羅冬梅，楊代璇

(1.黔東南州水利局，貴州黔東南州556000;2.黔東南州水利水電勘察設(shè)計(jì)院，黔東南州556000)

結(jié)合實(shí)際分析病險(xiǎn)水庫設(shè)計(jì)及滲漏處理的相關(guān)問題

羅冬梅1，楊代璇2

(1.黔東南州水利局，貴州黔東南州556000;2.黔東南州水利水電勘察設(shè)計(jì)院，黔東南州556000)

隨著社會的發(fā)展，國家對水利事業(yè)投入更多的關(guān)注，相關(guān)病險(xiǎn)庫水庫的治理得到了進(jìn)一步的重視，對于病險(xiǎn)水庫的治理理念逐漸提升。在水利工程中，大壩的設(shè)計(jì)和滲漏處理是工程的關(guān)鍵，也是保障工程最終順利投入使用的重要前提，因此設(shè)計(jì)工作必須對設(shè)計(jì)人員進(jìn)行嚴(yán)格要求，無論是在專業(yè)知識上和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上。主要是結(jié)合水庫大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行分析探討，并提出其滲漏處理的相關(guān)方法。

水工建筑;大壩設(shè)計(jì);滲漏處理;分析;探討

1 工程概況

水庫位于縣東南部，壩址距最近的鄉(xiāng)2 km，河谷形狀呈“V”型，兩岸坡度在36°～40°之間。工程樞紐由均質(zhì)土壩、岸坡開敞式溢洪道、壩體放水涵洞組成。該工程總庫容213萬m3(其中興利庫容162萬m3，死庫容6萬m3)，是一座主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主(灌溉面積233.33 hm2)，兼有鄉(xiāng)村防洪、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的小(1)型水利工程。通過相關(guān)的數(shù)據(jù)及報(bào)告，對本次工程設(shè)計(jì)做出下列措施及方案。

2 大壩壩坡及壩頂設(shè)計(jì)

2.1 壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì)

復(fù)核壩頂高程高于原壩頂高程，加上現(xiàn)狀壩頂高程的安全超高不能滿足規(guī)范安全超高要求，本次設(shè)計(jì)決定采用增設(shè)防浪墻來滿足壩頂高程的要求，原壩頂高程543.79 m。鋪設(shè)0.2 m泥結(jié)碎石，并碾壓密實(shí)，壩頂高程為544.00 m，防浪墻高1.2 m，墻頂高程為545.20。防浪墻厚0.3 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分縫長度為15 m，瀝青砂漿填縫。壩頂采用0.2 m厚泥結(jié)石路面，單面排水，坡度2%，傾向下游。壩頂除除加固大樣圖見圖1。

圖1 壩頂除險(xiǎn)加固大樣圖

2.2 大壩壩坡排水設(shè)計(jì)

下游采用草皮護(hù)坡，為避免雨水漫流沖刷壩坡，加固和完善下游壩坡排水設(shè)施。原下游壩面只設(shè)沿壩坡周邊的縱向排水溝和排水棱體頂部的水平排水溝，下游壩坡的馬道都未設(shè)排水設(shè)施，暴雨時(shí)造成壩面局部沖刷嚴(yán)重，需增設(shè)馬道水平排水溝，以便集中排除壩面集水，斷面尺寸0.3 m×0.3 m。另對已設(shè)沿壩坡周邊的縱向排水溝和排水棱體頂部的水平排水溝，由于沉降變形開裂，作混凝土置換加固處理，縱、橫排水溝相互連通。

3 大壩防滲加固設(shè)計(jì)

3.1 防滲方案選擇

水庫始建于1974年，建壩過程中清基未清到基巖。當(dāng)時(shí)施工工藝、施工方法等落后造成土壩碾壓不密實(shí)、均勻，大壩壩體滲透系數(shù)為6.77×10-4cm/s，大于《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL 274—2001)中關(guān)于均質(zhì)壩滲透系數(shù)≤1×10-4cm/s的要求。大壩經(jīng)多年運(yùn)行后沿建壩基結(jié)合面形成了漏水通道。右壩肩風(fēng)化層及白云巖裂隙形成滲水通道，向下游滲水，形成右壩肩的繞壩滲漏。水庫沿中等透水帶產(chǎn)生壩基滲漏和繞壩滲漏。滲漏出水點(diǎn)主要分布在壩腳一帶，當(dāng)庫水位為537.6 m時(shí)，滲漏量為22.1 L/s，壩面凸凹現(xiàn)象均為壩體滲漏引起的變形，也說明壩體滲漏是嚴(yán)重的，且滲漏量有加大的趨勢，可見大壩已存在因滲漏導(dǎo)致的嚴(yán)重不安全隱患，影響大壩安全運(yùn)行。

