》原则上不允许加高大坝，故设计中只作少量（约0.50m）的整平加高，其它采取增设防浪（0.60m）的方法进行处理，这样既满足设计防洪标准又能减轻大坝自重，同时解决了土方来源的紧张问题。
2.1.2大坝坝坡的处理。因原大坝坝体系人民公社时期建成，坝体内部质量不可能满足现行规范的施工质量要求，坝坡表面一般没有进行处理，为了减少风浪对迎水坡的冲刷、淘刷、滑脚，加固设计中采取了表面砌块石的处理，自上至下分别为30厚干砌石、20厚塘渣垫层、U300无纺布；背水坡为了节省工程造价，采取清坡后植草皮处理，这样做既能使得表面整洁、保持水土不流失，又能在平时管理中及时发现可能出现的渗漏及坝面塌陷。
2.1.3坝脚处理。迎水坡脚，为保证砌石面的完整、不下滑，大方脚采取80*80的C15灌砌石埂脚，这样既固脚又防渗，同时采用灌砌石是防止一般浆砌石时因浆量不到而造成的渗漏，灌石量控制在20%内；背水坡因原有大坝背水坡脚在距正常（1：2）坡脚4m高处变为陡脚，又无排水棱体。本次除险加固设计中对原坡脚仍按1：2进行接长，将接长部分与排水棱体结合一体。表面从上至下依次为30厚砌石理砌、开挖块石或塘渣回填，这样一方面防止大坝脚的坍塌，另一方面增加了排水棱体以降低溢出。
2.2坝体的防渗处理。因原坝施工时的质量缺陷，大坝不同程度地存在一定的渗漏，所以除险加固时一般都会重视坝体的防渗处理这一环节；原大坝内外坡经过计算能满足稳定性要求、少量渗漏情况也不是严重，故只本将本次除险加固设计中对大坝仅采取单排套井黄泥回填的防渗处理；这样可较采用表面黄泥防渗减少较多的黄泥用量，取得相同的防渗效果，同时减少工程费用。
2.3坝下放水涵管的处理。因本工程大坝长仅50.2m，最大坝高有13.00m，如采取重新开挖更换原有放水涵管，整条大坝将被全部开挖，而新填坝体质量示经蓄水运行，难以保证工程安全，也不可能好于原有大坝的质量，故本次的设计在经过综合分析比较后采取封堵原有放水涵管，采用虹吸管的放水方式。因大坝最大高度13.00m，接近虹吸管的最大有效使用高度，故在虹吸管顶高度上作了适当的调整和变动，即将虹吸管埋设在距坝顶1.00m处以降低虹吸管高程，并作好绝水处理，这样做的优点是可避免大范围开挖大坝，也解决大开挖土方的堆放困难，也使施工费用相应试减少、施工工期相应缩短。
2.4溢洪道及导水墙的处理。本工程虽原有溢洪道，但溢洪道宽度不能满足设计溢洪的要求。故对原有溢洪道进口及局部地段进行适当的拓宽、整面，使之满足《导则》的要求并对其底和导水墙进行整砌以满足《导则》的要求的降低造价。
