□付明濤 □代 蔚（信陽市潑河水庫管理局）

一、工程概況

潑河水庫坐落在淮河流域潢河支流潑陂河上，位于光山縣潑陂河鎮(zhèn)南3km處，控制流域面積222km2，總庫容2.35億m3，保護著下游光山、潢川兩縣城近50萬人口，2萬hm2耕地及京九鐵路、京九通訊光纜、國道312、滬陜高速公路、省道213、西寧鐵路、大廣高速公路等國家重要基礎設施。是淮河上游一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖、水力發(fā)電等綜合利用的大型水庫。

潑河水庫主壩為攔河大壩，位于潢河右支潑陂河鎮(zhèn)南3km張灣與劉河之間的潑陂河河床上。壩長1050m，最大壩高27.5m，為粘土心墻砂殼壩，壩頂高程87.5m。

二、主壩地質(zhì)情況

潑河水庫主壩位于侵蝕低山丘陵區(qū)，地層為中元古界信陽群南灣組片巖系，燕山期大量中酸性小巖體和巖脈侵入于其中。壩基斷層有4條，F(xiàn)1為最大，擠壓破碎帶寬達10～20m，F(xiàn)2、F3、F4破碎帶寬僅1～2m。壩址及壩址附近以第四系覆蓋層為主，主要有土層、淤泥層、砂及礫石層。主壩左岸臺地較河床高5m，上部為中、重粉質(zhì)壤土，一般厚2～4m，透水性小，平均滲透系數(shù)為1.95×10-4cm/s。淤泥層多介于土層與砂層之間，屬粉質(zhì)壤土和輕粉質(zhì)壤土，一般厚達2m以上。

河槽段巖層以上為中砂及礫砂層，厚度為3～4m；右岸臺地上部為1～2m，孔隙發(fā)育，透水性大；以下至巖層為中細砂及礫石層，顆粒均勻松散，局部地段夾淤泥凸透體，固結(jié)較好。砂礫層透水性近壩頭處較弱，其他較強，滲透系數(shù)為9.75×10－2cm/s。

三、主壩右壩頭滲水的勘探與分析

經(jīng)對主壩勘查，發(fā)現(xiàn)主壩右壩頭滲水異常，滲水位置在大壩樁號0+700～0+850距岸坡15m，高程在72m以上至74～75m以零星點、片狀多處出露，順壩呈條帶狀滲水。滲水處水草叢生坡面稀軟，大片處可見細水明流，無細顆粒帶出，無論庫水位高低干旱多久，均未停滲、斷流。

對此，1976年省勘探隊專門進行了勘探、開挖，發(fā)現(xiàn)表層草植土多疏松不勻，中部有砂層，東段純凈含礫石，西段含泥多細砂，底部至72m平臺壤土夾碎石，較緊密。水從夾層中滲出，剛開始時水量較大，隨后減少，并多集中在0+720～0+790及0+800～0+850段滲出。壤土夾碎石無滲壓水滲出，也不飽和，稍硬。稀軟土僅表層草植土（即腐殖土）。

從竣工剖面圖可以看出，心墻后及其下游壩基岸坡設有垂直及水平砂帶，后坡壩體為代替料，即壤土夾碎石類。代替料中，在高程74～77m間夾一砂層，厚薄不等（約2.0～2.5m）寬窄不勻，約2～15m，其東至岸坡，西止合龍口南垂直砂帶相連接，北出露于壩坡，厚約1.5m。這正好與滲水帶位置高程及開挖情況吻合，可以肯定，水是從砂帶中滲出。

經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，由于粘土心墻下游設有完整的導滲排水系統(tǒng)，來自心墻和岸坡的水流，將順坡排走，不會沿水平方向流動再進入夾砂層中。另外，大壩浸潤線觀測剖面，一個正好位于此滲水帶內(nèi)，3個觀測孔地下水位3年來均在70m高程以下，低于滲水帶高程，因此粘土心墻滲水從低處排走，不可能進入夾砂層中，在夾砂層與岸坡排水砂帶交接處，雨后卻有細水明流，且高于其交接處，但并不能在排水砂帶形成水位或水流，更沒有經(jīng)排滲砂帶進入夾砂層中，就滲水帶開挖前后的滲水情況看，也沒靠岸邊的滲水點多，滲水量大，出滲點高的現(xiàn)象。這個滲水的大小與庫水位升降無明顯關(guān)系。

研究分析滲水原因是由于夾砂層本身有較大的透水性及儲水能力且直臨壩坡，而表層土又多疏松且坡面坑凹不平更易于入滲。入滲時為垂直滲透，當遇到下部壤土夾碎石相對隔水層時，則變?yōu)樗綕B透，暫時儲存在夾砂帶中，又由于此地雨量充實，不斷補給，因此總是日夜長流，即使盛夏久旱，雖滲水點面有所減少，但還沒有斷流情況。因此認為這種滲水現(xiàn)象，主要是由于大氣降水的影響，至今未有惡化的趨勢。

四、壩體防滲處理措施

根據(jù)主壩滲水情況，此次水庫除險加固工程設計主壩在原壩軸線位置做一道塑性混凝土防滲墻，墻頂高程86.1m，底部進入基巖1m，墻厚0.4m；下游貼坡加固，壩體回填代替料至87.15m。加固后壩頂總寬由4.5m加寬至6.8m，其中壩頂路面寬為6m。