由于土工膜防滲方案目前技術(shù)較成熟，效果較可靠，并有類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)綜合分析比較，本次設(shè)計(jì)推薦采用土工膜防滲方案。

上游全部清除壩面原護(hù)坡風(fēng)化塊體，并碾壓密實(shí)沿修整后的壩周邊開挖趾槽至較完整基巖，然后澆筑C15混凝土趾墻，趾墻斷面≥1.5 m×2 m(視實(shí)際開挖基礎(chǔ)深度而定)，趾墻澆筑預(yù)留土工膜嵌槽，分二期澆筑。在修整后的壩面鋪0.1 m厚的細(xì)砂墊層，然后平鋪“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保護(hù)層，其上再用混凝土預(yù)制塊護(hù)面。土工膜與周邊的趾墻和防浪墻咬接嵌固。

3.2 土工膜防滲設(shè)計(jì)

土工膜采用“二布一膜”土工復(fù)合材料，要求膜采用聚氯乙烯(PVC)，膜厚0.6 mm，兩側(cè)土工織物為500 g/m2。先將土工膜與嵌槽一期混凝土相接，并將土工膜延長回折3次，隨后澆筑趾墻二期混凝土。

在修整后的壩面鋪0.1 m厚的細(xì)砂土墊層，然后平鋪“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保護(hù)層，其上再用混凝土預(yù)制塊護(hù)面。

在壩坡上沿壩軸線方向設(shè)3道防滑鍵槽，鍵槽尺寸110 cm×60 cm，將土工膜埋入槽內(nèi)，用C15混凝土預(yù)制塊作壓枕。

土工膜的施工工藝及要求按《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50290—98)執(zhí)行。大壩橫剖面圖見圖2。

圖2 大壩橫剖面圖

4 壩基、壩肩及庫區(qū)的滲漏處理

4.1 壩基(肩)滲漏處理

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，水庫經(jīng)過多年運(yùn)行，壩前淤積較嚴(yán)重，加上死水位較高，水庫很難放空，使得壩踵的截水墻施工難度大。臨時(shí)工程費(fèi)較高，為此，設(shè)計(jì)針對壩踵的截水墻作出上墻下幕”方案設(shè)計(jì)，沿上游迎水面壩坡528.5 m高程位置截水墻與基巖之間土體利用高壓擺噴設(shè)防滲墻。

“上墻下幕”方案設(shè)計(jì):鑒于庫內(nèi)淤積較嚴(yán)重，開挖方量較大，且基坑開挖控制不好易引起上游壩坡失穩(wěn)。建議采用“上墻下幕”的方法處理上游坡腳處防滲帷幕。

具體為:在上游壩坡528.5 m高程處設(shè)平行于壩軸線的截水墻(淺開挖)。對截水墻與基巖之間土體采用高壓擺噴施工工藝修建防滲墻，再在防滲墻下進(jìn)行單排孔法的帷幕灌漿。對于整個(gè)防滲體系則為:528.5 m高程處的“上墻下幕”接該高程以上壩面土工膜，兩岸壩趾處建截水墻及防滲帷幕，然后向兩岸延伸。

4.2 截水墻“上墻下幕”的施工工藝設(shè)計(jì)

4.2.1 “上墻”

在截水墻下與基巖之間土體利用高壓擺噴設(shè)防滲墻。暫定以下設(shè)計(jì)參數(shù)，具體施工前應(yīng)對528.5 m前后壩土取樣作土工試驗(yàn)及作原位測試，以便確定壩土抗剪參數(shù)，結(jié)合壩土抗剪參數(shù)作現(xiàn)場擺噴試驗(yàn)，最終合理確定灌漿參數(shù)。

1)擺噴墻為折線結(jié)構(gòu)，孔(樁)深以進(jìn)入基巖0.5 m為控制，共計(jì)77孔(樁)，孔(樁)深按17.3 m(其中穿過混凝土0.5 m)計(jì)，防滲面積 62 m ×16.8 m=1 041.6 m2。

