際頭水庫(kù)砌石拱壩防滲加固工程施工

黃志恒

（福建省永川水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 福州市 350002）

1 工程概況

1.1 工程概況

際頭水庫(kù)位于福建省浦城縣富嶺鎮(zhèn)靖坑村，于1985年11月動(dòng)工，1991年11月竣工。水庫(kù)總庫(kù)容為394.7 萬(wàn)m3，其中興利庫(kù)容為332 萬(wàn)m3，死庫(kù)容為15 萬(wàn)m3。大壩為雙曲砌石拱壩，壩頂高程462 m，最大壩高35 m，壩頂弧長(zhǎng)110 m，壩頂寬2 m，底寬7.0 m，厚高比為0.2；大壩迎水面為100#砂漿砌條石護(hù)砌厚0.8 m，緊接著為防滲體，150#混凝土，壩體采用100#細(xì)骨料混凝土砌塊石砌筑，背水面為100#砂漿砌條石護(hù)砌厚0.8 m。大壩基礎(chǔ)為中粗長(zhǎng)石石類砂巖、壩基設(shè)置了一道固結(jié)灌漿。

1.2 工程地質(zhì)

際頭水庫(kù)壩址地基均埋設(shè)于強(qiáng)風(fēng)化以上基巖，地基穩(wěn)定條件良好。右壩肩下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，壩肩處巖質(zhì)風(fēng)化強(qiáng)，應(yīng)進(jìn)行加固處理，加固后能滿足壩基穩(wěn)定要求。中、左壩肩基底均為弱風(fēng)化花崗斑巖和細(xì)?；◢弾r，強(qiáng)度高，壩基和左壩肩穩(wěn)定條件良好。

1.3 大壩存在的主要問(wèn)題

（1）大壩在剛開(kāi)始蓄水運(yùn)行時(shí)就出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，防滲墻沒(méi)有起到應(yīng)有作用，在經(jīng)過(guò)灌漿處理后目前大壩的滲漏依然十分嚴(yán)重。

（2）防滲標(biāo)準(zhǔn)取30年一遇，設(shè)計(jì)洪水量88 m3/s,設(shè)計(jì)洪水位為461.38 m，下泄流量為48.61 m3/s；200年一遇校核，校核洪水位為461.72 m，下泄流量67.09 m3/s，以此推求的壩頂高程不能滿足規(guī)范要求。

（3）大壩的滲漏情況十分嚴(yán)重，有40%的壩面有滲漏和析鈣的跡象，在高水位時(shí)有幾處噴射水流的現(xiàn)象，大壩在高水位時(shí)亦存在繞壩滲流的現(xiàn)象。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，際頭水庫(kù)壩肩巖體較為破碎、存在繞壩滲流現(xiàn)象。

（5）大壩壩基未進(jìn)行帷幕防滲處理。

2 砌石拱壩防滲加固設(shè)計(jì)

本次防滲加固設(shè)計(jì)任務(wù)是針對(duì)際頭水庫(kù)樞紐工程存在的諸多問(wèn)題和隱患，提出可行的加固改造工程措施。

（1）在壩頂修建一道防滲墻。

（2）對(duì)大壩壩體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，壩基進(jìn)行帷幕灌漿，壩面進(jìn)行防滲處理，下游面脫落砂漿部分重新勾縫。

（3）新建大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 防滲加固工程施工

本文防滲加固工程施工著重闡述防滲加固設(shè)計(jì)中的第二條措施

3.1 對(duì)大壩迎水面采取噴錨措施

（1）坡面及壩腳清理。將迎水面壩基的淤積泥土以及多年積存的有機(jī)物質(zhì)清除干凈，對(duì)松動(dòng)巖塊、裂隙碎屑進(jìn)行清理；并對(duì)壩肩的巖面清洗干凈，對(duì)已出露的新鮮巖面進(jìn)行鑿毛處理、對(duì)原壩坡護(hù)墻上的舊混凝土進(jìn)行鑿毛、露出新鮮混凝土面以及漿砌塊石面。

