太平水庫除險加固工程墻幕結(jié)合防滲設(shè)計

王彩麗

（呂梁市水利勘測設(shè)計研究院 山西呂梁 033000）

1 太平水庫除險加固防滲工程概況

1.1 太平水庫概況及滲漏概況

太平水庫位于山西省臨縣湫水河中游，主要由攔河大壩、泄洪洞、泄洪輸水洞等組成；水庫大壩為均質(zhì)土壩，水庫正常蓄水位123.5 m，最大壩高28.5 m，總庫容536萬m3，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的?。?）型水庫。

壩體與左、右壩肩接觸部位存在滲漏問題：左壩肩壩體填土產(chǎn)生了不均勻沉陷，壩頭出現(xiàn)橫向裂縫；右岸河床靠近原古河槽位置有一條垂直大壩方向的巖石沖溝，溝底左側(cè)有一裂隙，滲水量較大，原截水槽局部未挖到基巖。表現(xiàn)為：大壩左岸下游壩坡高程115.19 m處滲水及相應(yīng)壩坡陰濕問題，大壩右岸下游壩坡高程110 m處塌坑滲水及相應(yīng)壩坡腳浸濕問題。

1.2 防滲設(shè)計

大壩左右壩端壩體及壩基砂卵石層采用塑性混凝土防滲墻、壩基采用帷幕灌漿進行防滲處理。

混凝土防滲墻軸線與大壩軸線重合，防滲墻厚80 cm，最大墻高33.3 m，總長144 m(其中左壩端60 m，右壩端84 m)；根據(jù)實際情況，左右壩端防滲墻頂高程不同，左壩端高程128 m，右壩端為臺階狀，高程為103.2 m至124 m；防滲墻底深入基巖不少于1 m，防滲墻澆筑完成后，用黏土回填槽孔至壩頂，防滲墻鉆孔為槽形孔，槽孔長度6 m，要求塑性混凝土彈性模量不大于500 MPa，抗壓強度為 1.0～2.5 MPa，滲透系數(shù)不大于 1×10-6cm/s。

圖1 左壩端防滲設(shè)計

圖2 右壩端防滲設(shè)計

圖3 混凝土防滲墻槽孔布置詳圖

圖4 基礎(chǔ)帷幕灌漿孔布置詳圖

帷幕灌漿軸線與防滲墻軸線重合，長度與防滲墻長度相同，深度為7～19 m，與相對不透水層相接；設(shè)雙排灌漿孔，排距2.4 m，孔距2.5 m，采用梅花形布置；灌漿設(shè)計標準為透水率5 Lu。

防滲墻與帷幕灌漿整體布置見圖1、圖2，防滲墻槽孔布置與帷幕灌漿孔布置見圖3、圖4。

2 帷幕灌漿施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 灌漿先導孔

對灌漿工程中各類鉆孔分類統(tǒng)一編號，先進行下游排孔的灌漿，后進行上游排孔的灌漿，每排孔分三序施工；部分Ⅰ序孔作先導孔，孔距為Ⅰ序孔孔距的4倍，根據(jù)先導孔的施工效果，確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)的合理性。

2.2 灌漿施工

（1）鉆孔及沖洗。鉆孔采用150型地質(zhì)鉆機，土層及砂礫石層采用合金鉆頭，巖層采用金剛石鉆頭。鉆孔位置與設(shè)計位置的偏差不大于10 cm，保證孔向準確，孔壁平直完整；灌漿孔全程測孔斜，孔斜用測斜儀進行檢測，垂直的或頂角小于5°的帷幕灌漿孔，其孔底偏差值不得大于表1的規(guī)定：

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值

頂角大于5°的斜孔，孔底最大允許偏差值可根據(jù)實際情況按表1中規(guī)定適當放寬，方位角偏差值不宜大于5°；鉆孔偏差不符合以上規(guī)定時，應(yīng)結(jié)合該部位灌漿資料和質(zhì)量檢查情況進行全面分析，如確認對帷幕灌漿質(zhì)量有影響時，應(yīng)采取補救措施。鉆進結(jié)束等待灌漿或灌漿結(jié)束等待鉆進時，孔口均應(yīng)堵蓋，妥加保護。

灌漿孔在灌漿前采用壓力水進行裂隙沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1 MPa時，采用1 MPa，直至回水清凈時止。

（2）壓水試驗。先導孔及各次序帷幕灌漿孔的各灌漿段在灌漿前應(yīng)自上而下分段進行簡易壓水，簡易壓水可在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進行；壓水試驗采用五點法或單點法。

（3）制漿。灌漿采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號425，灌漿用水應(yīng)符合拌制水工混凝土用水的要求；集中制漿站制備水灰比為0.5：1的純水泥漿液，根據(jù)需要，可摻入一定的摻合料或外加劑；漿液在使用前過篩，輸送漿液流速在1.4～2.0 m/s之間。

