諸城市吳家樓水庫(kù)大壩防滲措施

吳秀英 王成強(qiáng) 張 昕 李天虎

一、工程概況

吳家樓水庫(kù)位于山東省諸城市境內(nèi)的荊河上游，控制流域面積33km2。1960年7月建成蓄水，總庫(kù)容2038×104m3，主要由大壩、溢洪道、放水洞及水庫(kù)管理設(shè)施等組成。大壩全長(zhǎng)500m，為均質(zhì)土壩，壩頂（兼222省道路面）寬12.8m，壩頂高程90.0m。溢洪道位于大壩南端，為壩肩式溢洪道。放水洞位于大壩北段。該水庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖的中型綜合性水利樞紐工程。

水庫(kù)運(yùn)行40多年來(lái)，在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。由于歷史原因，大壩施工質(zhì)量差，壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，多次出現(xiàn)險(xiǎn)情。溢洪道無(wú)閘門(mén)控制，不能有效調(diào)控中小洪水，壩下放水洞多處裂縫，漏水嚴(yán)重，已無(wú)法正常運(yùn)行，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

二、大壩地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

1.壩體

1960年7月建至高程87.5m，2002年222省道改線(xiàn)拓寬經(jīng)過(guò)壩頂，又加高至90.0m。整個(gè)壩體填筑不均勻，壓實(shí)度無(wú)法滿(mǎn)足要求。

87.50 m高程以上部分壩體巖性主要為粘土質(zhì)細(xì)砂、含砂壤土及壤土。在A0鉆孔2.0m處出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，滲漏量達(dá)90.72m3/d；粘土質(zhì)細(xì)砂滲透系數(shù)一般1.98×10-3cm/s，壤土滲透系數(shù)為6.38×10-3cm/s，具中等透水性；87.50m高程以下部分壩體巖性主要為粘土質(zhì)細(xì)砂及壤土。在鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中，壩體出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象，滲漏量達(dá)44.64～102.24m3/d，易形成集中滲水，滲透系數(shù)為1.47×10-3～8.45×10-3cm/s，具中等透水性。

2.壩基

壩基巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖積洪積堆積的壤土夾碎石及白堊系下統(tǒng)楊家莊組的砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。砂質(zhì)泥巖的強(qiáng)～中等風(fēng)化帶節(jié)理裂隙發(fā)育，且張開(kāi)度大，透水率一般在10.81Lu以上，局部達(dá)44.37Lu，為壩基的主要滲漏層。

經(jīng)綜合分析，整個(gè)壩體及壩基存在嚴(yán)重漏水現(xiàn)象，壩后出現(xiàn)明流及沼澤化。大壩壩坡、壩腳滲流出逸坡降大于允許值，大壩滲透穩(wěn)定不能滿(mǎn)足要求，且在新老壩體的接觸面及基巖與壩體直接接觸面都存在接觸滲流的現(xiàn)象，已出現(xiàn)集中滲水。因此須采取工程措施進(jìn)行截滲，以確保工程安全。

三、大壩防滲研究與措施

1.大壩防滲方案研究

根據(jù)水庫(kù)大壩存在的壩坡及壩腳滲流出逸坡降大于允許值、壩體與壩基巖石接觸處存在接觸沖刷破壞及集中滲漏、大壩滲透穩(wěn)定不能滿(mǎn)足要求等問(wèn)題，擬定水平防滲膜方案、垂直防滲墻方案、高噴板墻加防滲膜方案進(jìn)行比選。

方案一為防滲膜方案，上游壩坡鋪土工膜，鋪至壩腳后再向上游鋪設(shè)50.0m，膜厚 0.5mm，布重 300g/m2。該方案施工簡(jiǎn)單，對(duì)壩頂省道交通的影響較小，可比投資為77.54萬(wàn)元。但需要騰空庫(kù)容，放水損失大。

方案二為垂直防滲墻方案，墻軸線(xiàn)位置位于上游壩坡87.00m處，墻厚0.30m，下端入巖1.0m。該方案防滲效果好，工期不受汛期影響，滲流量較小。但施工影響壩頂省道交通，可比投資216.21萬(wàn)元。

