趙山渡引水工程泄洪閘防滲補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計

沈貴華

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院 杭州 310 002）

1 工程概況

趙山渡引水工程是以供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電的綜合利用水利工程，由引水樞紐工程和輸水渠系工程兩部分組成。引水樞紐工程水庫總庫容3414萬m3，電站裝機(jī)容量20MW；輸水渠系工程設(shè)計引水流量36m3/s，加大引水流量39m3/s，輸水干渠總長62km，年供水總量7.3億m3。

引水樞紐位于溫州市瑞安龍湖鎮(zhèn)西北的趙山渡，距溫州市87km，距瑞安市41km。主要建筑物由右岸混凝土重力壩、右岸河床式電站廠房、泄洪閘、左岸混凝土重力壩等組成。16孔泄洪閘布置在河床中間部位，總寬度 257.9m，每孔凈寬 12m，總凈寬 192m。泄洪閘自上游至下游由上游護(hù)坦、閘室、消力池、下游護(hù)坦、海漫及拋石防沖槽等組成。閘室均為單孔獨(dú)立縫墩式結(jié)構(gòu)，溢流堰與閘墩整體連接，閘基礎(chǔ)坐落于密實砂礫卵石地基或經(jīng)碾壓處理的砂礫卵石地基上。

泄洪閘閘室段上游布置防滲系統(tǒng)，通過上游護(hù)坦將混凝土防滲墻和閘室連接。閘址基礎(chǔ)采用封閉式混凝土防滲墻防滲，防滲墻位于上游護(hù)坦上游側(cè)，其兩端分別與電站廠房和重力壩基礎(chǔ)防滲帷幕相連接，并結(jié)合止水系統(tǒng)共同形成整個引水樞紐工程的防滲體系。防滲墻水下混凝土墻身厚 0.8m，墻底嵌入弱風(fēng)化基巖至少 0.5m，墻體最深50.7m。防滲墻混凝土設(shè)計指標(biāo)為：抗壓強(qiáng)度≥10MPa，抗拉強(qiáng)度≥1MPa，彈性模量≤1.6×104MPa，抗?jié)B標(biāo)號≥S6。防滲墻頂部1.5m高度范圍為現(xiàn)澆200#鋼筋混凝土頭部，水下混凝土防滲墻11.2m高度范圍墻內(nèi)布置有鋼筋籠，并要求頂部質(zhì)量較差部分至少須鑿除 0.5m后再澆筑頭部。防滲墻與上游護(hù)坦的連接，采用頭部和上游護(hù)坦間設(shè)伸縮沉降縫，縫內(nèi)設(shè)紫銅片和橡膠止水帶2道止水，經(jīng)上游護(hù)坦縫內(nèi)的水平止水帶與閘室水平止水帶相連，在各閘室縫墩內(nèi)靠上游端分別設(shè)置垂直向紫銅片和橡膠止水帶與水平止水形成封閉系統(tǒng)。

2 泄洪閘運(yùn)行狀況及初步補(bǔ)強(qiáng)處理

2.1 泄洪閘運(yùn)行狀況

趙山渡引水樞紐工程于1998年7月正式開工，2002年 7月 2期工程完工，引水樞紐整體投入蓄水運(yùn)行。工程自投入運(yùn)行以來，泄洪閘相繼出現(xiàn)了多個閘墩下游伸縮縫異常滲漏水現(xiàn)象，尤其淺灘區(qū)閘段更為嚴(yán)重。2004年底首先發(fā)現(xiàn)個別閘墩下游伸縮縫有滲水潮濕現(xiàn)象，2006年底多個閘墩下游伸縮縫出現(xiàn)明顯漏水，到 2007年底發(fā)展為個別伸縮縫出現(xiàn)射流狀嚴(yán)重漏水，說明泄洪閘防滲止水系統(tǒng)已破壞失效，必須進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。