（4）灌漿。采用循環(huán)式自上而下分段灌漿法，分段長度6 m，灌漿注意事項參見相關(guān)規(guī)范；應(yīng)保證灌漿管路暢通，并能夠承受一定的灌漿壓力，灌漿壓力應(yīng)逐級升壓，但不超過3.0 MPa；管道上安設(shè)壓力表，以對灌漿壓力實行監(jiān)測；灌漿漿液濃度由稀到濃，逐級變換；漿液水灰比及變換原則應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定標準。

（5）灌漿封孔。封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”，具體方法參見相關(guān)設(shè)計規(guī)范。

2.3 灌漿質(zhì)量檢查

質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗為主，試驗在相應(yīng)部位灌漿結(jié)束14 d后進行，一個壩段或一個單元工程內(nèi)，至少應(yīng)布置一個檢查孔，采用自上而下分段卡塞進行單點法壓水試驗；檢查孔各段合格率應(yīng)符合規(guī)范要求。

3 塑性混凝土防滲墻施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 導向槽及施工平臺

原設(shè)計壩頂寬度6 m，不能滿足施工機械設(shè)備布置，為此將壩體防滲壩段壩頂高程降低1.5 m，施工平臺寬度可達12 m左右，滿足施工機械設(shè)備布置要求；或采用壩頂兩側(cè)搭設(shè)支架的方法加寬壩頂，形成施工平臺。

在平行于防滲墻軸線下游鋪設(shè)輕軌兩道，用于安設(shè)沖擊鉆機，另一側(cè)用來安放抓斗挖槽機、泥漿池及沉淀池，采用泥漿正循環(huán)法排渣。

防滲墻導向槽用混凝土澆筑，加少量鋼筋，槽寬80 cm，凈距允許偏差±0.5 cm且與防滲墻同一軸線，頂面高程高于壩面10 cm，以防地表水流入；導向槽必須直立、穩(wěn)固、位置準確。

3.2 防滲墻施工

（1）槽段劃分和定位。防滲墻軸線與大壩軸線重合，分為一期槽孔和二期槽孔，先施工一期槽孔，后施工二期槽孔，每個槽孔長6 m，分為兩個接頭孔，一個主槽孔和兩個副槽孔。

（2）固壁泥漿制作。拌制泥漿的黏土以黏粒含量大于50%，塑性指數(shù)大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3～4的黏土為宜，所用水以新鮮潔凈的淡水為宜；泥漿的性能指標和配合比、拌制泥漿的方法和時間及泥漿處理劑的品種和摻加率均應(yīng)通過試驗確定；并按規(guī)定配合比配制泥漿，加量誤差值不得大于5%。

（3）槽孔開挖。成槽采用3臺沖擊鉆機配合1臺抓斗挖槽機，沖擊鉆機主要用來造接頭孔和破碎槽底的巖層，抓斗挖槽機抓挖主副槽孔和清除較大粒徑沉渣；二期孔的混凝土接頭孔，應(yīng)在一期混凝土澆筑完24 h后開鉆；槽孔嵌入基巖的深度必須滿足設(shè)計要求，即不小于1 m。槽孔孔壁應(yīng)平整垂直，不應(yīng)有梅花孔、小墻等。

（4）終孔及清孔。清孔換漿選用泵吸法，清孔換漿結(jié)束后1h，應(yīng)達到規(guī)定的清孔標準，清孔換漿合格后，方可進行下道工序。

（5）塑性混凝土澆筑?；炷僚渲撇捎闷胀ü杷猁}水泥，水泥標號425，骨料選用礫石和中、粗砂，骨料粒徑不大于40 mm；混凝土入孔坍落度18～22 cm，擴散度34～40 cm，坍落度保持15 cm以上的時間不小于1 h；初凝時間不小于6 h，終凝時間不大于24 h；混凝土密度不小于2 100 kg/m3?；炷涟韬图斑\輸能力，不小于最大計劃澆筑強度的1.5倍，并保證澆筑連續(xù)進行，若因故中斷，時間不宜超過40 min；應(yīng)保證運至孔口的混凝土具有良好的和易性。

開澆前，導管內(nèi)置入隔離塞球；開澆時，先澆入水泥砂漿，再澆入混凝土，擠出塞球并埋住導管底端；槽孔混凝土連續(xù)澆筑，使混凝土面上升均勻，槽孔口設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)，不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴禁澆入槽孔內(nèi)，防止入管的混凝土將空氣壓入導管。

3.3 防滲墻質(zhì)量檢查

防滲墻質(zhì)量檢驗采用注水試驗方式，左右岸各進行三孔試驗，經(jīng)檢驗，滲透系數(shù)均在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。

4 墻幕搭接

混凝土防滲墻軸線與壩軸線重合，帷幕灌漿采用雙排孔，布置在混凝土防滲墻兩側(cè)，帷幕灌漿孔孔軸線與混凝土防滲墻軸線間距1.2 m。帷幕灌漿上限高于防滲墻墻底0.5 m(即防滲墻嵌入帷幕灌漿內(nèi)0.5 m)。

5 結(jié)束語

太平水庫防滲工程于2007年完工，至今已運行近四年時間，防滲效果良好，水庫效益顯著提高。