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［摘要］鄂托克赛尔水库工程存在较多隐患，经过除险加固左右坝肩帷幕灌浆、完善大坝观测设施、大坝安全自动化监测、溢洪道进水平台改造等工程的实施，使得加固后的水库工程效益显著提高，抵抗洪水等突发性重大事故能力大大增强。
［关键词］水库；除险加固；帷幕灌浆；安全监测；工程质量；运行效果
鄂托克赛尔水库于2000年被确定全国第一批病险水库之一。2001年7月批准立项，于2002年6月开工，工期2年。主要工程项目包括：沿坝轴线对左坝肩和右坝肩布设帷幕形成一道与坝基已存在的灌浆帷幕相接的防渗帷幕；补充和完善大坝观测设施。配套附属工程改造等。本文就除险加固情况做一简单叙述。
1 工程概况
该工程位于博尔塔拉蒙古自治州温泉县境内，大坝座落在博尔塔拉河支流乌尔达克赛河阿合奇水文站下游2.8km处，西距温泉县城约30km，东距博乐市70km。坝址地理坐标为东经81°侣，北纬44°55'。该水库是一座以灌溉为主、兼顾发电、防洪和养殖等综合效益的山区拦河中型水利枢纽。水库由拦河坝、溢洪道、引水泄洪洞及坝后供水系统等工程组成。工程等别为Ⅲ等，永久建筑物为3级。拦河坝为粘土心墙堆石坝，坝顶高程1 261.5m，最大坝高(古河槽)52.5m，坝顶长320m。上游坝坡1:1.9，砼面板护坡；下游坝坡1:1.5，下部为砼网格干砌卵石护坡，上部为六角砼预制块护坡。水库正常蓄水位1258m，相应库容2672.2x104m3。，设计洪水位1258.6m，相应库容2730x1 04m3，校核洪水位1260m，相应库容2990xl04m3，死水位1239.5m，相应库容700x104m3。设计洪水重现期为50年一遇，相应洪峰流量为195m3／s，24小时洪量636x104m3；校核洪水重现期为1000年一遇加20％安全保证值，相应洪峰流量为512.4m3／s，24小时洪量1189.2x104m3。泄水洞在右岸山体内，洞型为内径2.5m的圆形压力洞，洞身长303m，最大泄水量68.24m3／s。开敞式溢洪道设置在左岸鞍形垭口处，堰顶高程1258.0m，溢洪道净宽26m，长度152m，纵坡1:5，均为岩石中开凿，最大过流能力80.64m3／s。
2 工程存在的主要问题
2.1 水库加固前原状。该水库于1988年开工建设，1996年基本完工，同年10月通过大坝阶段性验收，1997年10月自治区有关部门进行了竣工验收。这期间，经博州人民政府批准，于1 996年1 2月25日开始蓄水试运行。
1998年7月1日下午达到蓄水以来的最高水位1247.45m，相应的库容为1330.16万m3；1998年7月1日～7月14日库水位逐渐回落至1237.60m；1998年7月15日～7月21日上午12时库水位又迅速升至1247.30m。1998年7月21日上午12时水库工作人员在对坝体测压管进行检查时听到坝后水流声，并发现大坝后0+173.2m、高程1227.17m处(据左坝肩边缘10m、高出排水棱体11 m)有水流溢出且水流清澈。
2.2 工程存在的主要问题。①由于大坝防渗体系不完善，形成绕坝渗漏，影响大坝安全，造成水库不能正常蓄水，溢洪道不能发挥其泄洪功能，防洪标准低。目前仅靠输水洞(最大泄洪能力为68.24m3/s)来完成水库放水和防洪任务。因此，大坝的抗洪能力远达不到设计和规范要求。②坝肩渗漏严重，如不进行防渗加固，则大坝会出现新的渗透破坏。③大坝观测设施不健全，不能科学准确地反映大坝的运行状况，给大坝安全运行管理带来不便。④坝体测压管水位偏高，高于设计浸润线，说明大坝安全系数减小。建议对大坝进行钻探，补做常规土工实验，校核大坝安全系数。
3 除险加固措施
根据鄂托克赛尔水库工程存在的问题，除险加固主要任务是对存在的不安全因素的大坝防渗体系进行帷幕灌浆加固；完善大坝观测设施及实施自动化监测；对大坝粘土心墙做勘探试验；右坝肩山体喷锚支护；改造溢洪道的进水口等附属工程。