2.2 泄洪閘防滲止水系統(tǒng)初步補(bǔ)強(qiáng)處理

泄洪閘整個防滲止水系統(tǒng)是由防滲墻、上游護(hù)坦水平止水、閘墩縫垂直止水組成的封閉系統(tǒng)。由于系統(tǒng)大部分處于水下，而趙山渡引水工程又因承擔(dān)溫州和瑞安的城市供水任務(wù)無法放低水位檢修，難于查找判斷滲漏點(diǎn)的具體部位。故檢查、補(bǔ)強(qiáng)加固工作按照先易后難，先水上后水下逐步逼近封閉的辦法進(jìn)行。即先水上處理閘墩垂直止水，如有效則完成處理，如效果不明顯則繼續(xù)查找處理上游護(hù)坦水平止水，如還不能消除異常滲漏則最后檢查處理難度最大的防滲墻。

2008年 1月對 3#與 4#、6#與 7#閘室之間閘墩伸縮縫 2道垂直止水間采用騎縫化學(xué)灌漿阻滲塞方案進(jìn)行處理，即在閘頂兩道垂直止水之間鉆垂直騎縫孔，用速凝化灌材料注入騎縫鉆孔中，形成阻滲塞止水。該方案實施后，滲漏點(diǎn)、滲漏量均未見明顯變化，并發(fā)現(xiàn)化灌材料從閘室下游及上游冒出現(xiàn)象。因此該修補(bǔ)方案不再繼續(xù)實施，決定做進(jìn)一步的后續(xù)檢查。

2008年2～3月對泄洪閘進(jìn)行水下攝像和水下噴墨（高錳酸鉀溶劑）檢查后發(fā)現(xiàn)：泄洪閘17個閘墩中有10個閘墩伸縮縫上游側(cè)存在不同程度的吸水滲漏；淺灘區(qū)防滲墻上游側(cè)與混凝土保護(hù)體之間分縫內(nèi)幾乎整條存在比較明顯的滲漏；主槽區(qū)上游護(hù)坦伸縮縫存在多處明顯滲漏。檢查結(jié)果顯示，防滲止水系統(tǒng)已部分失效，但分縫間變形是微小且均勻的，不會造成止水帶拉裂。泄洪閘位移監(jiān)測也顯示滲漏未對閘基正常變形造成影響。

2008年6月至2009年4月，對泄洪閘淺灘區(qū)上游永久縫縫面采用 LW 雙組份灌漿材料和SX防滲模塊進(jìn)行水下防滲補(bǔ)強(qiáng)處理，處理的部位為防滲墻頭部和頂部伸縮縫、閘前護(hù)坦與防滲墻間水平伸縮縫、閘前護(hù)坦間水平伸縮縫、閘前護(hù)坦與閘室間水平伸縮縫、閘墩上游面豎直伸縮縫。泄洪閘淺灘區(qū)上游永久縫表面防滲補(bǔ)強(qiáng)處理后，經(jīng)噴墨檢測，處理部位表面均已不存在吸水滲漏問題，但泄洪閘基底滲透壓力基本沒有變化，閘墩下游側(cè)伸縮縫漏水沒有明顯改善，表明泄洪閘仍然存在滲漏通道。

2009年5～7月，對泄洪閘防滲墻進(jìn)行了鉆孔取芯、孔內(nèi)攝像和地震波CT檢測，檢測結(jié)果顯示防滲墻存在局部團(tuán)狀低速區(qū)，表明局部混凝土有缺陷。

泄洪閘防滲止水系統(tǒng)由防滲墻和新修補(bǔ)的泄洪閘上游永久縫縫面止水結(jié)構(gòu)共同組成。新修補(bǔ)的止水結(jié)構(gòu)施工后均進(jìn)行了檢測，不存在滲漏問題，故可以判斷，泄洪閘防滲墻存在滲漏通道。有必要對泄洪閘防滲墻進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。

