綜合防滲技術(shù)在沁后水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

李天華

(莆田市水利局萩蘆溪水電管理處，福建莆田 351131)

綜合防滲技術(shù)在沁后水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

李天華

(莆田市水利局萩蘆溪水電管理處，福建莆田 351131)

結(jié)合莆田市沁后水庫除險(xiǎn)加固工程的施工實(shí)踐，通過對(duì)水庫漏水的成因分析，提出除險(xiǎn)加固的技術(shù)處理措施，解決了困擾水庫多年的安全隱患，其防滲技術(shù)可供相似工程參考.

防滲技術(shù);加固;應(yīng)用;沁后水庫

沁后水庫位于莆田市涵江區(qū)梧塘鎮(zhèn)沁后村相公埔，距沁后村1.2 km，距梧塘鎮(zhèn)2.0 km.水庫庫區(qū)屬木蘭溪流域，大壩位于木蘭溪支流梧梓河上游.水庫于1966年3月建成并投入運(yùn)行，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉及供水，兼有防洪等綜合利用效益的小(Ⅰ)型水庫.水庫壩址以上控制流域面積7.74 km2，總庫容155.20 萬 m3，興利庫容 148.79 萬 m3，死庫容8.14 萬 m3，校核洪水位(P=0.2%)97.22 m，設(shè)計(jì)洪水位(P=2%)96.88 m，正常高水位 95.53 m，死水位 82.65 m.河道長 5.63 km，河床比降 108‰.擋河壩壩型為黏土心墻壩，最大壩高28.74 m，壩頂高程98.28 m(羅零高程，下同)，壩頂長180 m，壩頂寬5 m，上游設(shè)防浪墻，墻頂高程99.28 m.壩體結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外，中間為黏土心墻，上游依次為亞黏土、砂墊層、碎石墊層、干砌塊石護(hù)面.壩體下游結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外為亞黏土、堆石反滲壩.樞紐工程由攔河壩、放水系統(tǒng)、溢洪道等組成.

1 存在的問題及滲流成因分析

沁后水庫運(yùn)行至今已40多a，受工程建設(shè)時(shí)客觀條件的限制，工程質(zhì)量不好，經(jīng)過多年運(yùn)行，在自然條件和人為因素的共同作用下，建筑物逐漸遭受到不同程度的損壞，雖然歷年都對(duì)水庫進(jìn)行一定程度的維護(hù)，但受資金限制，仍存在安全隱患.

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，沁后水庫管理站提供的滲透流量觀測資料，在上游實(shí)測水位83.45～95.98 m情況下，滲透流量為 0.002 ～5.130 L/s，且在相同條件下，滲流量有增加趨勢.根據(jù)大壩滲流分析計(jì)算，大壩單寬總滲流量q=0.002 cm2/s，實(shí)測滲流量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)大壩允許滲流量，大壩局部存在滲流通道，對(duì)壩體以前出現(xiàn)滲流異常所采用的措施未能完全解決大壩的滲流異常.從滲流量觀測結(jié)果分析，低水位運(yùn)行時(shí)就出現(xiàn)滲漏，大壩與基礎(chǔ)接觸面可能存在漏水通道，滲透流量隨水庫水位上升而增加，外度渠道過壩段通水時(shí)，漏水量也會(huì)增加.當(dāng)水庫在正常蓄水位時(shí)，滲流量可達(dá)5.130 L/s，水質(zhì)帶出紅色氫氧化物，大壩處在不安全狀態(tài)，外度渠道也可能存在漏水通道.如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行防滲處理，將威脅大壩安全.因此，需要對(duì)該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固.

2 加固處理措施

該工程大壩為小型黏土心墻壩，壩基為巖基，綜合考慮該水庫滲漏特點(diǎn)，按照防滲加固方案特點(diǎn)、施工難度、經(jīng)濟(jì)比較等因素，采用單管高壓旋噴灌漿進(jìn)行壩體心墻漏水處理，采用帷幕灌漿進(jìn)行壩基接觸面處理［2］.布置范圍長度為 80.40 m(其中河床段32.00 m，左岸坡 28.10 m，右岸坡 20.30 m，以上布置扣除1997年和1998年度已灌漿壩段)，共布置旋噴樁5 070 m，帷幕灌漿104 m.高壓噴射灌漿施工工藝，如圖1所示，帷幕灌漿施工工藝，如圖2所示.