方案三為高噴防滲板墻加防滲膜方案，在上游壩坡85.0m高程處，設(shè)高噴防滲板墻，采用旋噴工藝，孔距1.2m，下端深入基巖1.0m。85.00m高程至壩頂段的壩坡鋪設(shè)土工防滲膜，材料為二布一膜，膜厚0.5mm。該方案防滲效果較好，施工對(duì)壩頂省道交通的影響較小，利于安排度汛，滲流量小，可比投資189.2萬(wàn)元。

通過(guò)以上方案比選論證，考慮到壩基及部分壩體土質(zhì)滲透系數(shù)稍大，高噴板墻和防滲膜組合，防滲效果較好，施工對(duì)壩頂省道交通的影響較小，且投資較省。因此，確定方案三為大壩防滲加固的設(shè)計(jì)方案。

2.大壩基巖帷幕灌漿防滲措施

根據(jù)地質(zhì)資料，大于10Lu的滲漏基巖將進(jìn)行灌漿，則其灌漿范圍為樁號(hào)0+015～0+500，共長(zhǎng)485m。帷幕灌漿軸線(xiàn)位于現(xiàn)壩頂中心線(xiàn)上游18.25m處，高程85.0m，灌漿帷幕底伸入基巖9.0m，采用42.5超細(xì)水泥，沿軸線(xiàn)布設(shè)1排鉆孔，孔距1.2m。

灌漿分三序孔，孔距由稀至密順序進(jìn)行。Ⅰ序孔孔距4.8m，Ⅱ序孔孔距4.8m，Ⅲ序孔孔距2.4m。每孔灌漿自上而下分段進(jìn)行，第一段為壩基接觸段，段長(zhǎng)不大于3.0m，其余孔段長(zhǎng)度為5.0m。上一段灌漿終凝后才允許施行下一段灌漿，灌漿壓力為0.3MPa。

灌漿質(zhì)量檢查應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束后14d進(jìn)行，沿灌漿軸線(xiàn)每隔20m設(shè)一個(gè)檢查孔，試驗(yàn)壓力可采用0.3MPa。每個(gè)試驗(yàn)段打一眼檢查孔，采取巖心做滲透試驗(yàn)和抗壓試驗(yàn)。

3.大壩壩體防滲措施

在大壩樁號(hào)0+024.65～0+418.5段的上游壩坡85.0m高程處，布置高壓旋噴防滲板墻，總長(zhǎng)度393.85m。旋噴直徑1.5m，孔距1.2m，下端深入基巖1.0m。85.0m高程至壩頂段的壩坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜（布150g/m2，膜厚0.5mm，布150g/m2）。土工膜與高壓旋噴防滲板墻頂端有效銜接。

灌漿材料采用不低于42.5普通硅酸鹽水泥漿液。水泥應(yīng)保持新鮮，過(guò)期及受潮結(jié)塊的不得使用，水泥漿使用高速攪拌機(jī)攪拌不低于30s，自制備至用完不超過(guò)4h。漿液密度約1.4～1.7g/cm3，采用兩管法施工，高噴氣壓為0.6MPa，流量1.0m/min。漿壓為38MPa，漿流量為80L/min，密度1.4g/cm。提升速度為8cm/min，旋噴轉(zhuǎn)速為5r/min；灌漿分3序孔，孔距由稀至密，順序進(jìn)行。第1序孔孔距4.8m，第2序孔孔距2.4m，第3序孔孔距2.4m；鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于50mm。鉆孔偏斜率不超過(guò)1%。

四、結(jié)語(yǔ)

吳家樓水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)壩基帷幕灌漿、壩體高噴防滲板墻及復(fù)合土工膜綜合防滲處理后，截滲效果顯著，壩后已無(wú)明流及沼澤化。經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，消除了工程隱患。除險(xiǎn)加固后的水庫(kù)在防洪、灌溉、供水、養(yǎng)殖等方面都發(fā)揮了巨大的工程效益和社會(huì)效益