天井水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程措施

陳德彪

(貴州省德江縣水務(wù)局，貴州德江565200)

天井水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程措施

陳德彪

(貴州省德江縣水務(wù)局，貴州德江565200)

水利工程病險(xiǎn)水庫(kù)治理，防滲帷幕的布置是一項(xiàng)關(guān)鍵而復(fù)雜的工作，只有切實(shí)地布置好、實(shí)施好，才能夠?yàn)樗畮?kù)除險(xiǎn)加固打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為整個(gè)工程提供質(zhì)量保障。文章介紹了防滲防滲帷幕帷幕施工中的一些要點(diǎn)，并結(jié)合防滲帷幕實(shí)例論述了施工方法。

除險(xiǎn)加固;防滲處理;方案比選;施工次序;質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1 滲漏現(xiàn)狀性質(zhì)、范圍及滲漏量

天井水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高15.0 m，施工時(shí)右壩肩滑坡體，兩壩肩清基不徹底，未開(kāi)挖防滲齒槽。

大壩填筑材料除上游側(cè)黏粒含量較重外，其余為奧陶系砂頁(yè)巖風(fēng)化料及黏土夾少量塊石，上下游壩面均有塊石護(hù)坡，上下游壩面均長(zhǎng)有雜木，下游有竹林(五束約300棵)。

壩體填料主要由人工挑、抬方式搬運(yùn)上壩，大壩由人工用2.4 t石碾及4人木夯(夯重80～100 kg)分層碾壓夯實(shí)，以砂頁(yè)巖風(fēng)化料為主，壩體未見(jiàn)滲漏現(xiàn)象，兩壩接觸帶滲漏嚴(yán)重，其滲漏總量Q=0.45L/s。

壩基地層巖性為奧陶系下統(tǒng)湄潭組(O1 m)泥質(zhì)粉砂巖、砂頁(yè)巖，巖層傾向上游偏右岸，產(chǎn)狀為255°∠35°，均為中風(fēng)巖石，該壩基穩(wěn)定性較好。

右壩肩為滑坡體，巖體結(jié)構(gòu)松散，孔隙率大，但穩(wěn)定性較好，滲漏嚴(yán)重。

2 防滲方案比選

由于大壩砌筑質(zhì)量較差，大壩兩壩接觸帶滲漏嚴(yán)重等特點(diǎn)。針對(duì)該工程壩型和滲漏等特點(diǎn)分析，只有帷幕灌漿方案可行，無(wú)其他防滲方案可比選。因此對(duì)大壩接觸段及壩基巖體段進(jìn)行帷幕灌漿處理，同時(shí)，對(duì)大壩壩體及右岸滑坡體段作充填灌漿處理［1-3］。

由于大壩淤沙高程高，右壩肩全是滑坡體，勘固和防滲都存在問(wèn)題，因此，只能作沿壩軸線(xiàn)進(jìn)行充填灌漿。

3 防滲處理設(shè)計(jì)

3.1 防滲標(biāo)準(zhǔn)的比選

依據(jù)《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL25—2006)第1.0.3條規(guī)定，該壩為低壩。第6.3.9條規(guī)定防滲標(biāo)準(zhǔn)5～10 Lu。

該工程中風(fēng)化巖體滲透系數(shù)為2.5×10-5～4.3×10-6cm/s(巖體透水率＜7 Lu)，屬于弱透水層。根據(jù)大壩地質(zhì)縱橫剖面可知，巖體強(qiáng)風(fēng)化深5 m左右。

本工程設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)為q＜7 Lu為合格，由于缺乏鉆探資料，故初步擬定防滲范圍為帷幕孔深進(jìn)入基巖10～15 m即可。

如遇特殊地質(zhì)情況，再根據(jù)先導(dǎo)孔資料作適當(dāng)調(diào)整。

3.2 防滲范圍

對(duì)大壩接觸帶、壩基、兩壩肩巖體透水系數(shù)不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求地段實(shí)施帷幕灌漿，防滲底界進(jìn)入基巖面以下10～15 m，左、右壩肩可根據(jù)實(shí)際情況局部調(diào)整［4］。

3.3 防滲帷幕線(xiàn)的布置

灌漿主帷幕線(xiàn)沿壩體軸線(xiàn)布置，并在右壩沿壩頂軸線(xiàn)上下游方向布置兩排副帷幕灌漿孔，主副帷幕灌漿孔排距2.0 m，共86個(gè)孔。帷幕灌漿地質(zhì)布置圖如圖1所示。

圖1 天井水庫(kù)大壩帷幕灌漿地質(zhì)布置圖

3.4 帷幕深度及孔距、孔徑

大壩帷幕深度進(jìn)入基巖面以下10～15 m，孔距為3.0 m，終孔直徑依據(jù)規(guī)范《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL62—94第6.2.3條規(guī)定，灌漿孔孔徑≥46 mm，本工程設(shè)計(jì)終孔直徑為91 mm。

