第一章 1999年前的歷次應急加固工程

第一節 鋪蓋裂縫處理工程

黃壁莊水庫副壩位于右岸二級階地上，壩基覆蓋層厚達40米以上，上部6～8米為黏性土層，以下為細砂、中砂、粗砂，下部15～20米為砂礫卵石層。滲流控制措施采用上游鋪蓋和下游排水溝及減壓井。1961年蓄水位達115米以后，即在上游鋪蓋發現裂縫和塌坑多處。特別是經過1963年汛期大水，于1964年檢查，鋪蓋發生很多裂縫，總長達6355米，雖經過處理，但之后歷年仍不斷發生裂縫。據統計共發生鋪蓋裂縫11次。幾十年來，對已發現的裂縫絕大部分都進行了開挖回填處理，對部分接近壩腳的裂縫進行了灌漿處理等。

一、1964年副壩鋪蓋裂縫處理情況

遭遇1963年大洪水后，1964年汛前庫水位下降到110米以下時，大批裂縫出露，裂縫在樁號0+300～5+560范圍內均有分布，發現裂縫總長6355米，多在上游壩腳500米范圍內，自此開始第一次對副壩壩前鋪蓋裂縫進行處理。當時依其重要性，分三批進行了處理。第一批為壩前60米范圍以內的，主要集中在樁號1+000～3+500范圍內；第二批為壩前200米范圍以內的；第三批為壩前200米范圍以外的。對垂直壩軸線或近似垂直壩軸線的裂縫，除進行一般處理外，還每隔30米挖一個3.0米深的截滲槽，將空縫截斷以防串流沖刷。回填伸入壩體的裂縫時，預埋1.5英寸的灌漿管，進行灌漿處理，灌漿材料為1∶4水泥黏土漿，共計裂縫灌漿6處，灌入漿液9625立方米。

二、1990年副壩鋪蓋裂縫處理工程

1988年11月至1989年3月，最高庫水位達到119.55米，庫水位持續超過119米的天數達130天，是建庫以來高水位持續時間最長的一年。1990年5月，為給下游減壓溝翻修創造條件，經省水利廳同意，決定將庫水位降低。當庫水位降到110米以下時，鋪蓋表面又發現了大量裂縫。在樁號0+830～4+320范圍內有較大裂縫164條，總長達5220米。裂縫方向與壩軸線平行、垂直或斜交，大部分裂縫互相連通，相交處鋪蓋表面有塌陷，有44條裂縫延伸至壩腳，有的已深入壩體。多處裂縫為過去處理過的老縫，裂縫頂部覆蓋的松土下沉并充填有淤泥。裂縫表面寬10～40厘米不等，最寬達60厘米。為數較少的新縫，寬2～15厘米，縫深大于1米，無淤積物。此外，在樁號1+600、壩軸上游280米附近還有一個直徑1.1米、深5.88米的塌坑和一個上口為1.6米×2米、深1.8米的塌坑。

根據專家意見，此次仍采用傳統的開挖回填、灌漿方法。所不同的是，截流土塞僅設在垂直壩軸裂縫的靠近壩腳處，而不再沿縫設置，灌漿材料僅采用黏土漿，而不再摻和水泥。為了進一步對鋪蓋防滲進行研究，結合本次裂縫處理，在裂縫密集區 （樁號1+555～1+631）15條裂縫兩側共埋設沉陷標點30個。

副壩鋪蓋裂縫處理

共完成開挖回填裂縫處理134條，總長4475米，開挖土方10069立方米，回填土方12083立方米。鋪松土裂縫處理36條，總長1259米。裂縫灌漿34條，共完成深孔灌漿29孔，淺層灌漿111孔，埋管灌漿191孔，總計331孔，總進尺639米，共灌入泥漿143.87立方米。拆除恢復上游護坡石料451.8立方米，塑料薄膜試驗處理裂縫60米。

