論述某水庫大壩加固設(shè)計及存在的問題

張忠平

[摘 要]本文結(jié)合水庫工程實際，經(jīng)3種可實施方案對比分析，采用在原防滲系統(tǒng)的迎水面作C30常規(guī)混凝土防滲面板的防滲加固方案，通過周密的設(shè)計和施工，防滲加固效果顯著，大壩壩體形成了連續(xù)完整的防滲帷幕，有針對性地解決原有質(zhì)量問題及安全隱患，并提高了水庫的蓄水位，增加了發(fā)電量，增強了大壩的安全穩(wěn)定性。

[關(guān)鍵詞]水庫大壩、加固設(shè)計、存在的問題、防滲

中圖分類號：TV698.23 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0337-01

1 前言

該水庫控制流域面積254km2，水庫總庫容2.988億m3，是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合供水、發(fā)電的綜合利用大（2）型水庫。水庫工程包括樞紐工程和配套工程2部分。樞紐工程包括攔河壩、溢洪道、泄洪洞、發(fā)電引水隧洞、發(fā)電廠和升壓站等建筑物。攔河壩壩頂長435m，寬度6m，壩頂高程59.3m，最大壩高49.3m，壩頂設(shè)有1.1m的混凝土防浪墻。大壩為瀝青混凝土斜墻砂礫石壩，壩體主要由河床砂礫石填筑而成。大壩防滲體由壩體瀝青混凝土斜墻和壩基混凝土防滲墻組成。

2 大壩防滲加固設(shè)計分析

2.1 壩頂構(gòu)造

原壩頂防浪墻拆除，新建“L”型混凝土防浪墻，墻頂。

2.2 壩基防滲

在原混凝土防滲面板上游側(cè)再設(shè)一道厚80cm的C20混凝土防滲墻，兩墻間的中心距離為2.80m，施工平臺高程為12.0m，防滲墻底高程為-5.0m，最大墻深17.0m，防滲墻336.0m，分為42個槽段，每個槽段長8.0m?；炷练罎B墻墻體材料采用C20低彈?；炷?。兩道防滲墻間和新建混凝土防滲墻上游側(cè)1.20m范圍內(nèi)、10.0m高程以上的砂卵礫石予以挖除，上游側(cè)開挖邊坡為1∶1，新混凝土防滲墻10.0m高程以上墻體鑿除。在高程10.0m以上、兩道防滲墻之間以及防滲墻上部新設(shè)C30混凝土頭墻，高2.60m。其余部分用黏土夯實回填，回填頂高程為13.0m，頂寬3.60m?；炷令^墻與每道混凝土防滲墻之間設(shè)2道BW-Ⅱ遇水膨脹止水條。2道防滲墻之間砂卵礫石和兩岸岸墻基礎(chǔ)以及底高程-5.0m以上的兩岸防滲墻基礎(chǔ)采用帷幕灌漿處理，以形成封閉的壩基防滲系統(tǒng)。原防滲墻頭部不鑿除，新建的C30混凝土頭墻高2.60m，底寬2.00m。原河床段壩面部分圓弧段切除白漆涂層和挖除#60瀝青混凝土封閉層，在其上面布置兩道寬5.0m、厚35～62cm的C30混凝土趾板。

3 大壩主要存在的問題

經(jīng)長期檢查觀測、鉆孔取樣檢測及資料分析，大壩主要存在以下幾個方面的問題：

1）壩體滲漏。瀝青混凝土斜墻老化嚴重，其滲透系數(shù)、劈裂抗拉強度、撓跨比、彎拉應(yīng)變值等主要指標均不滿足規(guī)范要求和原設(shè)計要求。其中，滲透系數(shù)為0.6×10-6～617×10-6cm/s，遠大于原設(shè)計滲透系數(shù)不大于10-8cm/s指標的要求；小梁抗彎撓度比為0.86%～1.19%；劈拉強度僅為0.33～0.44MPa。運行期中反復發(fā)生嚴重裂縫；瀝青混凝土面板老化也較為嚴重，其防滲能力已大為降低，滲透系數(shù)已增大100多倍。反弧段面板防滲底層沿壩軸線方向已拉裂，雖然經(jīng)過多次修補，但是未能根本解決問題。從1993年的裂縫檢查記錄與2002年檢查記錄比較分析來看，裂縫的長度、寬度都在延伸。1993年的縫到2002年，其長度增加了46.8%，0+321.00m樁號裂縫在1993年檢查的記錄寬度為10mm，2002年己擴展到50mm。

2）壩基滲漏。壩基混凝土防滲墻已有局部損壞，導致防滲墻后砂礫壩體的滲流比降增大，已超過其容許比降而發(fā)生局部滲透變形。壩基及壩體砂礫石填筑料為管涌性土，是大壩防滲系統(tǒng)存在的致命問題，將導致滲流穩(wěn)定的局部破壞和大壩結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