3.1 大坝基础帷幕灌浆。鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的主要目的是截断两坝肩与坝基基岩中的渗漏通道，这些渗漏通道主要是深度20～30m之间的风化裂隙和F6断层影响带的构造裂隙连通形成的导水通道。考虑到大坝及附属设施已经建成，帷幕灌浆设计遵循的总体原则是：①尽量不影响大坝已有设施；②帷幕灌浆场地施工方便；③防渗帷幕灌浆的范围，左断应超出F6断层影响带西界3m以上，即0+000为起点至桩号0+411m桩号，总计全长411m。
帷幕灌浆主要从以下几个方面进行：
3.1.1 左坝肩。帷幕灌浆的轴线从大坝桩号0+181m开始，至桩号0+000处，全长181m。
3.1.2 右坝肩。为了防止浇坝渗漏，向山体内将灌浆的深度40m。右坝肩帷幕灌浆范围自0+265-0+411m，全长146m，该段在施工期0+265～0+410m段已进行了帷幕灌浆防渗处理，灌浆孔深入基岩15m，帷幕轴线位于坝轴线上游2 25m，本次设计防渗帷幕结合前次灌浆在坝轴线上游0.75m处设置两排帷幕，排距1.5m。帷幕深度以q值不大于5Lu，为控制标准，前排帷幕与原坝肩灌浆帷幕轴线距离为1.5m，两排帷幕孔距均为2.Om，共计122个灌浆孔。选择本次布置的帷幕灌浆孔的17个序孔为先导孔，逐段进行单点法压水实验。若最底部试段的q>5Lu，则需增加孔深，直至q≤5Lu为止。
3.2 完善大坝观测设施及实施自动化监测。结合鄂托克赛尔水库管理现代化的需要，增加大坝自动化监测并提高管理水平，增加水库水情预报系统，完善大坝测压管布局。①建设水库水文监测系统。实时监测入库水文站的水位、雨量、气温、计算出入库流量。实时监测库区水位变化情况，建立库区水位与水库容量的关系函数，并将各项数据送至水库中心管理站并传送到博河流域管理处。②建设水库坝顶、工作闸门视频监视系统。安装视屏监视器并将视频信号实时传送至水库中心管理站的电视监视系统中。③大坝渗流与变形监测系统。实施大坝表面变形监测(26个表面变形测点、控制点、工作点)即水平、垂直位移监测；实施渗流监测(7个监测断面，37只渗压计，大坝下游左岸及中部设2个量水堰，左中右岸沿渗流方向各设3个测沙孔。)即对坝体渗流压力、绕坝渗流、渗流量及水质监测。并将各项监测数据实时传送至水库中心管理站的电视监视系统中。④水库实时监控中心站。实现实时接收水文监测数据、视频数据。 建立计算机数据处理工作站并安装专用软件进行各类数据的显示、储存、计算、分析。
3.3 增加大坝粘土心墙勘探试验。针对帷幕灌浆施工过程存在着下游排灌浆孔底部心墙粘土含水量增大，甚至存在清水的严重问题，对心墙粘土钻探取样，分别作掏水试验和土样土力学试验，检查分析心墙是否存在隐患，以期确定隐患类型和存在部位。
在钻孔灌浆存在问题的孔位布置7个试验孔，并且在粘土心墙底部作掏水试验。试验结果为渗透系数在2 32×10～9.66x10-7cm/s，室内渗透试验渗透系数在6.80x10-7～9.98x10.7cm/s。击实试验结果最优含水量16.7～18.1％，最大干容重为171～176g/cm3。压实度试验结果为干容重在1.44～1.74g/cm3,压实度为0.84～0.99。
3.4 配套附属改造工程。①对右坝肩至水库输水洞检修闸岸边山体进行喷锚支护2180m2。②水库输水洞检修闸工作栈桥钢筋砼立柱进行改造加固。③左岸溢洪道进水平台高程由原来1258.40m降低为1 258.0，从而增大溢洪道的泄洪能力。
4 工程质量
4.1 帷幕灌浆检查孔。通过左右坝肩单位工程23个检查孔压水实验，结果表明：191段压水实验值，透水率大于3吕容仅有一段，最大透水率3.96吕容，符合技术指标及规范。岩芯裂隙水泥结石明显，灌浆起到一定效果。
4.2 工程质量评定。鄂托克赛尔水库除险加固工程划分为3个单位工程，14个分部工程。其中帷幕灌浆孔完成单元工程337个，合格率100％，优良率91％；观测孔、勘探试验孔27个，合格率100％，优良率95％。
5 工程运行效果
