桃山水庫二期工程右壩肩處理措施

郭 浩

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 工程概況

桃山水庫位于松花江右岸支流倭肯河的中下游，壩址近鄰七臺(tái)河市城區(qū)。水庫的開發(fā)任務(wù)是以城市供水和防洪為主，兼顧灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程。桃山水庫一期工程于1980年7月建成，1990年竣工并投入運(yùn)行。隨著城市和工業(yè)的不斷發(fā)展，桃山水庫一期工程供水量已不能滿足該地區(qū)日益突出的水資源供需矛盾，為了促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，2007年開始對(duì)桃山水庫工程進(jìn)行了二期擴(kuò)建。

桃山水庫樞紐由主壩、副壩、溢洪道和輸水洞等主要建筑物組成，總庫容5.18億m3。水庫為大(2)型，屬Ⅱ等工程。主要建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000 a一遇，溢洪道消能防沖建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。

2 右壩肩地質(zhì)條件

右壩肩出露的巖體為安山巖、英安巖和熔角礫巖。右壩肩部位巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，其強(qiáng)風(fēng)化帶水平厚度在30 m左右，節(jié)理發(fā)育，主要發(fā)育3組節(jié)理。壩肩揭露斷層4條，其中逆斷層1條，破碎帶為斷層角礫充填，膠結(jié)較好，正斷層3條，傾角陡，破碎帶為泥夾角礫充填。節(jié)理及斷層對(duì)邊坡穩(wěn)定影響較小。但由于巖石破碎，透水率較大，對(duì)高程150～190 m巖石透水率值統(tǒng)計(jì)表明，強(qiáng)透水～中等透水段占82%，平均值63 Lu，最大達(dá)506.3 Lu，壩肩滲漏量相對(duì)較大。

3 一期工程右壩肩處理措施

一期工程中右壩肩處理措施為將土壩截水槽混凝土底板由(右壩肩)樁號(hào)0+561處以1∶0.86邊坡直接沿山體邊坡延伸至高程181.75 m，并且采取固結(jié)灌漿、帷幕灌漿處理，不設(shè)混凝土板以外的壩肩部分進(jìn)行帷幕灌漿處理至樁號(hào)0+620。

4 二期工程右壩肩處理設(shè)計(jì)及實(shí)施

4.1 勘察

一期工程完工運(yùn)行后，于1994年12月庫水位為175.35 m、1996年12月庫水位173.8 m時(shí)，均發(fā)現(xiàn)大壩下游集水溝右端有融冰現(xiàn)象，水溫明顯偏高，有水流泉狀涌出。

為保證二期工程質(zhì)量和水庫的安全運(yùn)行，對(duì)桃山水庫主壩右壩肩的滲漏情況進(jìn)行勘察?？辈旃ぷ魍鈽I(yè)于2003年4月27日開始，6月17日結(jié)束。為查明右壩肩滲水原因，根據(jù)一期工程主壩右壩肩帷幕灌漿布置圖查得0+550處的混凝土灌漿蓋板頂高程為164.30 m，自樁號(hào)0+561處開始以1∶0.86邊坡直接沿山體邊坡延伸至高程181.75 m，考慮發(fā)現(xiàn)大壩下游集水溝右端有水流泉狀涌出時(shí)的庫水位為175.35 m和173.8 m的具體情況，安排在右壩肩樁號(hào)0+550～0+577(一期工程灌漿混凝土蓋板頂高程約178.00 m)段布鉆孔12個(gè)，孔間距2.5 m，每孔做壓水試驗(yàn)一段，樁號(hào)0+570處蓋板上黏土心墻部分做滲水試驗(yàn)2次。

勘察結(jié)果表明:在勘探過程中未發(fā)現(xiàn)黏土心墻中有孔洞及裂縫現(xiàn)象，在心墻與混凝土板接觸處亦未出現(xiàn)分離、空洞或含水率值較大區(qū)段。為進(jìn)一步驗(yàn)證心墻黏土與底板接觸處的透水性，在樁號(hào)0+570處進(jìn)行鉆孔滲水試驗(yàn)，水頭分別為1.0 m和2.0 m。每次水位觀測時(shí)間48 h。滲水試驗(yàn)結(jié)果表明:48 h后水位基本未發(fā)生變化，說明本段心墻黏土填筑質(zhì)量較好，混凝土蓋板與黏土間不存在滲漏通道。

本次鉆孔壓水試驗(yàn)主要是針對(duì)混凝土蓋板和基巖間的接觸帶處，壓水試驗(yàn)、灌漿壓力按設(shè)計(jì)要求選用0.15 MPa(一期壩基帷幕灌漿壓力)。壓水試驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)合封孔進(jìn)行灌漿處理，壓水試驗(yàn)、灌漿封孔成果見表1。

