土壩上游壩面積水的處理方案

顧 美

(赫章縣水利局，貴州 畢節(jié)553200)

1 工程概述

楊七溝水庫(kù)位于赫章縣城東面的平山鄉(xiāng)中山村境內(nèi)，大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高16.9 m，壩頂長(zhǎng)73 m，壩頂寬3 m。水庫(kù)規(guī)模為小(2)型，工程等別為Ⅴ等，大壩、溢洪道等主要建筑物為5 級(jí)。水庫(kù)總庫(kù)容20 萬m3，水庫(kù)主要以灌溉為主，并兼顧防洪、人畜飲水等。

庫(kù)區(qū)地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)，屬相對(duì)弱含水層，巖溶不發(fā)育，但由于庫(kù)區(qū)裂隙發(fā)育，相互切割，導(dǎo)致巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈。壩址區(qū)地下水類型為淺層節(jié)理裂隙水。

本次除險(xiǎn)加固上游壩面設(shè)計(jì)為拆除上游原干砌塊石護(hù)坡，清除壩面雜物，整平壩面后，再采用10 cm厚的細(xì)砂(0.5 ～1 mm細(xì)砂)墊層找平，鋪設(shè)0.30 mm厚的PE 復(fù)合土工膜(兩布一膜)，再用10 cm厚的細(xì)砂作PE 復(fù)合土工膜保護(hù)層，保護(hù)層的鋪蓋速度應(yīng)與鋪設(shè)土工膜速度相協(xié)調(diào)，最后鋪設(shè)8 cm 厚邊長(zhǎng)為30 cm的六邊形C15 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。

上游面在高程1 608.92 m、1 605.96 m設(shè)置防滑齒槽［1］。上游壩坡1 600.50 m處設(shè)置C15 混凝土防滲墻，頂部高程1 602.50 m，寬1.5 m，高2.0 m。左右兩岸設(shè)置C15 混凝土周邊截流墻，寬1.5 m，高2.0 m，防滲土工膜與其均有效連接。

2 壩面積水原因

該工程于2012年12月動(dòng)工，2013年6月初基本完成上游壩面設(shè)計(jì)內(nèi)容(包括截流墻及防滲墻，灌漿工程、砂墊層、土工膜、預(yù)制塊安裝、取水口等)。由于正值汛期，連續(xù)多日降雨，導(dǎo)致庫(kù)水由原來的死水位1 602.7 m上升至1 605.6 m. 由于施工需要，需將庫(kù)水放至死水位。當(dāng)庫(kù)水排放至1 603.8 m時(shí)，發(fā)現(xiàn)處于大壩中段已安砌好的預(yù)制塊向外凸起。2013年6月20日，建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位共同查看現(xiàn)場(chǎng)。查看后發(fā)現(xiàn)，在上游壩面高程1 603.8 m出現(xiàn)長(zhǎng)約10 m的拱包，預(yù)制塊受頂托作用，產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)變形。

預(yù)制塊變形原因分析:

1)土工膜施工過程中出現(xiàn)搭接不好或破損，庫(kù)水位上升后，膜后積水，庫(kù)水位下降后，膜后排水不暢。

2)上游截流墻及周邊防滲墻帷幕灌漿未到達(dá)設(shè)計(jì)要求，未形成連續(xù)帷幕，導(dǎo)致庫(kù)水或地下水通過防滲墻底部進(jìn)入壩面，導(dǎo)致膜后積水［2］。

3)原上游壩面泉水由于庫(kù)水上漲后，庫(kù)水水壓力大于泉水水頭，泉水倒流，導(dǎo)致膜后積水。

由于當(dāng)時(shí)庫(kù)水還淹沒著部分凸起預(yù)制塊，不能全面觀察，為了查明原因，經(jīng)相關(guān)單位商議后決定:

1)施工單位繼續(xù)排放庫(kù)水，將庫(kù)水位排放至死水位以下，檢查土工膜搭接及有無破損情況。

2)要求施工單位在右岸防滲墻選定位置進(jìn)行鉆孔，抽查灌漿施工是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2013年7月8日，施工單位已將庫(kù)水放至1 602.00 m(死水位1602.7). 建設(shè)單位再次組織設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位到現(xiàn)場(chǎng)踏勘，踏勘后發(fā)現(xiàn)，凸起部位高程在1 602.7 ～1 603.8 m，長(zhǎng)15.6 m。凸起處距離左岸防滲墻同高程6.8 m，距離右岸防滲墻同高程17.2 m。