在库水位1247m时，坝后渗流量除险加固灌浆前后分别为50.4L/s和330.357L/s，减少渗漏量20.043L/s，减少39.8％。
2004年2月～4月，即完成左右坝肩帷幕灌浆后，在库水位达到1255m时，且稳定近80天情况下，坝后最大渗漏量37.08L/s，稳定渗漏量为32.3L/s，坝后渗漏量明显减少，灌浆效果显著。
在左坝肩下游绕坝岩石渗漏逸水点(明排渠)，在灌浆前，逸水点高程范围1209～1213m，且出水点呈面、线流；2002-2003年实施帷幕灌浆后，逸水点高程范围1209～1210m，逸水点起点位置向下游移动20m左右，逸水点呈分散渗漏，帷幕灌浆起到一定效果。
在库水位1247m时，左坝肩0+97、0+102测压孔水位较灌浆前降低6～13m，在2004年2月～4月，即完成左右坝肩帷幕灌浆后，在库水位达到1255m时，0+97、0+102测压孔水位较灌浆前98年1247m库水位仍降低1～3m；右坝肩及坝体测压管水位略有降低，变化不明显。
大坝变形观测值，即沉降最大值基本稳定在39cm，无明显增大趋势；每年水平位移值范围1～3mm。
鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的完工，将大大提高蓄水能力，水库调蓄库容从1100万方增加到2400万方，增大兴利库容1300万方；可彻底解决7万亩的春旱问题，增加灌溉面积5万亩，作物增产30％。此外，每年可向博乐市南城城区供水1000～2000万m3，这为刚刚将建成的博乐市新城区民用、工业、生态用水工程提供了有力的保障。
6 结语
鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的实施，基本消除了工程存在的隐患，水库的防洪、灌溉、发电(即将实施)等综合效益的发挥也得到了可靠保证。同时水库的安全系数大大提高，抵御突发性洪水等风险能力大大增强了。
鄂托克赛尔水库除险加固工程已按设计基本完工，管理单位应根据相关规范规程建立健全各项规章制度，充分利用大坝安全监测自动化系统，做好大坝的运行监测和现场巡视检查工作，并对观测资料及时进行整编、分析，为水库今后的安全运行管理提供可靠依据，确保水库安全运行。
［关键词］水库；除险加固；帷幕灌浆；安全监测；工程质量；运行效果
鄂托克赛尔水库于2000年被确定全国第一批病险水库之一。2001年7月批准立项，于2002年6月开工，工期2年。主要工程项目包括：沿坝轴线对左坝肩和右坝肩布设帷幕形成一道与坝基已存在的灌浆帷幕相接的防渗帷幕；补充和完善大坝观测设施。配套附属工程改造等。本文就除险加固情况做一简单叙述。
1 工程概况
该工程位于博尔塔拉蒙古自治州温泉县境内，大坝座落在博尔塔拉河支流乌尔达克赛河阿合奇水文站下游2.8km处，西距温泉县城约30km，东距博乐市70km。坝址地理坐标为东经81°侣，北纬44°55'。该水库是一座以灌溉为主、兼顾发电、防洪和养殖等综合效益的山区拦河中型水利枢纽。水库由拦河坝、溢洪道、引水泄洪洞及坝后供水系统等工程组成。工程等别为Ⅲ等，永久建筑物为3级。拦河坝为粘土心墙堆石坝，坝顶高程1 261.5m，最大坝高(古河槽)52.5m，坝顶长320m。上游坝坡1:1.9，砼面板护坡；下游坝坡1:1.5，下部为砼网格干砌卵石护坡，上部为六角砼预制块护坡。水库正常蓄水位1258m，相应库容2672.2x104m3。，设计洪水位1258.6m，相应库容2730x1 04m3，校核洪水位1260m，相应库容2990xl04m3，死水位1239.5m，相应库容700x104m3。设计洪水重现期为50年一遇，相应洪峰流量为195m3／s，24小时洪量636x104m3；校核洪水重现期为1000年一遇加20％安全保证值，相应洪峰流量为512.4m3／s，24小时洪量1189.2x104m3。泄水洞在右岸山体内，洞型为内径2.5m的圆形压力洞，洞身长303m，最大泄水量68.24m3／s。开敞式溢洪道设置在左岸鞍形垭口处，堰顶高程1258.0m，溢洪道净宽26m，长度152m，纵坡1:5，均为岩石中开凿，最大过流能力80.64m3／s。