三、1992年副壩鋪蓋裂縫處理工程

1992年由于氣候干旱，水庫下游用水量較大，當庫水位降到109米以下時，發現鋪蓋有大量裂縫，壩前樁號0+830～4+320共有裂縫109條，總長度2528米，并有串珠狀塌坑123個，其中1990年處理過的舊縫重新開裂的有65條，其長度為1885米，占1990年裂縫總長的36%，伸入壩腳的裂縫19條，占1990年處理總數44條的31%，伸入壩腳的5條新縫長度較短，其中2條位于樁號2+300附近，3條位于3+800以西。

為分析裂縫和塌坑產生的原因和危害，研究處理措施和今后對策，河北省水利廳邀請水利部、全國大壩安全監測中心、水利水電科學研究院、水利部海委等單位專家于5月5—7日在黃壁莊水庫管理處召開了鋪蓋裂縫處理研討會。會議認為，鋪蓋雖然仍有裂縫產生，但與1990年相比，情況有了很大改善，說明1990年的各種處理措施有一定成效，結合副壩壩基的地層結構綜合分析，總的來看，產生的裂縫主要原因并不是滲流破壞，不致影響大壩的安全運用，但由于裂縫的產生削弱了鋪蓋的防滲功能，同時副壩所處地層結構復雜，壩線很長，尚不能排除鋪蓋和壩體地基下面有個別滲漏通道或防滲薄弱地帶的存在。建議根據裂縫不同部位和分布情況區別對待，爭取多種不同方法進行處理，重點是伸入壩體和接近壩腳的裂縫。

裂縫處理工程自5月8日開工，7月10日完工。此次處理，對一般裂縫和伸入壩腳的裂縫，處理方法與1990年相同，對于遠離壩腳的裂縫，僅采用沿縫鋪松土的方法。此外，選擇裂縫較少的Ⅰ區，繼續進行鋪松土，促進自然愈合試驗。共完成裂縫處理53條，總長850.5米，土方開挖1293.8立方米，回填1293.8立方米，蓋帽填筑1390.5立方米。鋪松土面積5250平方米，土方填筑1575立方米，裂縫灌漿38條，灌漿孔127個，灌注泥漿64.48立方米。埋設滲壓計6支，測縫計2支，電纜2000米，開挖電纜溝563米，土方開挖506.7立方米，回填506.7立方米，鋼筋混凝土電纜管66米，鋼筋混凝土澆筑25立方米，觀測室一間14平方米，漿砌石27立方米。總計完成土方8521.8立方米，外購土方3900立方米。

四、1997年副壩鋪蓋裂縫處理工程

副壩鋪蓋裂縫雖然經過了多次處理，但始終沒有得到徹底改善，“96·8”大洪水后，1997年汛前再次對副壩鋪蓋進行檢查，發現有很多裂縫。當庫水位在110米時發現裂縫116條，總長度2963米；當庫水位降至109米時，在幾個區內共發現裂縫220余條，總長度為4982米，其中有32條入壩縫，裂縫上口最寬處達0.7米，單縫最長達190米，部分縫口表面有串珠狀塌坑196個。這些縫大多為交叉縫，但也有出叉縫、平行縫，形狀各異。

1997年成立副壩鋪蓋裂縫指揮部

水庫管理處于3月份組織水庫有關人員配合省水利廳聘請的專家對水庫副壩鋪蓋進行了水下電視監測，經檢查發現，鋪蓋上有明顯裂縫，有的是舊縫重開，有的是新縫，大小長短不一。“96·8”大水后，經省水利廳研究并報省政府批準，請水利部和海委組織專家來現場檢查，大家一致認為副壩鋪蓋裂縫嚴重，單靠水平鋪蓋解決不了水庫的滲漏管涌問題，決定由設計部門進一步研究加固處理方案，今年汛前先作應急處理。隨后將庫水位降低到109米左右，對鋪蓋裂縫進一步檢查研究，并決定在汛前完成鋪蓋裂縫的處理工作。