2.1 高壓噴射灌漿

1)單管高壓旋噴樁布置.單排布置，樁徑0.60 m，布置在壩體軸線上，間距0.40 m.

2)單管高壓旋噴樁防滲設(shè)計(jì)指標(biāo)［3］.抗壓強(qiáng)度R28≥0.8 MPa;防滲墻厚度≥40 cm，墻體滲透系數(shù) K≤i×10－6cm/s(1≤i＜10);破壞比降J＞80.

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程

圖2 帷幕灌漿工藝流程

3)單管高壓旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)及要求［3］.①鉆孔:孔位偏差不大于5 cm，鉆孔深度要求深入基巖0.50 m;孔斜控制小于1%，發(fā)現(xiàn)孔斜超過規(guī)定應(yīng)隨時(shí)糾正;②漿液材料及配方:灌漿漿液采用純水泥漿，水泥標(biāo)號(hào)425，水灰比 1.25 ～1.00，所用水泥須符合GB 175—1999硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥規(guī)范要求;③注漿參數(shù):漿液壓力20～30 MPa，漿液流量60～120 L/min，提升速度 20～50 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20 r/min，注漿管外徑 φ42或 φ45，噴嘴孔徑φ2.0 ～3.0 mm，噴嘴2 個(gè).

4)質(zhì)量控制與檢驗(yàn).①鉆孔前在防滲軸線按設(shè)計(jì)孔距一次性測量放樣，各分部工程Ⅰ，Ⅱ序孔統(tǒng)一編號(hào)，避免錯(cuò)噴，確保地下成墻連續(xù).鉆孔時(shí)要求泥漿護(hù)壁，以便順利成孔和保證孔壁穩(wěn)定.鉆孔應(yīng)經(jīng)常檢查鉆桿的平直度，鉆孔完成后進(jìn)行孔斜檢測，不合格的必須在鄰近位置重鉆.②旋噴所用漿液主要材料為普通硅酸鹽水泥，水泥使用前應(yīng)作質(zhì)量鑒定，漿液存放時(shí)間不宜超過3 h，作業(yè)中應(yīng)隨時(shí)檢測漿液的比重，發(fā)現(xiàn)達(dá)不到使用要求的立即停止使用.③噴漿過程中如發(fā)生機(jī)械故障等原因而導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間較長時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行高噴作業(yè)，復(fù)噴長度不小于0.5 m.④噴漿過程施工技術(shù)要點(diǎn):當(dāng)遇地層中有較大空隙引起不冒漿時(shí)，可在有空隙地段增大注漿量，填滿空隙后再繼續(xù)噴射;當(dāng)遇有鄰孔串漿時(shí)，可延長間隔孔施工時(shí)間;當(dāng)高壓泵力突然變大時(shí)，可能為噴嘴堵塞，應(yīng)立即停噴，提管處理，重新下管高噴時(shí)，搭接長度不得小于0.5 m.⑤質(zhì)量檢驗(yàn):質(zhì)量檢驗(yàn)采用取芯、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法，該工程采用鉆孔取芯方法進(jìn)行檢查，利用鉆孔做注水試驗(yàn)，取芯樣做室內(nèi)試驗(yàn)檢測抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)及滲透破壞比降等物理力學(xué)性能指標(biāo)，并結(jié)合工程測試、觀測資料及實(shí)際效果綜合評(píng)價(jià)加固效果;質(zhì)量檢驗(yàn)宜在高壓噴射注漿結(jié)束28 d后進(jìn)行，檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量按孔數(shù)的2% ～5%控制，并不少于3點(diǎn);質(zhì)量檢查不合格的應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴.

2.2 帷幕灌漿

1)帷幕灌漿采用普通硅酸鹽水泥.標(biāo)號(hào)425，要求水泥細(xì)度為通過80 μm方孔篩的篩余量不大于 5%［4］.

2)帷幕灌漿孔采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn).鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于10 cm.因故變更孔位時(shí)，應(yīng)征得設(shè)計(jì)同意.