2)設(shè)計(jì)參數(shù):三重管，樁經(jīng) D≥1.0 m，樁距 L=0.8 m，折角25°，擺角 30°(± 15°)，搭接長度≥20 cm，防滲墻厚度≥15～30 cm，平均厚度20 cm。

3)漿材及配比:P.O32.5以上等級普通硅酸鹽水泥，純水泥漿，水灰比(0.6 ～0.7)∶1，比重1.6 ～1.7，地下水較豐富時(shí)摻2%～3%的水玻璃。

4)防滲墻范圍:高于死水位高程處，在290 m位置長110 m，高10.5 m(嵌入基巖0.5 m)。

5)檢查:采用注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)＜10-6cm/s合格，取樣作土工試驗(yàn)(特別是作滲透試驗(yàn))，取芯作立方體抗壓試驗(yàn)，開挖試坑檢查。

4.2.2 “下幕”及兩岸截流墻帷幕灌漿

“下幕”指“上墻”下的帷幕灌漿，上墻施工完28 d后，沿上墻布設(shè)一排帷幕孔，穿過“上墻”進(jìn)入基巖15 m，對基巖進(jìn)行帷幕灌漿處理。

帷幕灌漿施工工藝如下:

1)防滲帷幕線沿上游壩坡528.5 m高程處布設(shè)然后向兩岸沿伸。

2)帷幕灌漿孔為單排孔，以q＜5 Lu為帷幕下限，孔深按15 m計(jì)。灌漿孔共計(jì)62個(gè)，總進(jìn)尺1 382.4 m，有效進(jìn)尺919.2 m(基巖段)，無效進(jìn)尺 463.2 m。

3)帷幕灌漿鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差≤10 cm，鉆孔口徑≥75 mm，鉆孔孔底最大允許偏差值≤0.5 m。分3序次鉆孔，1序次孔距12 m，2序次孔距6 m，3序次孔距3 m，采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，并一次成孔。

4)采用自下而上分段的孔底循環(huán)灌漿，灌段長一般為5～6 m，基巖完整或拴不死時(shí)可適當(dāng)增長，但應(yīng)≤8 m。灌漿壓力:0.2～0.5 MPa。采用純水泥漿灌注，吸漿量特大時(shí)經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可，在監(jiān)理的控制下適當(dāng)加砂。

4.3 庫區(qū)滲漏及處理

水庫兩岸山體高而雄厚，地下水豐富，且出露點(diǎn)較高，為地下水補(bǔ)給庫水，區(qū)內(nèi)地層無斷層切割破壞，完整性好。并經(jīng)長期蓄水觀察水庫不存在向鄰谷滲漏問題，成庫條件好。為使庫區(qū)穩(wěn)定，應(yīng)對表面進(jìn)行植被恢復(fù)，種植根系發(fā)達(dá)的草種或喬木，同時(shí)對整個(gè)庫周進(jìn)行種樹、種草，保持水土，穩(wěn)定庫岸。

5 結(jié)語

在水利工程中，大壩的設(shè)計(jì)和滲漏處理是工程的關(guān)鍵，也是保障工程最終順利投入使用的重要前提，因此設(shè)計(jì)工作必須對設(shè)計(jì)人員進(jìn)行嚴(yán)格要求，無論是在專業(yè)知識上和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上。所以設(shè)計(jì)人員們應(yīng)該不斷地提升自己地專業(yè)知識，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析探討，從而更好地做好這項(xiàng)工作。

［1］中華人民共和國水利部.SL 189—96小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.北京:中國水利水電出版社，1997:39-40.

［2］史鵬，焦鳳磊.中小型病險(xiǎn)水庫的現(xiàn)狀及除險(xiǎn)加固措施［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(12):70-71.

［3］尹紅蓮.堤壩防滲技術(shù)試驗(yàn)研究［D］.南京:河海大學(xué)，2004:98-99.

［4］牛運(yùn)光.病險(xiǎn)水庫加固實(shí)例［M］.北京:中國水利水電出版社，2000:50.

TV641.2

B

1007-7596(2012)09-0079-02

2012-09-11

羅冬梅(1973-)，女，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，工程師，從事水工設(shè)計(jì)方面工作;楊代璇(1977-)，女，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，工程師，從事水工設(shè)計(jì)方面工作。