通過對(duì)土工膜的檢查，未發(fā)現(xiàn)搭接不好和破損情況，右岸防滲墻通過鉆孔壓水試驗(yàn)檢查，壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，均滿足規(guī)范要求?；九懦陨? 點(diǎn)原因后，基本確認(rèn)為上游壩面出露泉水所致。

3 處理措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況和結(jié)合施工實(shí)際情況，擬采用以下兩種辦法處理:

1)方案Ⅰ:以堵為主，采用灌漿封堵泉水來源途徑。

2)方案Ⅱ:采用大壩上游增加壩內(nèi)排水管的處理。

如采用封堵處理，由于泉水來源途徑未知，給封堵帶來很大難度，風(fēng)險(xiǎn)很大，成本較高。

經(jīng)過反復(fù)比較討論，最后采用方案(Ⅱ):即在截流墻下游開挖淺槽，淺槽內(nèi)安裝Φ100 軟式透水管，軟式透水管周圍先鋪20 cm的粗砂，再鋪20 cm的細(xì)砂的反濾層，防止粒土進(jìn)入管道造成堵塞，以保證水流的暢通。

透水管長(zhǎng)35 m，在透水管中段設(shè)集水井一座，尺寸為凈長(zhǎng)×凈寬×凈高=80 cm ×80 cm ×70 cm，集水井距透水管兩端距離16.9 m。透水管末端距防滲墻距離1.5 m。

在集水井底部安裝Dn 25 mm鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管出口至上游防滲嵌固墻外0.5 m，鍍鋅鋼管長(zhǎng)4 m，鍍鋅鋼管出口采用管式單向排水閥進(jìn)行控制。單向排水閥出口高程為 1 602.80 m (死水位1 602.70 m)，單向排水閥承受壓力＞0.4 MPa。單向排水閥作防腐處理。

同時(shí)，集水井周邊土工膜嵌入集水井混凝土邊墻20 cm。在鍍鋅鋼管處的壩面采用厚20 cm的C20混凝土進(jìn)行護(hù)坡。

具體排水措施如圖1 所示。

圖1 大壩上班單向閥及集水井剖面圖

單向排水閥工作原理:只允許介質(zhì)向一個(gè)方向流動(dòng)，而且阻止反方向流動(dòng)。通常這種閥門是自動(dòng)工作的，在一個(gè)方向流動(dòng)的流體壓力作用下，閥瓣打開;流體反方向流動(dòng)時(shí)，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動(dòng)。

根據(jù)單向排水閥的工作原理可知，單向排水閥在膜后積水高于庫(kù)水位時(shí)能自動(dòng)打開，排除膜后積水，在膜后積水低于庫(kù)水位時(shí)，單向排水閥能自動(dòng)關(guān)閉，庫(kù)水不能通過單向排水閥進(jìn)入壩面。

4 處理后的效果

壩內(nèi)排水工程于2013年7月20日施工完成，同時(shí)開始蓄水，于2013年10月12日蓄水至1 604.5 m，期間未見壩面預(yù)制塊有凸起現(xiàn)象。并于2013年10月16日開始排放庫(kù)水，于2013年10月27日排放至死水位1 602.7 m。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘可知，未見壩面預(yù)制塊有凸起變形現(xiàn)象，膜后積水通過排水管排向庫(kù)內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 結(jié) 語

病險(xiǎn)水庫(kù)的治理在有序的進(jìn)行中，我省的病險(xiǎn)水庫(kù)80%以上為土壩，上游壩面設(shè)計(jì)多為土工膜防滲，預(yù)制塊護(hù)坡。在施工中或施工結(jié)束后，部分大壩壩面會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象，由于膜后排水不暢出現(xiàn)壩面凸起變形現(xiàn)象。為了解決類似問題，采用壩內(nèi)排水辦法可達(dá)到預(yù)期的效果。

［1］韓偉，王可平. 山東省大中型水庫(kù)土壩除險(xiǎn)加固措施［J］.山東水利，2005(09):11.

［2］謝永剛，谷安全. 燎原水庫(kù)土壩沙護(hù)坡試驗(yàn)段成果分析［J］. 東北水利水電，1990(06):18－19.