登云水庫大壩除險(xiǎn)加固技術(shù)方案及效果分析

邱雪仁

（福建省福州市城區(qū)水庫管理處，350007，福州）

一、工程概況

登云水庫位于福建省福州市東郊登云村，壩址以上集雨面積5.85 km2，是一座以防洪為主的?。?）型水庫。水庫樞紐工程于1955年6月動工興建，1956年12月竣工；1966年擴(kuò)建，1969年竣工；1976年進(jìn)行保壩加固。工程主要由大壩、溢洪道及輸水涵洞等建筑物組成。大壩為黏土心墻壩，壩頂高程為52.00 m，防浪墻頂高程為52.88 m，最大壩高為 23.1 m（本次復(fù)核），壩頂寬4.90m，壩長154m。該水庫下游涉及福州市鐵路東站及東郊居民區(qū)40萬人的安全。

登云水庫大壩存在的問題主要有：①大壩下游存在濕坡、滲漏問題。當(dāng)水庫水位超過47.00 m時，大壩下游壩坡右側(cè)高程在31.00～34.00 m之間，樁號0+134～0+154間局部存在濕滲現(xiàn)象；高水位時，壩體與右岸坡交接處，高程約34.00 m有一集中漏水點(diǎn)，漏水量隨庫水位升降而變化。②1956年第一次建壩時的黏土心墻與1969年擴(kuò)建的黏土心墻未閉合，兩道心墻軸線間距11.80m，未形成有效的防滲體系，下游壩坡存在局部散浸和蟻患問題。

二、大壩防滲加固技術(shù)方案

根據(jù)大壩滲漏原因和大壩實(shí)際情況，壩體防滲加固可采用3種防滲方案，分別為：方案一“單管高壓旋噴防滲墻”工藝、方案二“低彈?；炷练罎B墻”工藝及方案三“單管高壓旋噴防滲墻結(jié)合復(fù)合土工膜防滲”工藝。

1.方案一：單管高壓旋噴防滲墻工藝

該方案布設(shè)在壩頂，防滲墻穿過壩頂端的心墻及壩體代替料填土進(jìn)入壩基。

地質(zhì)勘探表明，河床段壩基為弱風(fēng)化花崗巖，僅兩岸壩肩較高部位有少量殘積黏性土及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。弱風(fēng)化花崗巖屬于弱透水性，河床段壩基不需防滲，兩岸壩肩殘積黏性土及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上部結(jié)合壩體采用單管高壓旋噴灌漿工藝。

根據(jù)《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5200—2004）8.0.7條規(guī)定，孔深小于30 m時，高壓噴射灌漿鉆孔孔斜率按1%控制，按照樁徑0.6 m及孔距0.45m測算；對防滲要求高的部位，孔深如大于15m時，宜布置兩排灌漿孔。綜上所述，大壩深度小于15m的壩段、樁號，布設(shè)單排單管高壓旋噴灌漿，大壩深度大于15 m的壩段布置兩排單管高壓旋噴灌漿。

大壩單管高壓旋噴防滲墻布置在壩軸線上，灌漿范圍為樁號0+000～0+164（以左壩端為零樁號）。大壩深度小于15m的壩段，樁號0+000～0+039.6及樁號0+134.1～0+164，布設(shè)單排單管高壓旋噴灌漿，孔距0.45 m；大壩深度大于15m的壩段，樁號0+039.6～0+134.1，布置兩排孔，梅花型布孔，排距0.40 m，孔距 0.45 m，樁徑 0.6 m；分兩序布孔,防滲墻頂高程為51.65 m；防滲墻底部深入壩基的深度：河床壩段，樁號 0+057.5～0+131.9，深入至弱風(fēng)化巖頂板；剩余的兩岸壩肩壩段，深入強(qiáng)風(fēng)化巖1 m；最大的防滲墻深度為22.75 m，共計(jì)鉆孔575孔，總進(jìn)尺11 095 m。

2.方案二：低彈?；炷练罎B墻

該方案是防滲墻由壩頂穿過壩體代替料填土進(jìn)入壩基。為防止防滲墻鉆孔時破壞輸水涵洞，輸水涵洞周圍12 m范圍內(nèi)的壩段采用單管高壓旋噴防滲墻。河兩岸壩肩殘積黏性土及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上部結(jié)合壩體防滲采用低彈模混凝土防滲墻工藝。

低彈?；炷练罎B墻全長164 m，從左岸延伸至右岸，樁號0+000～0+164，墻體厚0.6 m。大壩壩體防滲墻布置在上游側(cè)防浪墻下，墻頂高程50.50 m。防滲墻底部嵌入基巖的深度：河床壩段，樁號 0+057.5～0+131.9，深入至弱風(fēng)化巖頂板；剩余的兩岸壩肩壩段，深入強(qiáng)風(fēng)化巖1 m。最大的防滲墻高度為21.6 m，防滲面積2 560 m2。防滲墻頂部通過設(shè)置C20混凝土頭墻與壩頂上游側(cè)防浪墻連接，混凝土頭墻高1.0 m，底寬 0.6 m，頂寬 1.1 m，混凝土頭墻與擋土墻間設(shè)縱向止水銅片。

輸水涵洞周圍12 m范圍內(nèi)壩段采用兩排單管高壓旋噴防滲墻，樁號0+035～0+047，兩側(cè)與低彈模混凝土防滲墻搭接長各2 m，排距0.40 m，孔距0.45 m，樁徑0.6 m，分兩序布孔,防滲墻頂高程為50.50 m，防滲墻底部深入強(qiáng)風(fēng)化巖1 m(或至弱風(fēng)化巖頂板)，最大的防滲墻深度為17.9 m，共計(jì)鉆孔56孔，進(jìn)尺891 m。