2.5上坝道路及坝顶路面的处理。上坝道路几乎是所有山塘除险加固中都遇到的较大困难，山塘因库容小、远离村庄，大多山塘只有能人行的崎岖山路，远近不一，少则几百米、多则数公里，施工机械上去的可能性基本为零。俗话说：“若要富，先修路”。没有上坝道路就不能除险加固。本工程也不例外，上坝需要开山、拓路约1.0㎞，设计前主管部门针对山塘除险加固中会经常遇到的这个问题，按施工图设计要求已作出较为科学、节约的施工道路开设统一规定，按宽4.00m，填塘渣厚度平均0.40m的要求按实际长度给予计入工程造价补助，这样只需要在设计时作一句话的设计说明就能完成常规需要单独出具设计文件的问题，大大节约了各方资源。坝顶路面问题的设计，《导则》对大坝路面明确地规定了几种不适宜的路面。在既方便上坝又方面坝面检查、行走的前提下，设计上采用5厚泥积小石子和20厚塘渣垫层，这种方法设计的路面能直接发现坝面出现的各种变化情况，同时也在在降底工程费用。
2.6其它施工方法及要求的设计。对于施工中经常会遇到的一些施工说明，在山塘除险加固设计说明中采用了统一的统用说明，施工中过程中遇到的问题、质量控制要求只需要找到相应的条款就能对照作用，这样做可以减少除险加固山塘中设计说明的针对性不强、漏项等问题，可以说是真正地简洁、方便、实用。
3.结束语
3.1我市近几年在进行除险加固的山塘水库，大都建造于建国初期，当时坝体的建筑主要由人工挑抬，人工夯实，土料也主要取自附近的山坡或附近，对质量没有任何明确的要求，也没有施工规范可循；施工时缺少技术、缺少设计和施工资料，使得这些山塘水库经过数十年的运行后普遍出现坝体渗漏等情况；这些山塘水库当时的溢洪道宽度、堰顶及坝顶高程主要凭经验和劳动力及挑筑速度而定，现在加固中的防洪复核雨量资料一般也是查用《浙江省暴雨图集》，防洪标准根据规范查用，所以原有的防洪标准都达不到现有的防洪标准；地质资料空缺，坝身填土的渗透系数大、质量不均匀，砂卵石、坡（洪）积物是大坝的主要填筑料，因此大部分坝坡渗漏，溢洪道不满足行洪要求；坝下石砌涵洞等主要限于当时的经济与物质条件，渗漏和安全隐患几乎座座都是，而放水涵管是山塘水库的主要部分，所以设计时应该慎重考虑大坝的完全开挖与其它方法的施工，如虹吸管、放水隧洞。
3.2大多山塘加固处理中没有地质勘察，也只能凭设计者经验、水平，进行防渗处理。而处理方法将直接关系到工程费用。所以有些山塘除险加固工程中不可避免地会发生一些工程设计变更和坝脚高程暂定的情况。
3.3导则中原则上不允许加高大坝，但不是绝对不允许。设计时应该根据实际情况进行决定。
3.4水利工程的施工工期是有很强的时限性。小型工程只能在本年度汛期结束后到次年的汛期之前这段时间，最多八个月的施工时间，在加固方法选择中，应充分考虑施工的时间，采取多方案比较后进行优化设计，在相同达到目的前提下，尽量减少工程量和施工时间。
3.5工程施工中时常发生与设计中不完全一致的情况，尤其是地下工程部分，在进行工程设计变更时，现场设计人员应当具有较丰富的工程经验，能在工程现场解决设计变更，完善有关变更程序上的手续。
致谢：感谢冯葆蔚对本文的指导。
参考文献
［1］绍兴市水利水电勘测设计院《上虞市下管镇马羊山塘除险加固工程施工图》2012.9.