2 工程存在的主要问题
2.1 水库加固前原状。该水库于1988年开工建设，1996年基本完工，同年10月通过大坝阶段性验收，1997年10月自治区有关部门进行了竣工验收。这期间，经博州人民政府批准，于1 996年1 2月25日开始蓄水试运行。
1998年7月1日下午达到蓄水以来的最高水位1247.45m，相应的库容为1330.16万m3；1998年7月1日～7月14日库水位逐渐回落至1237.60m；1998年7月15日～7月21日上午12时库水位又迅速升至1247.30m。1998年7月21日上午12时水库工作人员在对坝体测压管进行检查时听到坝后水流声，并发现大坝后0+173.2m、高程1227.17m处(据左坝肩边缘10m、高出排水棱体11 m)有水流溢出且水流清澈。
2.2 工程存在的主要问题。①由于大坝防渗体系不完善，形成绕坝渗漏，影响大坝安全，造成水库不能正常蓄水，溢洪道不能发挥其泄洪功能，防洪标准低。目前仅靠输水洞(最大泄洪能力为68.24m3/s)来完成水库放水和防洪任务。因此，大坝的抗洪能力远达不到设计和规范要求。②坝肩渗漏严重，如不进行防渗加固，则大坝会出现新的渗透破坏。③大坝观测设施不健全，不能科学准确地反映大坝的运行状况，给大坝安全运行管理带来不便。④坝体测压管水位偏高，高于设计浸润线，说明大坝安全系数减小。建议对大坝进行钻探，补做常规土工实验，校核大坝安全系数。
3 除险加固措施
根据鄂托克赛尔水库工程存在的问题，除险加固主要任务是对存在的不安全因素的大坝防渗体系进行帷幕灌浆加固；完善大坝观测设施及实施自动化监测；对大坝粘土心墙做勘探试验；右坝肩山体喷锚支护；改造溢洪道的进水口等附属工程。
3.1 大坝基础帷幕灌浆。鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的主要目的是截断两坝肩与坝基基岩中的渗漏通道，这些渗漏通道主要是深度20～30m之间的风化裂隙和F6断层影响带的构造裂隙连通形成的导水通道。考虑到大坝及附属设施已经建成，帷幕灌浆设计遵循的总体原则是：①尽量不影响大坝已有设施；②帷幕灌浆场地施工方便；③防渗帷幕灌浆的范围，左断应超出F6断层影响带西界3m以上，即0+000为起点至桩号0+411m桩号，总计全长411m。
帷幕灌浆主要从以下几个方面进行：
3.1.1 左坝肩。帷幕灌浆的轴线从大坝桩号0+181m开始，至桩号0+000处，全长181m。
3.1.2 右坝肩。为了防止浇坝渗漏，向山体内将灌浆的深度40m。右坝肩帷幕灌浆范围自0+265-0+411m，全长146m，该段在施工期0+265～0+410m段已进行了帷幕灌浆防渗处理，灌浆孔深入基岩15m，帷幕轴线位于坝轴线上游2 25m，本次设计防渗帷幕结合前次灌浆在坝轴线上游0.75m处设置两排帷幕，排距1.5m。帷幕深度以q值不大于5Lu，为控制标准，前排帷幕与原坝肩灌浆帷幕轴线距离为1.5m，两排帷幕孔距均为2.Om，共计122个灌浆孔。选择本次布置的帷幕灌浆孔的17个序孔为先导孔，逐段进行单点法压水实验。若最底部试段的q>5Lu，则需增加孔深，直至q≤5Lu为止。
3.2 完善大坝观测设施及实施自动化监测。结合鄂托克赛尔水库管理现代化的需要，增加大坝自动化监测并提高管理水平，增加水库水情预报系统，完善大坝测压管布局。①建设水库水文监测系统。实时监测入库水文站的水位、雨量、气温、计算出入库流量。实时监测库区水位变化情况，建立库区水位与水库容量的关系函数，并将各项数据送至水库中心管理站并传送到博河流域管理处。②建设水库坝顶、工作闸门视频监视系统。安装视屏监视器并将视频信号实时传送至水库中心管理站的电视监视系统中。③大坝渗流与变形监测系统。实施大坝表面变形监测(26个表面变形测点、控制点、工作点)即水平、垂直位移监测；实施渗流监测(7个监测断面，37只渗压计，大坝下游左岸及中部设2个量水堰，左中右岸沿渗流方向各设3个测沙孔。)即对坝体渗流压力、绕坝渗流、渗流量及水质监测。并将各项监测数据实时传送至水库中心管理站的电视监视系统中。④水库实时监控中心站。实现实时接收水文监测数据、视频数据。 建立计算机数据处理工作站并安装专用软件进行各类数据的显示、储存、计算、分析。