此次處理，對于入壩縫采取開挖、回填、灌漿、覆蓋和加截水土塞的方法，開挖深度3.0米，回填與原鋪蓋相同性質的土料分層夯實。對開挖槽底部仍有空縫的，進行灌黏土漿處理，上覆土厚0.4米，對沖入壩腳的縫，另加一道深3.0米的截水土塞；對于壩腳90米以內的近壩區縫，采用開挖、回填、灌漿、覆蓋的方法處理。

此次副壩鋪蓋裂縫處理，于5月18日開工，6月6日完工。共完成裂縫處理5469米，完成土方挖填54699立方米，完成灌漿781米，砌石反濾926立方米。在Ⅱ區埋設2支滲壓計、5支測縫計和20個沉陷標點。

第二節 鋪蓋加固及壩后排水設施處理

一、1971年副壩馬山段鋪蓋加固工程

黃壁莊水庫副壩馬山段 （樁號5+300以西）壩后排水暗管工程，曾于1970年春庫水位上升至120.4米時發生塌坑，經分析是由于庫水位的升高，地下水位也升高，上游防滲措施及下游排水措施不足，造成塌坑。提出的處理措施方案是在上游做防滲鋪蓋，下游暗管改建成排水溝。1971年汛前經海河指揮部批準，先做壩前鋪蓋，暗管暫按原設計臨時恢復。鋪蓋樁號5+300～6+340，鋪蓋長度857米，厚度為前端0.5米，末端2米。

工程于1971年1月1日開工，1971年8月11日完工，共完成土方約13萬立方米，砂石料0.37萬立方米，完成投資25.99萬元。此次工程施工中，為防止鋪蓋沖刷，在計三渠渡槽處做漿砌石跌水一座，在舊計三渠缺口處做堆石溢流壩一座。

二、1972年副壩馬山段暗管改建排水溝工程

1971年汛前，經海河指揮部批準在壩前做了鋪蓋，汛后經分析鋪蓋效果，當庫水位較低時，對降低地下水位稍有作用，但隨著庫水位的升高，效果漸不顯著，到庫水位升到116米高程時，做鋪蓋前后的地下水位已接近一致。因此，在1971年汛后，水庫管理處建議將暗管改建成明排水溝和遷移馬山村。

其后又經數次向省領導請示，省領導意見是在保證大壩安全的前提下，又不要為降低地下水位而遷移很多居民。因此，可暫時按原暗管長度，改建排水溝。據此，在計三渠暗管的下游，開挖明排水溝，排水溝的長度與深度均與原暗管相同，對原暗管上的減壓井進行回填處理，在新排水溝上，新打減壓井29眼并對計三渠及壩后公路做相應改線，跨過新排水溝，在新排水溝后與之平行，復入原計三渠；計三渠跨過新排水溝，建渡槽一座。壩后公路經幾次研究后，決定在新排水溝后向西延長，至馬山村與馬山上壩道相接。

1972年5月25日正式開工，同年10月11日告一段落，歷時137天。總計完成暗管開挖375米，挖土方13924立方米，鋪反濾料1425立方米，拆除護坡石及碎石墊層1747立方米，拆除混凝土管363節。計三渠改線360米，開挖土方8464立方米，漿砌石700立方米，澆混凝土7.6立方米。開挖新排水溝357.62米，挖土方26352.6立方米，鋪反濾料3230.7立方米，干砌石1031.2立方米，公路改線258米，暗管、舊排水溝回填及壩后培土48740立方米，擋水小埝填筑477米，填土1190立方米，修建溢流口3座，漿砌塊石30立方米。