4 大壩防滲加固方案比選

針對該工程的特點和大壩防滲系統(tǒng)存在的質(zhì)量問題，需進行防滲加固處理。若對大壩防滲面板只進行局部修補，則可能導致局部裂縫修補不能到位，使修補的裂縫繼續(xù)開裂。此外，考慮到瀝青混凝土面板日后會繼續(xù)老化，防滲性能會進一步下降，使裂縫的開裂速度和頻率加快，將引起大壩的破壞。因此，大壩必須進行全面防滲加固處理。

4.1 大壩防滲加固方案研究

根據(jù)該工程的特點和存在的問題，大壩防滲系統(tǒng)全面防滲加固處理，有以下2大方案可供選擇：

4.1.1 在原防滲系統(tǒng)上進行全面防滲加固

在原防滲系統(tǒng)上進行全面防滲加固方案，有壩基防滲加固和壩體防滲加固2種方案可分別進行比選。對于壩基防滲加固，可考慮高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻等方案。若采用高壓噴射灌漿，由于壩基松散砂卵礫石層和含泥砂卵礫石層中存在直徑大于30cm的卵礫石，施工難度較大且防滲效果難以保證；混凝土防滲墻施工簡單，其成墻整體性好，厚度均勻連續(xù)，質(zhì)量可靠，防滲效果好，觀測方便，耐久性好。

相對高壓噴射灌漿方案而言，混凝土防滲墻是一種穩(wěn)妥可靠的加固處理方案。因此，在原防滲系統(tǒng)上進行壩基防滲加固處理時，選用混凝土防滲墻方案。對于壩體防滲加固處理，結(jié)合該工程的特點，可考慮采用迎水面M40鋼絲網(wǎng)水泥砂漿面板防滲加固、迎水面#100瀝青混凝土面板防滲加固和迎水面C30常規(guī)混凝土面板防滲加固等方案。

4.1.2 建立新的防滲系統(tǒng)進行防滲加固處理

攔河壩建立新的防滲系統(tǒng)進行防滲加固采用混凝土防滲墻方案。并選擇懸掛式混凝土防滲墻加帷幕灌漿（墻底高程-20.0m）和非懸掛式混凝土防滲墻2個方案進行比較。

1）懸掛式混凝土防滲墻加帷幕灌漿防滲加固方案。先挖除42.0m高程以上部分上游側(cè)壩體，開挖底寬10.48m（下游側(cè)距離壩軸線7.0m），開挖邊坡為1∶1.50。防滲墻施工平臺高程為42.0m。防滲墻軸線位于壩軸線（壩頂防浪墻上游面下游3.0m）上游側(cè)32.50m。防滲墻長381.0m，墻厚1.20m，底高程為-20.0m，兩岸岸坡段與基巖連接。防滲墻兩岸設(shè)寬為2.4m的C20混凝土岸墻。對于-20.0m高程以下的壩基泥礫層采用帷幕灌漿處理，帷幕灌漿孔距為2.0m，孔深深入壩基基巖相對隔水層以下5m。防滲墻施工完成后，將防滲墻頂部以下1.0m全部鑿除，新建C20混凝土頭墻（高2.0m）。

2）非懸掛式混凝土防滲墻防滲加固方案。除要求非懸掛式混凝土防滲墻墻底嵌入基巖內(nèi)1.0m外，防滲墻施工平臺以上壩體和防滲墻結(jié)構(gòu)與懸掛式（墻底高程-20.0m）混凝土防滲墻加帷幕灌漿防滲加固方案相同。經(jīng)對上述2個方案的布置與計算比較，懸掛式混凝土防滲墻加帷幕灌漿防滲加固方案應(yīng)力小，可以滿足墻體材料的應(yīng)力要求，滲流穩(wěn)定可以滿足要求，滲流量較大，投資??；而非懸掛式混凝土防滲墻防滲加固方案應(yīng)力大，不能滿足墻體材料的應(yīng)力要求，滲流穩(wěn)定可以滿足要求，滲流量較小，投資大。

4.2 大壩防滲加固實施方案比選

綜上所述，結(jié)合該工程實際的攔河壩防滲加固處理備選方案有：迎水面C30常規(guī)混凝土面板（保留原瀝青混凝土防滲面板）、迎水面C30常規(guī)混凝土面板（拆除原瀝青混凝土防滲面板）及混凝土防滲墻3種。3種方案在結(jié)構(gòu)布置設(shè)計、止水結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工組織設(shè)計、工程量和投資分析等。混凝土防滲面板（保留原瀝青混凝土防滲面板）方案具有防滲可靠、耐久性及安全度較高、滲漏量小、施工與運行管理方便、防滲處理較徹底、施工度汛風險性小、投資較省等優(yōu)點。

5 結(jié)束語

針對水庫大壩工程特點，經(jīng)過對迎水面C30常規(guī)混凝土面板（保留原瀝青混凝土防滲面板）、迎水面C30常規(guī)混凝土面板（拆除原瀝青混凝土防滲面板）及混凝土防滲墻3種可實施方案進行全面分析比較，最終推薦選用混凝土防滲面板（保留原瀝青混凝土防滲面板）方案并對大壩進行防滲加固設(shè)計。大壩防滲加固后的實際運行表明，該方案切實可行，消除了隱患，提高了工程的安全度。