3.3 增加大坝粘土心墙勘探试验。针对帷幕灌浆施工过程存在着下游排灌浆孔底部心墙粘土含水量增大，甚至存在清水的严重问题，对心墙粘土钻探取样，分别作掏水试验和土样土力学试验，检查分析心墙是否存在隐患，以期确定隐患类型和存在部位。
在钻孔灌浆存在问题的孔位布置7个试验孔，并且在粘土心墙底部作掏水试验。试验结果为渗透系数在2 32×10～9.66x10-7cm/s，室内渗透试验渗透系数在6.80x10-7～9.98x10.7cm/s。击实试验结果最优含水量16.7～18.1％，最大干容重为171～176g/cm3。压实度试验结果为干容重在1.44～1.74g/cm3,压实度为0.84～0.99。
3.4 配套附属改造工程。①对右坝肩至水库输水洞检修闸岸边山体进行喷锚支护2180m2。②水库输水洞检修闸工作栈桥钢筋砼立柱进行改造加固。③左岸溢洪道进水平台高程由原来1258.40m降低为1 258.0，从而增大溢洪道的泄洪能力。
4 工程质量
4.1 帷幕灌浆检查孔。通过左右坝肩单位工程23个检查孔压水实验，结果表明：191段压水实验值，透水率大于3吕容仅有一段，最大透水率3.96吕容，符合技术指标及规范。岩芯裂隙水泥结石明显，灌浆起到一定效果。
4.2 工程质量评定。鄂托克赛尔水库除险加固工程划分为3个单位工程，14个分部工程。其中帷幕灌浆孔完成单元工程337个，合格率100％，优良率91％；观测孔、勘探试验孔27个，合格率100％，优良率95％。
5 工程运行效果
在库水位1247m时，坝后渗流量除险加固灌浆前后分别为50.4L/s和330.357L/s，减少渗漏量20.043L/s，减少39.8％。
2004年2月～4月，即完成左右坝肩帷幕灌浆后，在库水位达到1255m时，且稳定近80天情况下，坝后最大渗漏量37.08L/s，稳定渗漏量为32.3L/s，坝后渗漏量明显减少，灌浆效果显著。
在左坝肩下游绕坝岩石渗漏逸水点(明排渠)，在灌浆前，逸水点高程范围1209～1213m，且出水点呈面、线流；2002-2003年实施帷幕灌浆后，逸水点高程范围1209～1210m，逸水点起点位置向下游移动20m左右，逸水点呈分散渗漏，帷幕灌浆起到一定效果。
在库水位1247m时，左坝肩0+97、0+102测压孔水位较灌浆前降低6～13m，在2004年2月～4月，即完成左右坝肩帷幕灌浆后，在库水位达到1255m时，0+97、0+102测压孔水位较灌浆前98年1247m库水位仍降低1～3m；右坝肩及坝体测压管水位略有降低，变化不明显。
大坝变形观测值，即沉降最大值基本稳定在39cm，无明显增大趋势；每年水平位移值范围1～3mm。
鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的完工，将大大提高蓄水能力，水库调蓄库容从1100万方增加到2400万方，增大兴利库容1300万方；可彻底解决7万亩的春旱问题，增加灌溉面积5万亩，作物增产30％。此外，每年可向博乐市南城城区供水1000～2000万m3，这为刚刚将建成的博乐市新城区民用、工业、生态用水工程提供了有力的保障。
6 结语
鄂托克赛尔水库除险加固帷幕灌浆工程的实施，基本消除了工程存在的隐患，水库的防洪、灌溉、发电(即将实施)等综合效益的发挥也得到了可靠保证。同时水库的安全系数大大提高，抵御突发性洪水等风险能力大大增强了。
鄂托克赛尔水库除险加固工程已按设计基本完工，管理单位应根据相关规范规程建立健全各项规章制度，充分利用大坝安全监测自动化系统，做好大坝的运行监测和现场巡视检查工作，并对观测资料及时进行整编、分析，为水库今后的安全运行管理提供可靠依据，确保水库安全运行。