關(guān)于水庫大壩防滲加固技術(shù)的探討

徐甲存，仲靜文

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，江蘇南京 210022）

1 工程地質(zhì)概況

1.1 工程概況

趙庫水庫位于南京市江寧區(qū)百家湖街道水閣社區(qū)境內(nèi)，始建于1966年，屬于長江下游區(qū)域延伸水系。樞紐主要建筑物有：大壩、灌溉涵洞及鋼筋混凝土圓管涵、溢洪道等。大壩主要為粘性土，壩基淺部為粉質(zhì)粘土，深部為強(qiáng)風(fēng)化基巖。最大壩高為12.90 m，壩頂長148 m，壩頂高程為44.00 m，頂寬約6 m，迎水坡坡比為1:2.2，36.0～39.60 m高程為拋石護(hù)坡；背水坡38.30 m高程左右有一平臺，平臺寬17.0 m左右。水庫集水面積1.4 km2。設(shè)計灌溉面積850畝，實際灌溉面積600畝。

1.2 地形地質(zhì)概況

趙庫水庫壩體填土為粉質(zhì)粘土，表層含植物根莖、少許碎石等。干重度13.4～16.5 kN/m3，平均值14.9 kN/m3，填筑質(zhì)量總體一般，局部較差。水平滲透系數(shù)6.17×10-5cm/s。垂直滲透系數(shù)5.56×10-5cm/s。層厚4.50～10.50 m。

壩基淺部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，土體強(qiáng)度較低；粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較為均勻，土體強(qiáng)度較高，防滲性能較好。壩基下部為強(qiáng)風(fēng)化安山巖，力學(xué)強(qiáng)度較高，滲透性局部達(dá)中等透水；綜上所述，壩基工程地質(zhì)條件總體一般，防滲性能尚可。

壩址區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，區(qū)域性斷層規(guī)模大，延伸遠(yuǎn)，根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》、《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本區(qū)域地震動峰加速度為0.10 g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度區(qū)。

1.3 水文地質(zhì)

趙庫水庫地勢平緩，含水層多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土層，淺層地下水類型為孔隙潛水，接受庫水和大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)或地下滲流形式向水庫四周排泄。壩身填土（粉質(zhì)粘土）弱透水，局部中等透水；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土微~弱透水；據(jù)野外判別強(qiáng)風(fēng)化安山巖局部達(dá)中等透水。

2 防滲加固工程評價

趙庫水庫自建成以來，經(jīng)過40多年的運行，逐漸出現(xiàn)一些工程方面的問題。主要有：

（1）大壩混凝土護(hù)坡嚴(yán)重受損，局部干砌塊石風(fēng)化腐蝕，壩基和壩肩不實呈不均勻沉降，背水坡壩腳臨塘易積水，對水利工程的安全威脅較大。

（2）灌溉涵洞滲漏嚴(yán)重，鋼筋混凝土管涵年久失修，出口錐形閥門漏水。

（3）近壩庫岸不穩(wěn)定，溢洪道無護(hù)砌，出路不暢，壩體土的均勻性較差，局部出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

2005年7月，根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》，南京市水利局組織省、市有關(guān)專家對趙庫水庫大壩進(jìn)行綜合分析，鑒定為3類壩。

趙庫水庫實際灌溉面積600畝，防洪安全要求較高。根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》和《江蘇省短歷時暴雨圖集》等相關(guān)資料推算汛限水位，水庫原洪水標(biāo)準(zhǔn)30 a一遇設(shè)計、500 a一遇校核：汛限水位39.80 m，校核水位42.20 m，死水位36.00 m。

3 水壩防滲加固技術(shù)

3.1 工程等級及防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《江蘇省小型水庫大壩安全鑒定辦法》(蘇水管[2004]191號文印發(fā))(以下簡稱《辦法》)的要求，工程等別為Ⅴ等，永久性建筑物級別為5級，洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20 a一遇設(shè)計、200 a一遇校核。

3.2 水壩防滲加固基本設(shè)想

根據(jù)水壩不同的部位進(jìn)行不同的施工方法，壩身、壩基帷幕灌漿主要充填漏洞和縫隙，防滲截漏，通過灌漿加固，形成防滲體。壩上游面固結(jié)灌漿，堵塞漏洞和縫隙，加固補(bǔ)強(qiáng)壩體和提高防滲性能，以進(jìn)一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結(jié)灌漿，在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注漿管進(jìn)行灌漿，以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫，加固壩體，增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力。

3.3 帷幕灌漿技術(shù)

