參窩水庫(kù)壩體帷幕灌漿設(shè)計(jì)和效果分析

孔令柱 ，隋麗君

（遼寧省參窩水庫(kù)管理局，遼寧 遼陽(yáng)111000）

1 概 況

參窩水庫(kù)位于遼寧省遼陽(yáng)市境內(nèi)的太子河干流上，水庫(kù)控制流域面積6175 km2，是集防洪、灌溉，結(jié)合工農(nóng)業(yè)用水發(fā)電于一體的大Ⅱ型綜合利用水利樞紐工程，按百年一遇洪水設(shè)計(jì)，萬(wàn)年一遇洪水校核，最大庫(kù)容7.91億m3。

2 灌漿前壩基防滲帷幕狀況

從參窩壩區(qū)工程地質(zhì)可知，壩址區(qū)為古老變質(zhì)巖，壩基主要由含團(tuán)塊變粒巖、石英變粒巖及黑云母變粒巖組成。壩基開挖到弱風(fēng)化巖層面，發(fā)現(xiàn)斷層35條，可見斷層寬度5～180 cm，延伸長(zhǎng)度10～200 m不等。為減小壩基揚(yáng)壓力，使壩基面滲透壓力和壩基滲漏量降至允許值以內(nèi)，采用了灌漿帷幕和壩基排水相結(jié)合的方式。在樁號(hào)0’+04.8 m處設(shè)深15 m的垂直防滲帷幕一道。在灌漿廊道內(nèi)樁號(hào)為0’+05.1 m處共設(shè)98個(gè)深12 m、向下游傾斜15°角的主排水孔；在排水廊道內(nèi)樁號(hào)為0’+024.2 m處共設(shè)51個(gè)深9 m的副排水孔；在壩基與基巖接觸面水平間隔9 m左右用三角槽設(shè)壩基排水管。壩體及壩基內(nèi)滲水最終匯集到4個(gè)集水井中，用水泵抽排到下游壩外。

為觀測(cè)壩基揚(yáng)壓力，在3號(hào)、5號(hào)、17號(hào)、23號(hào)、25號(hào)壩段的5個(gè)橫向廊道內(nèi)各布置了1個(gè)觀測(cè)斷面。經(jīng)對(duì)觀測(cè)資料的分析，3號(hào)壩段和25號(hào)壩段的觀測(cè)點(diǎn)的水位與上游庫(kù)水位同步，且揚(yáng)壓力數(shù)值大，揚(yáng)壓力折減系數(shù)值α大于0.3，說明這兩個(gè)壩段的灌漿帷幕效果大部分失效；5號(hào)、17號(hào)、23號(hào)壩段揚(yáng)壓力觀測(cè)斷面各測(cè)點(diǎn)的水位變化比庫(kù)水位變化滯后25～28 d，且這些部位的揚(yáng)壓力數(shù)值小，揚(yáng)壓力折減系數(shù)α小于0.3，說明這些壩段的基礎(chǔ)灌漿帷幕還在起一定的作用。

3 帷幕灌漿和排水設(shè)計(jì)

通過對(duì)揚(yáng)壓力觀測(cè)數(shù)據(jù)分析和揚(yáng)壓力系數(shù)及壩體穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果，并借鑒原有的帷幕灌漿設(shè)計(jì)及其產(chǎn)生的效果，考慮灌漿帷幕及排水的共同作用，對(duì)參窩水庫(kù)壩基帷幕灌漿做如下設(shè)計(jì)：

防滲標(biāo)準(zhǔn)：透水率 q≤0.03 L/(min·m·m)；

揚(yáng)壓力折減系數(shù)α≤0.3。

灌漿范圍：整個(gè)壩基；原因：其一，距上次帷幕灌漿已有20年的時(shí)間，帷幕中的氧化鈣可能析出，導(dǎo)致帷幕效果減弱。其二，參窩水庫(kù)管理局對(duì)河床段設(shè)有揚(yáng)壓力觀測(cè)面的其余壩段進(jìn)行了人工觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)水位值高，揚(yáng)壓力值大。

帷幕中心線：壩軸線下游4.8 m（即原帷幕中心線）。帷幕孔排數(shù)：?jiǎn)闻趴住?/p>

孔距：岸坡壩段2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、24號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、共6個(gè)壩段孔距為1.5 m；（考慮到設(shè)置了觀測(cè)斷面的3號(hào)和25號(hào)壩段出現(xiàn)了揚(yáng)壓力折減系數(shù)大于設(shè)計(jì)值0.3的情況，并且此兩個(gè)壩段出現(xiàn)了拉應(yīng)力，所以對(duì)這兩個(gè)壩段的布孔加密，以加強(qiáng)帷幕灌漿的效果。而2號(hào)、4號(hào)、24號(hào)、26號(hào)壩段雖然沒有設(shè)置觀測(cè)斷面，但他們都是岸坡壩段，并且分別和3號(hào)、25號(hào)壩段相鄰，所以不能確定這四個(gè)壩段的揚(yáng)壓力折減系數(shù)在允許范圍內(nèi)，而不出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此需要對(duì)這四個(gè)壩段的灌漿帷幕一并進(jìn)行加強(qiáng)）。其余壩段孔距設(shè)置為2 m。