（2）埋錨掛網(wǎng)。在迎水面壩體壩肩、壩基巖面按梅花形排列埋設(shè)錨桿。錨桿孔鉆完后必須將孔內(nèi)巖粉沖洗干凈，錨桿直徑為22 mm 錨桿，鋼筋深入壩體長(zhǎng)度為70 cm；錨桿孔在鋼筋插入后用1∶3 的水泥砂漿固結(jié)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格20 cm×20 cm（為增加整體性和減少回彈率，在鋼筋網(wǎng)格布設(shè)基礎(chǔ)上增設(shè)鐵絲網(wǎng)一道），網(wǎng)格鋼筋選用6 的鋼筋按雙層分布；搭接按規(guī)范要求進(jìn)行。

鋼筋網(wǎng)片現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)，利用錨桿頭點(diǎn)焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網(wǎng)緊貼迎水面，網(wǎng)間用鉛絲扎緊。

（3）噴射C25 混凝土。噴射混凝土采用濕噴工藝。正式施工前，按規(guī)范進(jìn)行噴混凝土生產(chǎn)性試驗(yàn)，以確定混凝土噴射作業(yè)參數(shù)。噴混凝土材料采用早強(qiáng)型水泥，堅(jiān)硬中粗砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.2～3.0 之間，粒徑小于15 mm 的碎石，混凝土配合比由實(shí)驗(yàn)室確定。噴混凝土前用水或風(fēng)沖洗迎水面。噴射混凝土作業(yè)分段分片依次進(jìn)行，噴射順序自下而上。

噴射混凝土采用濕噴，將拌合后的水泥、砂、細(xì)粒碎石和水拌合均勻后，借助空壓機(jī)將拌好后的混凝土噴至壩迎水面，噴射分2 次進(jìn)行，每層厚度為100 mm,噴射總厚度為200 mm，在第一層混凝土終凝之后噴第二層混凝土。噴射混凝土考慮添加劑的副作用，本工程基本不加添加劑。為了加強(qiáng)上游壩面防滲面層與岸坡接觸部位防滲，向兩岸相鄰山體延伸加做C25 混凝土鑲邊，鑲邊寬5 m，鑲邊形式與壩體掛網(wǎng)噴混凝土型式一致。

3.2 對(duì)大壩壩體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿

壩體灌漿分為壩頂灌漿和440.0 m 高程以下壩體補(bǔ)強(qiáng)灌漿。

（1）壩頂灌漿。壩頂灌漿沿大壩中軸線布置單排灌漿孔，視壩體形狀布置0～10°的斜孔（即與豎直方向的夾角），采用150 型鉆機(jī)造孔。大壩右岸壩肩與左岸壩肩灌漿至基巖面，壩體中段灌漿至440 m高程，孔距2 m。使用150 型鉆機(jī)造孔時(shí)，考慮正常情況下用水力循環(huán)攜帶巖粉及其它雜質(zhì)無(wú)法徹底清除，將影響灌漿強(qiáng)度和防滲效果，在造孔完成后借助空氣壓縮機(jī)將孔內(nèi)巖粉及其它雜質(zhì)吹干凈后再行灌漿。

為進(jìn)一步確定大壩的滲透特性，提供灌漿必要的技術(shù)參數(shù)，鉆孔時(shí)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，使用壓力為同段灌漿壓力的70%～80%，壓水試驗(yàn)自下而上分段進(jìn)行，自段長(zhǎng)（5～6）m。

灌漿采用自下而上分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿。灌漿漿液配制由稀到濃逐級(jí)變化，變換原則如下：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)或注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不改變水灰比；當(dāng)某一比級(jí)漿注入量已達(dá)300L 以上，或灌注時(shí)間已達(dá)1h 時(shí)，而灌漿壓力或注入率均無(wú)顯著改變時(shí)，應(yīng)換濃一級(jí)水灰比漿液灌注；當(dāng)注入率大于30L/min 時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工具體情況，越級(jí)變濃。越級(jí)只能越一級(jí)，且越級(jí)后注入漿量也應(yīng)達(dá)到300 L 以上，或灌注時(shí)間已達(dá)1h 才能第二次越級(jí)。