三、1974年副壩馬山段排水溝和壩后壓坡工程

1973年9月17日庫水位上升到117.22米時，在新排水溝樁號5+500附近發生了管涌，并帶出一些細顆粒土料，管涌堆土直徑達60厘米，當時采取了反濾料壓蓋措施，制止了管涌擴大，但流出的水中仍夾帶一些細顆粒土料。9月23日庫水位達117.75米時，樁號5+600（計三渠渡槽穿過排水溝處）附近，以及9月25日在樁號5+550附近，相繼發生管涌，經多次壓蓋反濾料才被制止。10月1日庫水位118.09米時，在樁號5+620處溝底發生管涌，10月2日管涌處堆沙直徑2.0米，10月3日堆沙直徑達3.0米，10月4日排水溝上游坡發現直徑1.0米塌坑，10月8日計三渠渡槽西端（樁號5+600左右）排水溝護坡塊石發生變形，于9日上午渡槽發生沉陷至中午渡槽坍塌，當日庫水位119.31米，渡槽處發生沉陷，直徑3.0米，深1.0米左右。問題發生后，省委及各級領導非常重視，立即采取以下措施進行搶險。一是降低庫水位至117.2米；二是清除排水溝中淤泥，管涌處用反濾料壓蓋；三是在原減壓井中抽水，強迫降低地下水位。采取上述措施后險情雖有好轉，但根本問題并未解決，小的管涌仍不斷發生。

1974年4月河北省根治海河指揮部勘測設計院和黃壁莊水庫管理處共同編制出 《黃壁莊水庫1974年度汛工程設計》。經省根治海河指揮部批復，1974年黃壁莊水庫開始實施度汛工程，包括副壩馬山段原排水溝改建、壩后壓坡、上游修建攔淤壩、鋪蓋加固及裂縫處理、石浪澗溝截彎取直、新建排水溝、副壩上游塊石護坡混凝土灌縫、非常溢洪道尾渠局部開挖等項目。該項工程分兩期進行，前期從5月1日至6月20日，完成了除新排水溝以外的全部任務，后期6月30日至7月16日全部竣工。共完成土石方開挖88.24萬立方米，土方填筑11.78萬立方米，反濾料及碎石墊層1.69萬立方米，石渣護坡0.50萬立方米，干砌塊石0.29萬立方米，護坡混凝土灌漿0.11萬立方米，鋪蓋夯實1.59萬平方米，總投資105.62萬元。

四、1981年副壩加固工程

黃壁莊水庫副壩漏水嚴重，雖經多次處理，始終未得到解決，多年來一直帶病運用，對水庫安全影響很大。1981年經水利部批準、省委同意，將這項工程列為大型水庫加固工程。主要項目：石浪澗溝改建 （包括新道上的1座橋，2座跌水），馬山鋪蓋加固，馬鞍山壩段鋪蓋加固，馬山壩后集水坑排水管埋設等。

馬山鋪蓋位于副壩A軸樁號4+520～6+120范圍內，共填筑鋪蓋31塊，拆除副壩護坡3段（系填筑鋪蓋占壓位置），拆除干砌塊石護岸一段 （系填筑鋪蓋占壓位置），在鋪蓋填筑完成后重新進行了砌護，并在樁號5+965～6+120新做一段干砌塊石護岸。

左壩頭鋪蓋位置在樁號0+417～1+027、1+416～1+476范圍內，共填筑鋪蓋18塊。

石浪澗溝改建工程包括新溝開挖、小堤填筑及砌護、公路橋及上下游跌水和溝坡局部護砌五項工程。

上述幾項工程共完成土石方、混凝土方量102.9萬立方米，投資400萬元。

五、副壩壩后排水設施恢復及更新工程

副壩壩后平臺下游側設有減壓井和減壓溝等排水設施，原有減壓井262眼，減壓溝5500余米。減壓溝下游側為壩后防汛公路，東起京獲公路與其交叉處，西至馬山上壩公路止，全長5944米。1975年前壩后防汛公路為土路，1975年翻修為5.5米寬的瀝青路面。副壩有壩基滲流觀測斷面22個，壩體滲流觀測斷面6個，斷面間距一般為500米，最大間距在600米以上。