孔深：1號(hào)壩段孔深為基巖下10 m；2～30號(hào)壩段孔深為基巖下15 m；31號(hào)壩段孔深為基巖下8 m。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，水庫(kù)40多年的運(yùn)行，排水孔孔內(nèi)有基巖分泌物和泥沙沉積，而且重新灌漿會(huì)堵塞原有的排水孔，使其不能達(dá)到正常的排水效果，因此需要對(duì)原有的排水孔進(jìn)行重新掃孔及沖洗工作。

參窩水庫(kù)廊道內(nèi)布置了5個(gè)橫向揚(yáng)壓力觀測(cè)斷面，無(wú)縱向觀測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過專家組研究，為全面監(jiān)測(cè)大壩的壩基滲水情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壩基帷幕出現(xiàn)的問題，需要對(duì)壩基設(shè)置一縱向揚(yáng)壓力觀測(cè)斷面，根據(jù)實(shí)際情況每個(gè)壩段設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共增加18個(gè)揚(yáng)壓力觀測(cè)點(diǎn)。

4 施工及完成的工程量

2011年9月25日至2012年1月17日，完成了參窩水庫(kù)壩基帷幕灌漿工程，帷幕灌漿部位包括左、右岸壩上灌漿，左、右岸壩肩地段觀測(cè)廊道灌漿、河床段灌漿廊道部位灌漿；排水孔疏通、新增揚(yáng)壓力孔鉆進(jìn)與孔內(nèi)測(cè)壓管安裝。

5 灌漿效果分析

5.1 灌漿資料整理的依據(jù)

該本工程帷幕灌漿資料依據(jù)（SL62-94）《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》，并參照（DL/T 5148-2001）《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)要求整理。

5.2 帷幕灌漿的結(jié)論

經(jīng)過對(duì)該工程壓水試驗(yàn)和單位注灰量資料整理，得出以下主要結(jié)論：

1）混凝土與基巖接觸段（帷幕灌漿第1段，段長(zhǎng)2 m）透水性大，基巖面2 m以下基巖平均透水率呈減小的趨勢(shì)。

2）各次序孔第一段平均單位注灰量為125.08 kg/m，其余各段平均單位注灰量為37.27 kg/m。

各次序孔單位注漿量基本符合分序加密灌漿規(guī)律，呈分序遞減的趨勢(shì)。

5.3 揚(yáng)壓力系數(shù)灌漿前后變化情況

根據(jù)已有的多年3號(hào)、5號(hào)、17號(hào)、23號(hào)、25號(hào)壩段各測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力觀測(cè)資料分析，得出結(jié)論如下：

1）右岸壩肩3號(hào)壩段灌漿后揚(yáng)壓力測(cè)值過呈動(dòng)態(tài)變化，比較這次灌漿前整體趨勢(shì)略有小幅下降，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)α均大于0.3。

2）5號(hào)壩段灌漿后揚(yáng)壓力測(cè)值過程動(dòng)態(tài)變化，比較灌漿前整體趨勢(shì)略有小幅下降，4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)α均小于0.3，其中1號(hào)觀測(cè)點(diǎn)（臨近上游側(cè)）下降較多。

3）17號(hào)壩段灌漿后揚(yáng)壓力測(cè)值過程動(dòng)態(tài)變化，比較灌漿前變幅極小，4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)α均小于0.1。

4）23號(hào)壩段灌漿后揚(yáng)壓力測(cè)值過程動(dòng)態(tài)變化，比較灌漿前整體呈下降趨勢(shì)，4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)α均小于0.13，其中1號(hào)觀測(cè)點(diǎn)（臨近上游側(cè)）灌漿后揚(yáng)壓力值為零。

5）左岸壩肩25號(hào)壩段灌漿后段揚(yáng)壓力測(cè)值過程動(dòng)態(tài)變化，比較灌漿前揚(yáng)壓力折減系數(shù)有升有降，4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)α均大于0.3。

6 結(jié) 語(yǔ)

按照這次壩基補(bǔ)強(qiáng)帷幕灌漿和排水設(shè)計(jì)，壩基帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿施工和排水孔施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，灌漿成果符合分序加密灌漿的規(guī)律，有效地降低了壩基的滲漏量，有效解決廊道揚(yáng)壓力值偏高和部分揚(yáng)壓力管串通、排水管淤積的問題。經(jīng)觀測(cè)壩基揚(yáng)壓力總體上呈平穩(wěn)下降趨勢(shì)。