表1 右壩端壓水試驗(yàn)及灌漿封孔成果表

由表1可見，在0+550～0+577的勘探段中以0+560處的透水率值最大，達(dá)57.3 Lu，但該處封孔灌漿的耗灰量卻較小，說明此段不存在大的集中的滲漏通道，還是以微裂隙為主。

4.2 處理設(shè)計(jì)

根據(jù)上述勘探及分析結(jié)果，在二期工程的右壩肩處理設(shè)計(jì)中確定“二期工程結(jié)合對(duì)右壩肩滲漏段的處理，解決右壩肩繞壩滲流問題，對(duì)升高段岸坡進(jìn)行削坡處理，清理后岸坡1∶1.5，截水槽混凝土蓋板由高程181.75 m升高至186.80 m，蓋板下5 m范圍進(jìn)行固結(jié)灌漿，設(shè)4排，孔距1.0 m。對(duì)右壩肩部位重新進(jìn)行帷幕灌漿處理，灌漿范圍為樁號(hào)0+550～0+635，單排，設(shè)計(jì)孔距1.0 m，平均灌漿深度20 m，采用細(xì)顆粒水泥，并適當(dāng)增大灌漿壓力”。

4.3 灌漿施工

右壩肩的二期工程灌漿施工于2007年6月～7月進(jìn)行，灌漿分單元統(tǒng)計(jì)各序孔的單位注灰量及平均透水率見表2。

表2 右壩肩帷幕灌漿處理綜合統(tǒng)計(jì)表

由表2可以看出，本次帷幕灌漿的單位注灰量及平均透水率隨著孔序的增加呈較大幅度減少的趨勢。說明灌漿的防滲效果明顯，隨著帷幕灌漿孔的加密，基巖裂隙越來越小、基巖透水性也越來越小。

帷幕灌漿完成后，對(duì)本次共86個(gè)帷幕灌漿孔按規(guī)范10%的要求選取9個(gè)檢查孔對(duì)帷幕灌漿效果進(jìn)行檢查，壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，接觸帶及基巖的透水率均 ＜5 Lu，最大為4.6 Lu，最小為2.6 Lu，符合《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

綜上所述，在桃山水庫二期工程中對(duì)主壩右壩肩所進(jìn)行的鉆孔勘察(含封孔灌漿)和灌漿處理設(shè)計(jì)及施工是符合《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274－2001)要求的。處理后水庫運(yùn)行的水位匯總情況見表3。

表3 右壩肩鉆孔勘察和灌漿處理后水庫水位匯總表

由表3可見，經(jīng)過2003年4月鉆孔勘察及封孔灌漿初步處理后，在2007年5月28日二期工程灌漿處理前，庫水位有兩次達(dá)到174.50m以上，均高于1996年12月發(fā)現(xiàn)主壩右壩肩滲漏時(shí)的173.8 m，高出約0.7～2.47 m，且每次歷時(shí)分別達(dá)到38 d和51 d，而大壩下游右端集水溝并未發(fā)現(xiàn)異常情況。經(jīng)2007年6～7月二期工程帷幕灌漿處理后，自2009年7月21日始?xì)v經(jīng)338 d庫水位一直在174.52 m以上，高于1996年12月發(fā)現(xiàn)主壩右壩肩滲漏時(shí)的庫水位173.8 m，其中2010年4月22日～5月22日歷時(shí)31 d庫水位在175.95～175.96 m以上，而4月28日庫水位最高達(dá)到176.54 m，此31 d的超出1994年12月發(fā)現(xiàn)主壩右端滲漏時(shí)的庫水位(175.35 m)約0.6～1.19 m，而大壩下游右端集水溝也未發(fā)現(xiàn)異常情況。右壩肩經(jīng)二期工程帷幕灌漿處理后，大壩下游右端集水溝未見水流泉狀涌出的異常情況，水庫的實(shí)際運(yùn)行表明右壩肩經(jīng)處理后滲漏問題已經(jīng)獲得徹底解決。

對(duì)于水庫工程土壩壩肩滲漏問題的處理，首先必須查明滲漏處的地質(zhì)情況，從而判定滲漏通道的性質(zhì)，有針對(duì)性地提出處理措施。同時(shí)施工前必須進(jìn)行試驗(yàn)，提出符合工程特殊性的施工控制參數(shù)，嚴(yán)格按照質(zhì)量要求進(jìn)行施工，才能達(dá)到預(yù)期效果，從而滿足工程運(yùn)行的要求。

［1］黃河水利委員會(huì)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL274－2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［2］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省倭肯河桃山水庫二期工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2006.