3 防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固處理

泄洪閘防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固的目的是修補(bǔ)原防滲墻缺陷，降低泄洪閘基底滲透壓力，防止砂卵石地基滲透變形，滿足現(xiàn)行規(guī)范下的滲透穩(wěn)定要求，并使閘墩下游伸縮縫滲漏量明顯減少，確保工程安全運(yùn)行。

3.1 防滲墻所在河床地層情況

（1）河床覆蓋層上部為第四系全新統(tǒng)沖積砂礫卵石層，松散－稍密，粒徑以3～12cm為主，含有漂石，直徑20～40cm，本層厚度為5～15m，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)K=55～359m/d。

（2）河床覆蓋層下部為第四系上更新統(tǒng)沖積含泥砂礫卵石層，稍密－中密，泥質(zhì)膠結(jié)，粒徑以3～10cm為主，部分礫卵石呈全強(qiáng)風(fēng)化，泥含量小于 10%，含有漂石，直徑 20～40cm。本層屬于弱透水層，滲透系數(shù)K=0.8～3.91m/d（局部含泥量較低段K=5.8～21.7m/d）。

（3）含泥砂礫卵石層下部為強(qiáng)弱風(fēng)化巖，屬于弱－微弱透水層。

3.2 防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固方案

根據(jù)地質(zhì)條件及泄洪閘、防滲墻結(jié)構(gòu)型式，經(jīng)多方案比選確定采用在原防滲墻上游側(cè)的水下砂卵石層內(nèi)新設(shè)帷幕灌漿的補(bǔ)強(qiáng)加固方案，封閉混凝土防滲墻上可能存在的滲漏缺陷，從而延長該部位滲徑，降低閘基滲透壓力和滲透坡降。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：符合防滲體盡量靠上游側(cè)的原則；補(bǔ)強(qiáng)加固過程中相對較易確認(rèn)滲漏通道位置；對防滲墻可能存在的缺陷補(bǔ)強(qiáng)作用較大。缺點(diǎn)是：由于強(qiáng)透水砂卵石石層厚，表層又有近3m厚的人工拋石，較難成孔，灌漿過程中漏漿不易控制，漿液存留難度大。

3.2.1 補(bǔ)強(qiáng)加固處理范圍

根據(jù)泄洪閘的基底滲透壓力監(jiān)測成果及泄洪閘滲漏情況的檢查結(jié)果，對原防滲墻上游側(cè)新設(shè)帷幕灌漿補(bǔ)強(qiáng)加固的范圍為1#－7#閘孔（位于淺灘區(qū)）。根據(jù)工程地質(zhì)資料，補(bǔ)強(qiáng)加固帷幕灌漿深度定為防滲墻頭部以下20m（該高程以下范圍基本已為弱透水層）?？紤]到工程本身采用防滲墻作為垂直防滲，補(bǔ)強(qiáng)加固帷幕灌漿是針對防滲墻可能存在的缺陷而實施，因此對帷幕厚度未作具體要求。在補(bǔ)強(qiáng)加固處理過程中，要求加強(qiáng)對泄洪閘基底滲透壓力與下游閘墩分縫處滲漏情況的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測情況，及時調(diào)整補(bǔ)強(qiáng)加固的范圍。

3.2.2 灌漿孔位布置及灌漿材料

參照砂卵石層中設(shè)置帷幕的經(jīng)驗，一般布置1～2排灌漿孔。針對本工程補(bǔ)強(qiáng)加固的特點(diǎn)，在原防滲墻上游側(cè)設(shè)2排灌漿孔，第1排灌漿孔軸線距防滲墻上游面 1.4m；第 2排灌漿孔軸線距防滲墻上游面 0.4m。灌漿孔為垂直孔，孔距2m，按 3個次序進(jìn)行加密施工，要求孔底最大偏差值小于孔間距。灌漿過程中，若第1排灌漿孔的灌漿效果能達(dá)到處理目標(biāo)，則不再進(jìn)行第2排灌漿；若第 2排的灌漿效果仍達(dá)不到處理目標(biāo)，可考慮在相應(yīng)部位布置灌漿孔進(jìn)行加密。