3.5 帷幕邊界線(xiàn)的確定

根據(jù)該工程的滲漏特點(diǎn)，左、右壩間存在淺層巖體滲漏，故左右壩間的帷幕邊界線(xiàn)以進(jìn)入基面以下10 ～15 m為準(zhǔn)［5-6］。

3.6 灌漿方法

灌漿施工執(zhí)行《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL62—94。

3.6.1 灌漿方法

基巖段采用自下而上分段循環(huán)式灌漿，壩體段采用自上而下分段循環(huán)式灌漿。

3.6.2 具體施工順序

先灌上游排2-2'副帷幕，再灌下游排3-3'副帷幕，最后灌主帷幕1-1'，排與排之間則先進(jìn)行先導(dǎo)孔的鉆灌，用先導(dǎo)孔的鉆探、壓水試驗(yàn)、灌漿資料作指導(dǎo)，后進(jìn)行Ⅰ序孔的鉆灌，再進(jìn)行Ⅱ序孔的鉆灌，最后進(jìn)行Ⅲ序孔的鉆灌。

帷幕兩側(cè)灌漿孔都必須采用自上而下進(jìn)行灌注，上下游排水泥砂漿孔灌段長(zhǎng)≤3 m，砂粒直徑必須＜1 mm，灌漿壓力從孔口至孔底由0.1 MPa逐步增至0.4 MPa［7-10］。

3.7 灌漿工程量

大壩灌漿工程量統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

3.8 先導(dǎo)孔的布置

由于缺乏鉆探資料，故先導(dǎo)孔布置易適當(dāng)加密，本工程要求先導(dǎo)孔按勘察孔要求操作，孔深必須基巖面以下10～15 m，必須達(dá)設(shè)計(jì)孔深，如遇巖溶、裂隙等特殊地段，可適當(dāng)加深［11-13］。

帷幕的先導(dǎo)孔為 ZK1、ZK11、ZK21、ZK51，共 4個(gè)孔。

表1 大壩灌漿工程量統(tǒng)計(jì)表

3.9 檢查孔

分部位分位置布置，其孔深超相鄰兩孔最大孔深2 m，進(jìn)尺130 m/5個(gè)，且進(jìn)行灌漿施工及灌漿回填。

3.10 段長(zhǎng)

1)灌漿段長(zhǎng)5 m。

2)接觸段依據(jù)強(qiáng)制性條文的要求，段長(zhǎng)＜2 m，其中壩體、基巖中各1 m。段長(zhǎng)≤2.0 m。

3)除壩體與基巖接觸段外，其余中風(fēng)化巖體局部段可適當(dāng)將段長(zhǎng)延長(zhǎng)至6～7 m。

3.11 灌漿壓力

堆積體段、壩體段和接觸灌段采用0.2-0.3 MPa，其余基巖中采用0.4～0.6 MPa。

3.12 放樣及造孔

放樣及造孔應(yīng)遵循以下6項(xiàng)原則:

1)鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差≤10 cm，因故變更孔位時(shí)，應(yīng)征得設(shè)計(jì)同意，其實(shí)際孔位應(yīng)有記錄，孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，終孔直徑為91 mm，為垂直孔。鉆孔放樣，按鉆孔平面圖先導(dǎo)孔的坐標(biāo)控制，其余鉆孔以相對(duì)孔距3 m和相對(duì)位置確定［14］。

2)帷幕灌漿孔施工程序依照先稀后密的灌漿原則進(jìn)行，孔距為12 m、6 m、3 m。

3)孔深嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔深控制。若遇巖溶等特殊地質(zhì)地段，經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)核后，可適當(dāng)加深。

4)工程灌漿孔均為垂直孔，孔底允許偏差見(jiàn)表2，孔底偏差值不應(yīng)大于表2中規(guī)定。

表2 帷幕灌漿孔孔底允許偏差

5)造孔時(shí)應(yīng)對(duì)巖層、巖性及孔內(nèi)各種情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，如遇洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進(jìn)時(shí)，可進(jìn)行灌漿處理，而后繼續(xù)鉆進(jìn);如發(fā)現(xiàn)集中漏水，應(yīng)查明漏水部位、水量及原因，單獨(dú)做灌漿處理后再行鉆進(jìn)［15］。

6)超設(shè)計(jì)孔深的鉆孔、造孔、壓水、采芯、反水、漏水等情況必須得到監(jiān)理、業(yè)主或設(shè)計(jì)的認(rèn)可、同意、鑒證并說(shuō)明原因后方能超深鉆進(jìn)。

3.13 封孔及施工溫度要求

3.13.1 封孔

凡經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查合格的灌漿孔即可封孔，封孔材料可用高濃度的水泥砂漿，砂的摻合量可按水泥的1～2倍。

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿孔封孔應(yīng)采用“分段灌漿封孔法”或“全孔灌漿封孔法”;采用自下而上分段灌漿時(shí)，應(yīng)采用“全孔灌漿封孔法”。

3.13.2 溫度要求

灌漿溫度應(yīng)在0～40℃進(jìn)行。

3.14 防滲帷幕質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)防滲帷幕灌漿規(guī)范要求，本工程為進(jìn)入弱透水層以下5 m即進(jìn)入基巖面以下10～15 m，巖石透水率q＜7 Lu為質(zhì)量合格控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.15 質(zhì)量檢查和驗(yàn)收

