高噴防滲墻在白龜山水庫的應(yīng)用

□張志軍（河南省白龜山水庫管理局）

高噴防滲墻在白龜山水庫的應(yīng)用

□張志軍（河南省白龜山水庫管理局）

針對白龜山水庫壩基滲流異常這個問題，于2001年11月，在順河壩5+000～5+550壩段壩基下，采用高壓噴射灌漿技術(shù)建地下防滲墻，截斷滲流，降低地下水位，消除隱患，從而保證大壩安全。文章對高噴防滲墻在白龜山水庫的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，闡述了采用高噴防滲墻截滲是解決壩體滲漏的有效方法。

大壩；滲流；高噴防滲墻；效果分析

1 概況

白龜山水庫位于淮河流域沙潁河水系沙河干流上，壩址位于河南省平頂山市西南郊，距市中心9km，它和上游相距51km的昭平臺水庫形成梯級水庫。水庫控制流域面積2740km2，其中昭白區(qū)間流域面積1310km2。水庫于1958年12月開工興建，1966年8月竣工，“75.8”大水后，于1976年大壩垂直加高1m，1998年10月開始進(jìn)行除險加固工程建設(shè)，2006年12月底通過除險加固竣工驗收。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)按百年一遇洪水設(shè)計，二千年一遇洪水校核，總庫容9.22億m3，是一座以防洪為主，集防洪、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉為一體的大（Ⅱ）型綜合利用水利樞紐工程。

水庫樞紐主要建筑物有：攔河壩、順河壩、泄洪閘和南、北干渠渠首閘。其中，攔河壩（主壩）為均質(zhì)土壩，壩長1545.40m，最大壩高24.00m，壩頂寬7.00m；順河壩（副壩）壩長18016.50m，最大壩高16.26m，壩頂寬6.00m；泄洪閘設(shè)7孔11m×10m弧形鋼閘門，最大泄量7105m3/s；南干渠渠首閘設(shè)2孔2m×3m的平板鋼閘門，設(shè)計灌溉引水流量35m3/s，加大引水流量50 m3/s；北干渠渠首閘設(shè)3孔5.00m×3.50m的弧形鋼閘門，設(shè)計灌溉引水流量120m3/s，并配合泄洪閘加入泄洪流量200m3/s。

2 高噴防滲墻應(yīng)用

1998年之前，白龜山水庫是一座病險水庫，一是防洪標(biāo)準(zhǔn)低，二是壩基滲流異常。經(jīng)河南省水利廳組織的“白龜山水庫安全評估論證專家組”評估為三類壩，并經(jīng)水利部大壩安全管理中心審查核定。1998年，除險加固工程建設(shè)開始，針對壩基滲流異常這個問題，除采取增設(shè)降壓溝，更新部分失效降壓井、增設(shè)降壓井等措施外，于2001年11月，在順河壩5+000～5+550壩段壩基下，采用高壓噴射灌漿技術(shù)建地下防滲墻，截斷滲流，降低地下水位，消除隱患，保證大壩安全。

該段壩基地層為第四系沖積層，上部為粘性土覆蓋層，巖性多為中粉質(zhì)壤土和重粉質(zhì)壤土，滲透系數(shù)為KH=(2.30～4.98)×10-3cm/s,KT=(1.54～1.57)×10-3cm/s,天然干容重為 ρd=1.53～1.65g/cm3，底板高程一般在90.00～94.95m,厚度一般為5～8m,平均厚6m。

防滲墻體軸線布置在順河壩5+000～5+550壩段上游坡104m高程平臺上，與壩軸線平行，距壩內(nèi)塊石護(hù)坡底邊外沿5m。高噴形式選用三重管高壓擺噴灌漿方法，自下而上連續(xù)灌漿。防滲墻體以折線連接，折線軸線與防滲墻軸線夾角120°，灌漿孔距1.40m，單排布孔，墻體頂部進(jìn)入壩體1.50m，底部進(jìn)入基巖1m。

單孔工藝流程為：

放線布孔→鉆機(jī)就位整平牢固→造孔→終孔驗收→高噴臺車就位→試噴定向（制漿）→下噴射管至孔底（送漿、氣、水）→提升噴射→至設(shè)計深度結(jié)束→孔口補(bǔ)漿→驗收→合格后移臺車至下一孔口。

防滲墻灌漿材料采用水泥粘土漿，即強(qiáng)度等級為32.50的普通硅酸鹽水泥占70%，粘性土(膨潤土)占30%，水、干料比為1:1.1。

灌漿參數(shù)：水壓力：38～42MPa，水量：70L/min；氣壓力：0.70MPa，氣量：1m3/min；漿壓力：0.50MPa，漿量：80L/min；進(jìn)漿比重：≥1.53g/cm3，回漿比重：≥1.20g/cm3；擺動速度：6°/s；擺動角度：30°；噴射方向：（擺噴凝結(jié)體軸線與防滲墻軸線夾角）30°；提升速度：土層 8～10cm/min；砂層 10～13cm/min；卵石層 7～10cm/min。

該工程灌漿造孔393個，總進(jìn)尺13805.60m，高噴工作量10799.20延米，形成的防滲墻面積15119m2。共分為5個分部工程，經(jīng)評定5個分部工程全部合格，其中3個優(yōu)良，優(yōu)良率60%。所有原材料質(zhì)量合格，混凝土拌和物質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良，綜合評定該工程質(zhì)量等級為優(yōu)良。

表1 庫水位101.00m左右時測壓管水位工程前后對比表

3 效果分析

該工程于2001年11月開工，2002年8月竣工，歷時10個月。通過對此壩段庫水位在101.00m左右時，測壓管2001年和2003年的觀測數(shù)值進(jìn)行比較（見表1），最大差值0.41m，最小差值0.18m，可以看出，在同等庫水位下測壓管水位有明顯的下降，說明防滲墻對降低該壩段的壩基滲流起到了一定的作用，防滲效果比較明顯。

近年來，管理人員對該壩段加強(qiáng)了觀測，根據(jù)多年觀測資料對比，管水位有明顯的下降，壩體浸潤線明顯降低。水庫高水位時，壩腳溝不再冒水，導(dǎo)滲溝北側(cè)壁只出現(xiàn)輕微的散浸現(xiàn)象。

為了更直觀地反映該壩段防滲墻的防滲效果，筆者把順河壩近年來觀測的滲流量進(jìn)行對比（見表2），庫水位在101.00m左右時，把2001年順河壩滲流量值0.64m3/s作為基準(zhǔn)，拿2002-2013年順河壩滲流量值和其相比較，最大差值0.32m3/s，最小差值0.07m3/s，也可以看出，在同等庫水位下順河壩滲流量有明顯減少，說明防滲墻對大壩壩基滲流有很大作用，可以顯著降低壩體滲漏，從而保證壩體穩(wěn)定安全。

表2 庫水位101.00m左右時順河壩滲流量各年與2001年對比表

4 結(jié)語

根據(jù)高噴防滲墻在白龜山水庫的應(yīng)用效果分析，利用高噴防滲墻截滲，目前是對土石壩壩基滲流異常最好的處理方法，它有效地解決了由于滲流異常而帶來的工程隱患，從而保證大壩的安全。經(jīng)過近年來的觀測，順河壩7+000～8+000壩段也存在不同程度的壩基滲流異常，建議在資金允許的情況下，對該壩段也實施高噴防滲墻截滲。

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2014-01-10

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