灌漿材料采用單液水泥漿、水泥－水玻璃孔口混合雙液漿、特種水泥漿液等材料。水泥為425#普通硅酸鹽水泥，水玻璃M值2.4～3.4，波美度 30～45。特種水泥主要構(gòu)成為還原性特制硫鋁酸鹽水泥，配聚丙烯酰胺絮凝劑。

3.2.3 灌漿施工方法

灌漿方式為純壓式，采用自下而上法灌漿。一次鉆孔至設(shè)計深度后以每2m為一個灌漿段自孔底開始灌漿，一段灌漿完畢后進(jìn)行上一個 2m段灌漿，直至孔口。

灌漿壓力以低位選擇較高壓力、高位選擇較低壓力的原則，后序孔比先序孔壓力稍大。低灌漿壓力以可注入為控制標(biāo)準(zhǔn)，按0.1～0.3MPa控制，高灌漿壓力控制在1MPa以內(nèi)。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，以灌漿壓力條件下灌入量小于 3L/min為終止該段灌漿的標(biāo)準(zhǔn)，如實際施工時注漿量較大，可按注漿耗灰量 2t/m為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

要求灌漿施工時先采用水泥漿單液灌注，當(dāng)水泥漿注入量接近 2t/m耗灰量而灌漿壓力仍低于設(shè)計控制范圍時，再使用水泥－水玻璃雙液灌漿，對個別滲漏量較大的部位可增加灌注特種水泥。通過以多種灌漿材料交替灌漿的方式，來解決本工程水下強(qiáng)透水砂卵石層和滲漏動水條件下灌注漿液的存留問題，使防滲墻滲漏封堵灌漿得以在正常工作水頭下完成。防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固已于2010年1～6月實施完成。

4 防滲補(bǔ)強(qiáng)加固效果分析

補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿過程中及結(jié)束后的灌漿效果，可通過對泄洪閘基底滲透壓力變化、閘墩伸縮縫下游面滲漏水變化等情況分析判斷獲得。經(jīng)復(fù)核計算，要求基底滲透壓力水頭（滲透壓力觀測孔位于閘墩上游端頭部）折減系數(shù)小于0.6即可滿足閘基滲透穩(wěn)定要求。

防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固實施前后泄洪閘基底滲透壓力變化見表1。

從表1中可以看出，實施防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固后泄洪閘基底滲透壓力下降明顯，滲透壓力水頭折減系數(shù)均<0.3，滿足閘基滲透穩(wěn)定要求。同時，泄洪閘閘墩伸縮縫下游面已看不到滲漏現(xiàn)象。由此說明，防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固達(dá)到了預(yù)期效果，整個泄洪閘防滲系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)加固是成功的。

5 結(jié)論

（1）檢查和補(bǔ)強(qiáng)加固工作采用先易后難、先水上后水下逐步逼近封閉的方法是正確的，有利于逐步查清滲漏原因，徹底消除安全隱患。

（2）防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計采用墻前灌漿封堵方案合理有效。采取多種灌漿材料交替灌漿方式可確保水下強(qiáng)透水砂卵石層和滲漏動水條件下的漿液存留，從而實現(xiàn)正常工作水頭下的防滲墻滲漏封堵。

表1 防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固前后泄洪閘基底滲透壓力變化表

（3）經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)加固處理后，閘墩伸縮縫滲漏水現(xiàn)象消除，基底滲透壓力降至合理范圍，泄洪閘已處安全運(yùn)行狀態(tài)。

1 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.浙江省溫州市趙山渡引水樞紐泄洪閘防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計報告. 2009.

2 溫州市珊溪水利樞紐管理局. 趙山渡引水樞紐泄洪閘防滲補(bǔ)強(qiáng)加固完工驗收報告. 2010.