副壩工程設施經建庫以后的20多年運用，工程老化嚴重。由于種種原因所致，部分排水設施已損壞和失效，壩頂路面和壩后防汛公路損壞嚴重，嚴重影響副壩工程安全運用。為此擬對副壩壩后排水設施等進行恢復和更新，此項目于1988年經水利部批準實施。

副壩排水溝整治

省水利廳1989年10月下達設計預算審批意見后，黃壁莊水庫管理處根據省廳授權，組建了水庫加固工程指揮部。根據工程設計和水庫的具體情況，工程分二期招標施工。第一期工程為減壓井、減壓溝及壓坡平臺等項。以副壩上壩公路 （樁號2+681）為分界，上壩公路以東為東段，上壩公路以西稱西段。東段工程主要工程項目為新建減壓井62眼，舊井翻修61眼，減壓溝 （樁號0+800～0+900）全斷面翻修100米，平整壓坡平臺100米，以及新建排水溝212.5米等。西段工程主要工程項目有新建減壓井61眼，舊井翻修66眼，減壓溝翻修 （樁號3+640～4+710）1070米以及平整壓坡平臺1000延米等。工程于1990年2月15日開工，9月底完成全部工程。

二期工程主要為壩后防汛公路和壩頂路面翻修工作。主要工程量有壩后防汛公路翻修5769米，壩頂路面翻修5890米，按原計劃要求，二期工程應于9月15日開工，11月底全部竣工。由于工程附近群眾秋收秋種等原因，工程未能如期開工，工期有所調整。經省廳同意，壩后防汛公路于12月上旬完成混凝土澆筑任務。壩頂路面翻修工程于1991年6月上旬完成瀝青路面鋪設工作，全部工作內容基本于1991年汛前完成。

觀測設施完善及配套等工程，新打測壓管9眼，掏堵修復測壓管24眼，新修觀測臺階7條，封堵廢減壓井98眼，掏淤減壓井25眼以及種草皮21400平方米等，于1991年9月底前全部完成。

第三節 1966—1978年正常溢洪道帷幕灌漿加固工程

黃壁莊水庫正常溢洪道于1959年興建，初建時為3孔溢流堰。后來由于水庫規劃變更，由3孔擴建為8孔。根據施工前后地質勘探資料分析，北裹頭及老三孔一帶分布有大理巖地層，大理巖的溶融現象明顯，愈近馬鞍山愈顯好些，但也多系大理巖與千枚巖互層，存有不同程度的風化裂隙現象。1961年汛后北京勘測設計院對正常溢洪道進行了勘察，曾提出了帷幕灌漿的加固方案。1966年水電部海河設計院對新6孔堰體進行了穩定分析，分析成果是當正常溢洪道在庫水位125.3米，關門擋水時，新堰抗滑穩定系數僅為0.785，提出在上游進行帷幕灌漿，以減少壩基揚壓力。但由于當時施工力量不足，在1966年汛前僅對北裹頭及老三孔地段部分孔 （下游排）進行了帷幕灌漿。

1976年緊接老三孔在新6孔前鉆灌4孔，共鉆進109米 （灌漿97.14米），其中一孔未完。1977年鉆灌36孔，其中有5孔沒鉆完，共進尺1008米。1978年鉆灌18孔 （包括4個檢查孔及1977年未完的5個孔，共進尺447.31米）。