本工程壩頂灌漿壓力0.30 MPa，施工中灌漿水灰比由5∶1 變換成3∶1。

（2）440 m 高程以下的壩體補(bǔ)強(qiáng)灌漿。使用潛孔鉆在大壩下游面打灌漿孔（斜孔），與豎直方向成70°，孔距2 m，采用梅花形布孔，孔深伸入壩體（3.0～5.1）m，以離防滲墻30 cm 為限。造孔完成后借助空氣動(dòng)力將孔內(nèi)巖粉吹洗干凈，以保證灌漿效果。灌漿前壓水試驗(yàn)，灌漿壓力和灌漿水灰比與壩頂補(bǔ)強(qiáng)工藝相同。

3.3 對(duì)壩基進(jìn)行帷幕灌漿

大壩帷幕灌漿水平長(zhǎng)度140 m，其中壩體段110 m，向大壩左岸延伸20 m，向大壩右岸延伸10 m，灌漿孔孔距2 m，伸入到相對(duì)隔水層頂板線以下1 m?？咨睿?.8～21.6）m。大壩右岸0+000～0+020 m 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂灌漿相結(jié)合的方式，灌漿孔壩體部分為補(bǔ)強(qiáng)灌漿，基礎(chǔ)部分為帷幕灌漿。大壩0+020 m～0+090 m 段帷幕灌漿孔的布置采用從大壩下游壩面高出基礎(chǔ)出露面1 m 處打帷幕灌漿孔，灌漿孔與豎直方向成20°，使用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行施工。大壩左岸0+090～0+110 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂垂直灌漿相結(jié)合的方式，灌漿孔壩體部分為補(bǔ)強(qiáng)灌漿，基礎(chǔ)部分為帷幕灌漿。灌漿分二序進(jìn)行，第一序孔間距4 m，第二序孔間距2 m；第一序孔采用的壓力為（0.3～0.4）m，第二序孔采用的壓力為（0.4～0.5）MPa。灌漿采用單排布置。

4 實(shí)施效果

（1）補(bǔ)強(qiáng)灌漿和帷幕灌漿檢查孔共抽查9 個(gè)孔，壓水試段26 段，試驗(yàn)結(jié)果為灌前最大透水率8.53 Lu，最小透水率3.53 Lu，平均透水率5.62 Lu;灌后最大透水率為1.58 Lu，最小透水率為0.83 Lu，平均透水率1.27 Lu。具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)附表。

（2）通過(guò)對(duì)水庫(kù)防滲加固一個(gè)汛期（2011.2～2012.2）壩體觀察，背水面由40%面積滲漏變?yōu)橐鸦厩宄凉B漏（偶見(jiàn)滲漏，不超過(guò)5%面積），且未見(jiàn)析鈣現(xiàn)象發(fā)生，在高水位時(shí)未見(jiàn)噴射水流的現(xiàn)象，亦不存在繞壩滲流的現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明采取本文所述防滲加固措施是得當(dāng)?shù)摹?/p>

附表 浦城縣際頭水庫(kù)大壩補(bǔ)強(qiáng)灌漿和帷幕灌漿灌漿前后比較成果一覽表

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）在壩頂造斜孔時(shí)，要依據(jù)雙曲線拱壩斷面圖精確定位和定好斜角，造孔過(guò)程中隨時(shí)注意觀測(cè)，預(yù)防打穿壩體。

（2）造孔過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉借助空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的空氣攜帶至孔口后再行灌漿可較好地保證灌漿質(zhì)量。

（3）灌漿過(guò)程中注漿量、注漿壓力要結(jié)合灌前壓水試驗(yàn)透水率實(shí)施。