（一）防滲墻長度和深度

由于潑河水庫主壩填筑料混亂，心墻后水位過高，故擬在全段做防滲墻。主壩防滲墻深度最大為32.5m。

（二）防滲墻采用的材料

根據(jù)潑河水庫大壩壩體的情況，選用塑性混凝土作為防滲體的材料。塑性混凝土的特點是比普通混凝土具有較好的變形性能，此種材料在側(cè)向壓力為1kgf/cm2，可承受10%的變形而不變裂。塑性混凝土每m3混凝土水泥用量50～160kg，其他材料可以利用開挖出來的粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)粘土，因而造價較省。塑性混凝土防滲墻的設計指標為：28d彈性模量800～1000MPa，抗壓強度≥2.5MPa，滲透系數(shù)＜（1～9）10－8cm/s。

（三）防滲墻厚度

防滲墻的厚度應滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、以及墻體應力和變形的要求，同時還應考慮到地質(zhì)情況及施工設備等因素。根據(jù)防滲墻破壞時的水力坡降確定墻體厚度（d），計算公式如下：

式中：△Hmax—作用在防滲墻上的最大水頭差（m）；K—抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取3～5；Jmax—防滲墻滲透破壞坡降，取300。

根據(jù)混凝土防滲墻設計經(jīng)驗，防滲墻允許承受的水力坡降Jp＝Jmax/K，可達到100，當K＝5時，Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。平原區(qū)水庫，由于河流水頭較低，△Hmax一般在10～30m之間居多。計算得：δ＝0.15～0.5m即可滿足要求。

為節(jié)約材料，降低成本，潑河水庫大壩混凝土防滲墻可以做得薄一些，受造孔機具限制，參考國內(nèi)工程經(jīng)驗，土壩混凝土防滲墻體厚度確定為0.4m。

（四）塑性混凝土防滲墻配合比設計

1.塑性混凝土防滲墻設計指標

參考工程建設經(jīng)驗，結(jié)合本工程的實際情況，塑性混凝土防滲墻設計指標為：塑性混凝土的密度2～2.2t/m3，無側(cè)限抗壓強度1.5～5MPa，抗拉強度為抗壓強度的1/7～1/12，抗剪強度C=0.2～0.3MPa,φ≥30°，變形模量 100～600MPa，滲透系數(shù)：n×10-6～10-8cm/s，破壞滲透比降不小于300，抗?jié)B標號W6～W8，破壞應變無側(cè)限時為0.33%～0.70%。

2.塑性混凝土強度齡期確定

塑性混凝土強度增長較為緩慢，后期強度增長較大。根據(jù)以往塑性混凝土防滲墻試驗結(jié)果統(tǒng)計，塑性混凝土強度一般采用90d強度較為合理。

3.配制強度

塑性混凝土的配制強度應根據(jù)混凝土的設計強度、強度保證率及離差系數(shù)等指標，依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》（SDJ207－82）中的有關(guān)規(guī)定確定?！端姽こ袒炷练罎B墻施工技術(shù)規(guī)范》（SL174－96）中指出：一般認為泥漿下澆筑的混凝土強度只有陸地澆筑混凝土強度70%左右。綜合以往塑性混凝土的使用情況，塑性混凝土的配制強度可采用下式計算：

式中：R配—塑性混凝土配制強度（MPa）；R90—塑性混凝土設計強度（MPa）；t—塑性混凝土強度保證率為95%時的概率度，取t＝1.645；Cv0—混凝土抗壓強度離差系數(shù)。

塑性混凝土的彈性模量、強度、滲透系數(shù)主要取決于水泥用量。通過調(diào)整粘土和膨潤土的用量能在一定程度上改善塑性混凝土的抗壓強度、彈性模量及滲透系數(shù)。

五、加固后大壩計算復核

（一）滲透穩(wěn)定計算

主壩的防滲措施是打一道防滲墻，壩體各部分計算參數(shù)仍為加固前的。

心墻：K1＝3.89×10－4cm/s；代替料：K2＝3×10－4cm/s；排水砂帶：K3＝1×10－4cm/s。

防滲墻厚度0.4cm，滲透坡降為44.75，此值小于防滲墻允許滲透比降75，故大壩滲透穩(wěn)定是滿足要求的。計算結(jié)果顯示，打過防滲墻之后壩體心墻內(nèi)浸潤線明顯降低，浸潤線只和上下游水位有關(guān)系。

（二）壩坡穩(wěn)定計算

加固后壩坡穩(wěn)定計算考慮為兩種情況即穩(wěn)定滲流期和庫水位降落期。上游坡核算壩前危險水位（按三分之一壩高計）和水位從86.52m（5000年校核水位）降至78m（防洪起調(diào)水位）時的壩坡穩(wěn)定；下游坡核算壩前為設計水位83.10m壩體內(nèi)部形成穩(wěn)定滲流時的壩坡穩(wěn)定。

計算按比肖普（簡化法）圓弧法電算，采用河海大學《土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)SLOPE》電算程序，計算成果列于下表。

潑河水庫主壩壩坡穩(wěn)定畢肖普法復核成果表

表中成果均大于規(guī)范中要求，壩坡是安全的。

六、結(jié)語

通過對主壩滲水原因的分析和防滲處理，從根本上解決了主壩滲水問題，清除了工程安全隱患，保障了水庫的安全運行。