質(zhì)量檢查和驗(yàn)收原則:

1)灌漿屬隱蔽工程，在整個(gè)施工過(guò)程中要特別注意施工質(zhì)量，依靠科學(xué)管理、精心施工及時(shí)總結(jié)提高施工工藝水平，使工程質(zhì)量得到保證，因此施工單位要嚴(yán)格做好中間檢查，把好質(zhì)量關(guān)，提交優(yōu)質(zhì)成果給甲方與設(shè)計(jì)單位檢查。

2)灌漿工程完成后，在完善所有手續(xù)、資料整編后，方能進(jìn)行檢查工作。

3)灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主結(jié)合對(duì)竣工資料和測(cè)試成果的分析、蓄水觀察、綜合評(píng)定。

壩后各滲漏點(diǎn)水量、總漏水量進(jìn)行鑒證測(cè)流便于驗(yàn)收時(shí)參考對(duì)比。

4)質(zhì)檢小組由甲方邀請(qǐng)有關(guān)部門(mén)人員參加組成，質(zhì)檢結(jié)果應(yīng)作專(zhuān)門(mén)記錄，并同鉆孔、壓水試驗(yàn)原始資料一起作為驗(yàn)收時(shí)的技術(shù)文件提交，檢查完成后由質(zhì)檢小組會(huì)同施工單位共同匯簽《灌漿施工驗(yàn)收紀(jì)要書(shū)》，正式驗(yàn)收，并提交灌漿后壩下游水量觀測(cè)記錄流程表。

5)灌漿時(shí)，原漏水點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，當(dāng)冒漿濃度近于灌漿濃度時(shí)方可停灌或間隙，否則未達(dá)到設(shè)計(jì)要求和防滲目的。

4 結(jié)語(yǔ)

病險(xiǎn)水庫(kù)防滲帷幕灌漿布置是一個(gè)程序性要求很高，并且操作要求很細(xì)致的工作，一旦某個(gè)步驟出現(xiàn)了錯(cuò)誤，就可能使整個(gè)灌漿工作失敗，造成返工。因此，為了工程能夠順利完工、保證質(zhì)量，一定要在灌漿的所有環(huán)節(jié)都要采用正確的方法，遵循科學(xué)合理的原則，進(jìn)行細(xì)致的操作，只有這樣才能最終確保工程的整體質(zhì)量。

［1］王利，李榮祖，程少榮，郭曉剛，李洪斌.彭水水電站基礎(chǔ)灌漿關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究［J］.人民長(zhǎng)江，2006(01):25-27.

［2］黃洪海.巖溶水庫(kù)壩基防滲帷幕灌漿幕深與幕長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)形式及處理［J］.貴州地質(zhì)，2003(04):18-22.

［3］周和清，姚春雷，歐陽(yáng)崇云.高壩洲工程兩岸防滲線(xiàn)路選擇和帷幕灌漿優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.水力發(fā)電，2002(03).36-37.

［4］白永年.我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用［J］.中國(guó)水利，2007(06):71-72.

［5］廖樹(shù)材.水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)措施探討［J］.中國(guó)水運(yùn):理論版，2007(09):128，131.

［6］詹丹燕，陳慧景.水庫(kù)除險(xiǎn)加固土石壩滲漏控制措施探討［J］. 中國(guó)水運(yùn):理論版，2008(01):96-97.

［7］唐連濤.對(duì)葫蘆島三合水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固技術(shù)措施的探討［J］.中國(guó)科技信息，2010(21):72.

［8］陳利杰.饒平縣小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題淺析［J］.廣東科技，2007(07):209.

［9］李國(guó)忠.對(duì)小型水庫(kù)除險(xiǎn)病害及加固措施的分析［J］.科協(xié)論壇:下半月，2008(02):27.

［10］林迎德.淺談甘肅省病險(xiǎn)水庫(kù)現(xiàn)狀及加固措施［J］.甘肅地質(zhì)，2009(02):73-75.

［11］楊德新.小型水庫(kù)土石壩病險(xiǎn)問(wèn)題及除險(xiǎn)加固措施［J］.中國(guó)科技信息，2009(08):77-78.

［12］黃輝.水庫(kù)土石壩壩體防滲技術(shù)探討［J］.民營(yíng)科技，2011(06):200.

［13］劉群衛(wèi).中小水庫(kù)土壩防滲施工技術(shù)分析［J］.民營(yíng)科技，2011(05):219.

［14］南漢卿.病險(xiǎn)水庫(kù)工程安全評(píng)價(jià)和治理的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)［J］.中國(guó)西部科技，2011(23):52，64-65.

［15］劉武，李曉強(qiáng).小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理方案與水庫(kù)利用探討［J］.陜西水利，2009(01):85-86.

TV697.3

B

1007-7596(2014)06-0167-03

2013-12-26

陳德彪(1972-)，男，貴州德江人，工程師，從事水利水電水文工程地質(zhì)方面的工作。