此項帷幕灌漿施工從1966年開始到1978年完成。經歷了4個工期，先后相隔12年之久，總鉆灌85個孔。總鉆深為2634.12米，灌漿段總長2458.6米。

第四節 1976年非常溢洪道混凝土閘門改鋼閘門工程

1973年汛前，在庫水位118.0米時非常溢洪道提閘放水，發現啟門力大，對設計水位時啟門力是否會超出其啟閉機的允許容量提出了疑問。因此，于1976年3月邀請了水電部第十一工程局協作，進行了閘門自重及在庫水位117.68～117.84米情況下的啟門力實測工作，結果閘門自重平均為172噸，比原設計自重149噸超重23噸左右，實測的主輪及水封的摩阻力也比原設計大。根據此實測成果，推算在設計水位126.1米時啟門力約為235噸，超出啟閉機的容量35噸左右。為確保水庫安全運用，省領導決定將該閘門的上節門葉改為鋼閘門，以減輕閘門自重，使啟門力控制在200噸左右。

由于此項任務急、時間緊，河北省根治海河指揮部勘測設計院本著多快好省的方針，對修改設計方案進行了討論，取得了一致意見。新鋼閘門采用A3F焊接結構，其外形尺寸基本與原混凝土閘門相同，每扇仍設四個主輪，與閘門用螺栓連接，上、下吊耳，反向滑塊及頂側水封也用原閘門的部件，其位置及與門葉的連接型式均同原閘門，閘門制作完成后，以上各件可在工地安裝。根據管理部門的建議，上、中節閘門接縫處，增設了一道迎水面的節間水封，以克服過去在提門時接縫漏水的現象。

第五節 1982年非常溢洪道一門一機改建工程

非常溢洪道共11孔閘門，原設計應用2臺2×100噸行走式啟閉機，其軌道安設在由墩柱支承的預應力鋼筋混凝土梁上，由于在非常情況下啟門太慢，不符合安全運行的要求，根據上級領導指示，決定將原閘門啟閉機改為一門一機，固定在鋼筋混凝土機架橋上。

工程于1982年汛前開工，1984年汛前完成安裝施工，并進行了發電試車和帶負荷啟閉閘門試運轉。主要建設項目包括橋墩加固，新建鋼筋混凝土機架橋啟閉機房，備用發電機房、操作室及其他附屬設施。安裝了8臺2×100噸新啟閉機，改裝了2臺2×100噸原行走式啟閉機與一臺2×125噸啟閉機及其電器設備安裝，并進行了11孔閘門吊耳改裝，安裝了一臺160千瓦備用柴油發電機組。該項工程總投資275萬元。

第六節 1988年正常溢洪道陡槽底板加固工程

正常溢洪道始建于1959年，1961年擴建。由于陡槽底板混凝土質量較差，并長期浸于淺水中，凍融頻繁，致使混凝土表層剝蝕嚴重，部分底板鋼筋裸露，危及運用安全，因此，于1988年開始進行加固處理。

10月10日開始混凝土鑿除，10月24日混凝土開盤澆筑，因氣溫下降，混凝土澆筑、錨筋埋設分別于11月22日、12月3日停工，混凝土鑿除仍繼續進行。1989年3月5日，混凝土澆筑及錨筋埋設復工，6月2日主體工程完成，混凝土表面清理至8月上旬完畢。總計該工程實際完成混凝土鑿除52487平方米，錨筋埋設26321根，鋼筋混凝土澆筑15409立方米。

第七節 1992年電站重力壩發電洞改供水洞工程

該工程分兩期施工，一期工程自1992年9月至1993年8月；二期工程自1994年10月至1995年8月。將重力壩右端的1孔發電洞改建為4孔供水洞，供水洞分上下兩層：上層2孔向石家莊市地表水廠供水，下層2孔向西柏坡電廠供水。

石家莊市地表水廠供水洞設置檢修閘門2扇，閘門型式為平面鋼閘門，閘門寬1.65米，高1.75米，底坎高程105.9米；設置啟閉機2臺，啟閉機型式為固定卷揚式，啟閉機容量2×250千牛。

西柏坡電廠供水洞設置檢修閘門2扇，閘門型式為平面鋼閘門，閘門寬1.5米，高1.5米，底坎高程104米；兩扇閘門共用1臺電動葫蘆。