防滲墻施工平臺設(shè)置在防滲墻軸線下游側(cè)，采用降低壩頂高程結(jié)合填土拓寬方案，壩頂高程由52.00 m降低至50.50 m，壩體下游側(cè)采用填土拓寬，以保證抓斗施工平臺寬度達(dá)到8.4 m，施工平臺頂高程50.50 m，平臺下游側(cè)設(shè)置排水溝。

3.方案三：單管高壓旋噴防滲墻結(jié)合復(fù)合土工膜防滲

本方案采用壩體單管高壓旋噴防滲墻結(jié)合復(fù)合土工膜防滲技術(shù)，壩基采用帷幕灌漿防滲技術(shù)，大壩迎水坡高程48.00m平臺以下壩體部分采用單管高壓旋噴防滲墻工藝，防滲墻穿過迎水坡黏土心墻進(jìn)入壩基，迎水坡高程48.00 m平臺以上鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜。

單管高壓旋噴混凝土防滲墻技術(shù)：底部深入到壩基強(qiáng)風(fēng)化巖1.0 m，布設(shè)單排φ600單管高壓旋噴樁，孔距0.45 m，防滲墻最大深度為18.05 m，總鉆孔數(shù)349孔，總進(jìn)尺5 120 m。

鋪設(shè)復(fù)合土工膜范圍：大壩迎水坡48.00 m高程至壩頂，全斷面布設(shè)，共鋪設(shè)復(fù)合土工膜1 506 m2；復(fù)合土工膜與高壓旋噴防滲墻間用混凝土結(jié)合槽銜接。在復(fù)合土工膜上鋪10 cm的砂墊層、0.2 m的碎石墊層，面層采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。兩側(cè)岸坡各設(shè)一條C20混凝土結(jié)合槽，復(fù)合土工膜埋入結(jié)合槽。

根據(jù)地質(zhì)勘探，迎水坡黏土心墻處壩基為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，屬于中等～弱透水性。單管高壓旋噴灌漿在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中難以成樁，為了使壩基與上部防滲墻形成閉合的防滲體系，擬對壩基采用帷幕灌漿防滲，布設(shè)單排灌漿孔，孔距為2 m，分三序布孔,帷幕灌漿底部深入至相對隔水層以下5 m，共計(jì)鉆孔數(shù)79孔，鉆孔總進(jìn)尺1 827 m，灌漿進(jìn)尺669 m。

表1 加固前后大壩滲流計(jì)算成果對比

3個方案綜合比較來看，方案三投資最少，復(fù)合土工膜施工工藝簡單，但是防滲墻所在部位壩基地質(zhì)條件差，處理難度大，施工質(zhì)量及防滲效果不易保證。方案二低彈?；炷练罎B墻投資較少，防滲效果好，但是施工設(shè)備、施工技術(shù)要求高，小型工程選擇施工隊(duì)伍難度大。方案一單管高壓旋噴防滲墻雖然投資較大，但是施工工藝簡單，防滲效果好，福建省小型水庫土壩加固多采用該種防滲工藝。經(jīng)方案比較，登云水庫大壩壩體采用單管高壓旋噴防滲墻防滲方案。

三、施工概況及效果

1.施工概況

單管高壓旋噴防滲墻的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：樁徑＞0.6 m，滲透系數(shù)K≤1×10-6cm/s， 滲透破壞比降＞80，28d抗壓強(qiáng)度＞2.0 MPa，混凝土拌和物密度＞2.1 g/cm3。

單高壓旋噴灌漿漿液為純水泥漿，水灰比為 1∶1～0.6∶1，為提高基巖段灌漿效果，可采用水泥漿摻入少量膨潤土，灌漿壓力為25～40 MPa，基巖內(nèi)提升速度≤10 cm/min，心墻內(nèi)提升速度≤15 cm/min，回漿比重≥1.3。單管高壓旋噴施工機(jī)具由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特種鉆桿和高壓管路四部分組成，建議采用履帶式100型旋噴鉆機(jī)。單管高壓旋噴防滲墻施工分兩序孔間隔進(jìn)行。

2.防滲加固效果

本次防滲加固施工，壩體變得密實(shí)，壩體質(zhì)量得到明顯改善，大壩滲流量明顯降低。

從表1中可知，①經(jīng)過加固后大壩理論的單寬滲流量比加固前??；②加固后在各種工況下，壩坡最大水力坡降均有適當(dāng)減少；③大壩防滲后在各種工況下，最大水力坡降均小于允許水力坡降（防滲墻的允許水力坡降取80）；④在各種工況下，加固后壩體浸潤線明顯降低，說明大壩防滲采取“單管高壓旋噴造防滲墻”的防滲效果較好，解決了壩體滲漏問題。

四、結(jié) 語

①登云水庫是一座以防洪為主的小（1）水庫，水庫下游涉及福州鐵路東站及東郊居民區(qū)安全，水庫的安全運(yùn)行對下游廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)至關(guān)重要。

②大壩防滲采用單管高壓旋噴防滲墻的方案。加固后壩體浸潤線明顯降低，壩坡最大水力坡降均有減少，說明采用的防滲方案防滲效果較好，能夠解決壩體和壩基滲漏問題。

③通過大壩抗滑、抗震穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算，加固前大壩最小的安全系數(shù)均能滿足要求，防滲加固后背水坡穩(wěn)定安全系數(shù)有了提高，說明加固方案合理可行。

[1]張子慶.汪寶滿.現(xiàn)代水庫除險(xiǎn)加固措施與管理對策[J].科技信息，2010（7）.

[2]水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范（DL/T 5200-2004）[S].北京：中國電力出版社，2005.