【摘要】马羊山塘属山（2）型山塘，因背水坡坝下放水涵管多处渗漏，存在安全隐患及大坝背水坡脚无排水棱体、缺少坝脚、坝址、无上坝道路等原因而需要进行除险加固。除险加固施工图设计中又往往涉及到大坝坝体的防渗处理、放水涵管及涵管渗漏处理、背水坡抗滑及排水棱体处理等，马羊山塘是一个比较典型的需要全面除险加固处理山塘。同时该山塘又属屋顶山塘。故在此作一分析探讨。
【关键词】山塘加固；不明地质；施工方法；分析探讨
1.工程概况
马羊山塘位于上虞市下管镇某村，集雨面积0.062Km2，，正常库容1.2万m3，总常库容1.45万m3，大坝长50.2m，最大坝高13.00m，坝顶宽度5.5～6.2m，溢洪道进口宽3.30m，进口导水墙高度1.00m；是一座以灌溉为主的山（2）山塘；工程等级为Ⅶ等，水工建筑物级别为7级。加固设计未对地质进行勘探；加固方案按《浙江省山塘综合整治技术导则》（试行）规定的方法进行水文水力设计计算，防洪标准为10年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核（屋顶山塘取上限）。该山塘主要存在的问题为：背水坡坝下放水涵管处多处渗漏并存在安全隐患、大坝背水坡脚无排水棱体、缺少坝脚、坝址和无上坝道路差。设计后要求对现有的山塘进行溢洪道进口拓宽为4.00m同时增加防浪墙0.60m。
2.山塘除险加固设计处理方法的分析比较
2.1大坝的除险加固处理。
2.1.1原有大坝因为未能满足《浙江省山塘综合整治技术导则》（试行）的要求，故在原有坝顶高程的基本上对大坝进行适当地加高，并增设防浪墙。因《导则》原则上不允许加高大坝，故设计中只作少量（约0.50m）的整平加高，其它采取增设防浪（0.60m）的方法进行处理，这样既满足设计防洪标准又能减轻大坝自重，同时解决了土方来源的紧张问题。
2.1.2大坝坝坡的处理。因原大坝坝体系人民公社时期建成，坝体内部质量不可能满足现行规范的施工质量要求，坝坡表面一般没有进行处理，为了减少风浪对迎水坡的冲刷、淘刷、滑脚，加固设计中采取了表面砌块石的处理，自上至下分别为30厚干砌石、20厚塘渣垫层、U300无纺布；背水坡为了节省工程造价，采取清坡后植草皮处理，这样做既能使得表面整洁、保持水土不流失，又能在平时管理中及时发现可能出现的渗漏及坝面塌陷。
2.1.3坝脚处理。迎水坡脚，为保证砌石面的完整、不下滑，大方脚采取80*80的C15灌砌石埂脚，这样既固脚又防渗，同时采用灌砌石是防止一般浆砌石时因浆量不到而造成的渗漏，灌石量控制在20%内；背水坡因原有大坝背水坡脚在距正常（1：2）坡脚4m高处变为陡脚，又无排水棱体。本次除险加固设计中对原坡脚仍按1：2进行接长，将接长部分与排水棱体结合一体。表面从上至下依次为30厚砌石理砌、开挖块石或塘渣回填，这样一方面防止大坝脚的坍塌，另一方面增加了排水棱体以降低溢出。
2.2坝体的防渗处理。因原坝施工时的质量缺陷，大坝不同程度地存在一定的渗漏，所以除险加固时一般都会重视坝体的防渗处理这一环节；原大坝内外坡经过计算能满足稳定性要求、少量渗漏情况也不是严重，故只本将本次除险加固设计中对大坝仅采取单排套井黄泥回填的防渗处理；这样可较采用表面黄泥防渗减少较多的黄泥用量，取得相同的防渗效果，同时减少工程费用。
2.3坝下放水涵管的处理。因本工程大坝长仅50.2m，最大坝高有13.00m，如采取重新开挖更换原有放水涵管，整条大坝将被全部开挖，而新填坝体质量示经蓄水运行，难以保证工程安全，也不可能好于原有大坝的质量，故本次的设计在经过综合分析比较后采取封堵原有放水涵管，采用虹吸管的放水方式。因大坝最大高度13.00m，接近虹吸管的最大有效使用高度，故在虹吸管顶高度上作了适当的调整和变动，即将虹吸管埋设在距坝顶1.00m处以降低虹吸管高程，并作好绝水处理，这样做的优点是可避免大范围开挖大坝，也解决大开挖土方的堆放困难，也使施工费用相应试减少、施工工期相应缩短。