3)孔斜測量.帷幕灌漿孔應(yīng)進(jìn)行孔斜測量［4］，該工程要求孔底偏差小于20 mm，發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求應(yīng)及時(shí)糾正或采取補(bǔ)救措施.

4)鉆孔沖洗.帷幕灌漿孔(段)在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積厚度不得超過20 cm.灌漿孔沿趾板中線布置，孔距選用3 m，單排布置，帷幕灌漿孔分為三序施工［4］.造孔孔深控制在大壩建基面以下3.5 m.

5)采用循環(huán)式灌漿方式.灌漿孔的基巖段小于6 m時(shí)，可采用全孔1次灌漿法.

6)灌漿壓力.初定孔口壓力0.3 MPa，具體應(yīng)通過灌漿試驗(yàn)確定，而后在灌漿施工過程中調(diào)整確定，灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但注入率大時(shí)應(yīng)分級(jí)升壓.

7)灌漿漿液濃度.應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換.帷幕灌漿漿液水灰比可采用 5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1 等 7 個(gè)比級(jí)［4］.開灌水灰比采用 5∶1.

8)帷幕灌漿漿液變換.①當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比;②當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300 L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí);③當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃.

9)灌漿過程.灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)的措施處理.

10)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法［4］.帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)應(yīng)在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min;或不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min，灌漿可以結(jié)束.封孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”.

11)工程質(zhì)量檢查.帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對(duì)竣工資料和測試成果的分析，綜合評(píng)定.帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%.1個(gè)壩段或1個(gè)單元工程內(nèi)，至少應(yīng)布置1個(gè)檢查孔.帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部位結(jié)束14 d后進(jìn)行.帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)束后，按技術(shù)要求進(jìn)行灌漿和封孔.

3 結(jié)語

水庫大壩除險(xiǎn)灌漿加固技術(shù)措施有許多種，合理確定和不斷完善除險(xiǎn)加固方案，是保證病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固順利實(shí)施和保證處理效果的關(guān)鍵，應(yīng)針對(duì)各工程實(shí)際，對(duì)具體情況做出具體分析，采取合適的施工技術(shù)，從根本上解決問題.該工程采用的灌漿方法及使用的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)合理可行，工程實(shí)施后，連續(xù)防滲帷幕體基本形成，達(dá)到預(yù)期目的.通過福建省水利科學(xué)研究所土工實(shí)驗(yàn)室鉆孔取芯對(duì)抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B能力等性能的試驗(yàn)，并經(jīng)蓄水至正常高水位95.53 m時(shí)，觀察原先滲漏處已無明顯滲漏現(xiàn)象.實(shí)踐證明，加固處理措施是有效的，可為相似工程提供借鑒.水庫除險(xiǎn)加固后，可投入正常運(yùn)行，發(fā)揮灌溉、供水和防洪的功能.

［1］劉按梨.沁后水庫大壩安全鑒定大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.福州:福建省大壩安全管理中心，2008.

［2］鄭金通.莆田市沁后水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.莆田:莆田市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，2009.

［3］徐有前.高壓噴射灌漿技術(shù)在大壩防滲加固中的應(yīng)用［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，26(3):32－34.

［4］水利部水工技術(shù)咨詢中心.SL 62—94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:水利電力出版社，1994.

Application of Comprehensive Anti-seepage Technology to the Risk-elimination and Reinforcement of Qinhou Reservoir

LI Tian-hua
(Qiuluxi Hydropower Management Department，Putian Water Resources Bureau，Putian 351131，China)

Combined with the construction practice of risk-elimination and reinforcement of Qinhou Reservoir in Putian city and by analyzing the causes of water leakage in the reservoir，the corresponding risk-eliminating and reinforcing measures were proposed，which reservoir safety problems for years were solved and the seepage control technology would be available for similar projects.

anti-seepage technology;reinforcement;application;Qinhou Reservoir

1002－5634(2011)05－0054－03

2011－06－10

李天華(1974—)，男，福建莆田人，工程師，主要從事水利水電施工管理方面的研究.

(責(zé)任編輯:喬翠平)