水壩防滲墻的底部出現(xiàn)風(fēng)化巖石主要采用帷幕灌漿處理方法，帷幕灌漿與上部混凝土不分叉從而連成一體，在混凝土防滲墻里面的鋼管通過預(yù)埋鋼管底部對風(fēng)化巖層來進(jìn)行灌漿處理。

（1）鉆孔

地質(zhì)勘探共完成5個鉆孔，開孔孔位偏差值不得大于10 cm，總進(jìn)尺67.70 m；鉆孔時，段長、孔徑、孔深均按規(guī)定要求進(jìn)行；孔斜對灌漿質(zhì)量至關(guān)重要，鉆孔過程中每5 m進(jìn)尺便測斜一次，發(fā)現(xiàn)孔斜超過設(shè)計要求便重新掃孔糾偏，使孔底的偏差值不得大于規(guī)范規(guī)定值。對設(shè)計和監(jiān)理工程師要求的取芯鉆孔，其巖芯按取芯次序統(tǒng)一編號，填牌裝箱，并繪制鉆孔柱狀圖和進(jìn)行巖芯描述。試驗施工時，采用“高壓脈動沖洗法”洗孔，帷幕灌漿孔（段）因故中斷時間間隔超過24 h者應(yīng)在灌漿前重新進(jìn)行沖洗。

（2）壓水

施工中均按自上而下分段卡塞進(jìn)行壓水試驗。所有灌漿孔都按簡易壓水（單點法）進(jìn)行，檢查孔采用五點法進(jìn)行壓水試驗。

（3）制漿材料

帷幕灌漿的漿液為純水泥漿液，主材為水泥，經(jīng)過水質(zhì)檢驗灌漿時用庫區(qū)水。水泥在制漿時采用重量稱量法，其稱量誤差小于5%。

（4）漿液攪拌

水泥漿液必須攪拌均勻，拌漿時使用普通攪拌機(jī)，攪拌時間不少于3 min，漿液在使用前過篩，從開始制備至用完時間小于4 h。

（5）灌漿

灌漿采用自上而下分段卡塞法，孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管底部距孔底不大于50 cm。所有鉆孔段長均按每5～6 m為一段進(jìn)行施灌。特殊情況下可適當(dāng)縮短或加長，但不得大于10 m。在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注1 h，或不大于1 L/min時，繼續(xù)灌注1.5 h，灌漿可結(jié)束。

每個帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，會同監(jiān)理工程師及時進(jìn)行驗收，驗收合格的灌漿孔采用“分段壓力灌漿封孔法”并結(jié)合人工水泥砂漿封孔。

3.4 高壓噴射灌漿技術(shù)

在大壩防滲工程中，高壓噴射灌漿防滲技術(shù)可以在一定程度上降低工程造價。在施工過程中也具有一定的便利性，施工方便，開挖工程量小，占地面積少，對周圍環(huán)境影響小。

采用高壓噴射灌漿防滲技術(shù)，所用技術(shù)參數(shù)因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同，提升速度也有差異，通過在大壩上取10 m做試噴試驗，試驗孔可選擇1.2 m、1.4 m和1.6 m三種孔距對比，噴完后通過開挖檢查相互搭接情況、水泥包裹碎石情況及取心做固結(jié)體密度、強(qiáng)度、滲透性試驗和耗用水泥等對比，確定孔距1.4 m既滿足設(shè)計止水要求又經(jīng)濟(jì)合理。

根據(jù)試驗段及地質(zhì)勘查情況，確定以下技術(shù)參數(shù)：（1）孔距：1.4m；（2）擺角：15°；（3）水壓：35 MPa；（4）氣壓：0.5～0.7 MPa；（5）漿壓：0.8～1.0 MPa；（6）水灰比為∶0.8∶1；（7）水泥漿密度：1.6 g/m3；（8）提升速度：8～9 cm/min；（9）擺頻：10～13次 /min；（10）孔底入巖深度：進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖內(nèi)，入巖1.0 m。

施工中根據(jù)每孔的實際地層情況與先導(dǎo)孔揭示的地層情況的差別，對技術(shù)參數(shù)及時調(diào)整，以取得適合該孔或該地層的參數(shù)，獲得最好的成墻效果。

4 結(jié)語

水庫大壩防滲加固工程是水利工程施工中不可忽視的主要部分，在水利工程建設(shè)過程中，認(rèn)真分析水壩滲漏情況，采取科學(xué)的建設(shè)方案，選擇適當(dāng)?shù)募庸谭绞?，才能充分發(fā)揮防洪、抗災(zāi)的能力和提高水資源的調(diào)控能力，使水利工程發(fā)揮其最大作用，為社會創(chuàng)造更大效益。