2.4溢洪道及导水墙的处理。本工程虽原有溢洪道，但溢洪道宽度不能满足设计溢洪的要求。故对原有溢洪道进口及局部地段进行适当的拓宽、整面，使之满足《导则》的要求并对其底和导水墙进行整砌以满足《导则》的要求的降低造价。
2.5上坝道路及坝顶路面的处理。上坝道路几乎是所有山塘除险加固中都遇到的较大困难，山塘因库容小、远离村庄，大多山塘只有能人行的崎岖山路，远近不一，少则几百米、多则数公里，施工机械上去的可能性基本为零。俗话说：“若要富，先修路”。没有上坝道路就不能除险加固。本工程也不例外，上坝需要开山、拓路约1.0㎞，设计前主管部门针对山塘除险加固中会经常遇到的这个问题，按施工图设计要求已作出较为科学、节约的施工道路开设统一规定，按宽4.00m，填塘渣厚度平均0.40m的要求按实际长度给予计入工程造价补助，这样只需要在设计时作一句话的设计说明就能完成常规需要单独出具设计文件的问题，大大节约了各方资源。坝顶路面问题的设计，《导则》对大坝路面明确地规定了几种不适宜的路面。在既方便上坝又方面坝面检查、行走的前提下，设计上采用5厚泥积小石子和20厚塘渣垫层，这种方法设计的路面能直接发现坝面出现的各种变化情况，同时也在在降底工程费用。
2.6其它施工方法及要求的设计。对于施工中经常会遇到的一些施工说明，在山塘除险加固设计说明中采用了统一的统用说明，施工中过程中遇到的问题、质量控制要求只需要找到相应的条款就能对照作用，这样做可以减少除险加固山塘中设计说明的针对性不强、漏项等问题，可以说是真正地简洁、方便、实用。
3.结束语
3.1我市近几年在进行除险加固的山塘水库，大都建造于建国初期，当时坝体的建筑主要由人工挑抬，人工夯实，土料也主要取自附近的山坡或附近，对质量没有任何明确的要求，也没有施工规范可循；施工时缺少技术、缺少设计和施工资料，使得这些山塘水库经过数十年的运行后普遍出现坝体渗漏等情况；这些山塘水库当时的溢洪道宽度、堰顶及坝顶高程主要凭经验和劳动力及挑筑速度而定，现在加固中的防洪复核雨量资料一般也是查用《浙江省暴雨图集》，防洪标准根据规范查用，所以原有的防洪标准都达不到现有的防洪标准；地质资料空缺，坝身填土的渗透系数大、质量不均匀，砂卵石、坡（洪）积物是大坝的主要填筑料，因此大部分坝坡渗漏，溢洪道不满足行洪要求；坝下石砌涵洞等主要限于当时的经济与物质条件，渗漏和安全隐患几乎座座都是，而放水涵管是山塘水库的主要部分，所以设计时应该慎重考虑大坝的完全开挖与其它方法的施工，如虹吸管、放水隧洞。
3.2大多山塘加固处理中没有地质勘察，也只能凭设计者经验、水平，进行防渗处理。而处理方法将直接关系到工程费用。所以有些山塘除险加固工程中不可避免地会发生一些工程设计变更和坝脚高程暂定的情况。
3.3导则中原则上不允许加高大坝，但不是绝对不允许。设计时应该根据实际情况进行决定。
3.4水利工程的施工工期是有很强的时限性。小型工程只能在本年度汛期结束后到次年的汛期之前这段时间，最多八个月的施工时间，在加固方法选择中，应充分考虑施工的时间，采取多方案比较后进行优化设计，在相同达到目的前提下，尽量减少工程量和施工时间。
3.5工程施工中时常发生与设计中不完全一致的情况，尤其是地下工程部分，在进行工程设计变更时，现场设计人员应当具有较丰富的工程经验，能在工程现场解决设计变更，完善有关变更程序上的手续。
致谢：感谢冯葆蔚对本文的指导。
参考文献
［1］绍兴市水利水电勘测设计院《上虞市下管镇马羊山塘除险加固工程施工图》2012.9.
