水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)處理研究

鄭繼為

紅河州水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院

摘要：我國(guó)水庫(kù)大都興建于上世紀(jì)70、80年代，由于涉及水準(zhǔn)偏低，且經(jīng)過(guò)多年的使用，很多存在病險(xiǎn)，抗震、穩(wěn)定性不足，壩體、壩基滲漏非常嚴(yán)重，對(duì)大壩的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，需要對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì)處理。本研究結(jié)合具體水庫(kù)大壩加固案例，對(duì)其防滲加固設(shè)計(jì)處理做了有益的探索。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)大壩；防滲設(shè)計(jì)；加固處理；研究

水庫(kù)壩體的防滲漏性能必須保證，對(duì)于病險(xiǎn)水庫(kù)大壩，應(yīng)進(jìn)行加固防滲處理，以提高水庫(kù)大壩的安全性。由于水庫(kù)大壩病險(xiǎn)處理，需要投入大量的資金，所以在設(shè)計(jì)處理中應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)等，在確保加固質(zhì)量的同時(shí)，也可降低工程投資。本研究從實(shí)例入手對(duì)該命題進(jìn)行了探究。

一、工程介紹

某水庫(kù)為20世紀(jì)80年代末修建的水庫(kù)，多年來(lái)正常蓄水，但是由于使用年限較長(zhǎng)，近年來(lái)水庫(kù)大壩的左壩肩、右壩肩出現(xiàn)了4處凹陷坑洞，分別標(biāo)記為A、B、C和D。同時(shí)在大壩壩腳外5～170m位置，相繼出現(xiàn)了7處漏水涌泉，漏水量達(dá)到了0.07m?/s。為了保證大壩的安全性，之前做過(guò)相應(yīng)的堵塞、截流等處理，但是效果均不理想，且水庫(kù)滲漏現(xiàn)象日漸嚴(yán)重，無(wú)法正常蓄水。水庫(kù)大壩上，出現(xiàn)了多處不規(guī)則的垮塌，且溢洪道也出現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)，正常溢洪能力受到嚴(yán)重的抑制。溢洪道出現(xiàn)破壞后，也經(jīng)過(guò)一定的處理，但是效果也不理想。

由于水庫(kù)為本地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)灌溉用水工程之一，對(duì)于本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供者重要的水資源保障，如果水庫(kù)滲漏繼續(xù)，溢洪道地板沉陷不變形，則水庫(kù)大壩的安全性就無(wú)法保障，也將影響下游地區(qū)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，影響本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和豐收[1]。為了確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水源不流失，消除水庫(kù)大壩的安全隱患，相關(guān)單位決定對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲加固設(shè)計(jì)處理，以確保人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。

二、水庫(kù)大壩滲流的原因

（一）壩體滲漏的原因

修建大壩時(shí)，由于條件的限制，技術(shù)人員參與少，技術(shù)力量薄弱，且施工質(zhì)量的控制不嚴(yán)格，未有完善的質(zhì)控體系，且壩體碾壓質(zhì)量差，完工后雖然經(jīng)防滲填充處理，但由于使用多年，水庫(kù)大壩壩體的防滲能力已遭破壞，造成壩體滲漏。

接觸帶發(fā)生滲漏的原因，與壩體滲漏的原因大體相似。另外，在開(kāi)挖壩基時(shí)，未能完全清除巖石強(qiáng)風(fēng)華層，成為接觸帶滲漏的原因之一。

（二）壩肩及壩基滲漏的原因

水庫(kù)所在地地質(zhì)情況復(fù)雜，巖溶管道及裂隙發(fā)育，屬于強(qiáng)巖溶透水層，加上表層風(fēng)華作用強(qiáng)勁，節(jié)理裂隙較發(fā)育，使得壩基、壩肩在庫(kù)水的長(zhǎng)時(shí)間壓力下，防滲體逐步被破壞，造成管道滲漏與巖層裂隙，最終導(dǎo)致發(fā)生滲漏。

三、水庫(kù)大壩的防滲設(shè)計(jì)及處理

（一）水庫(kù)大壩的防滲處理技術(shù)

（1）根據(jù)以往對(duì)大壩的防滲處理經(jīng)驗(yàn)，不同部位的防滲處理，應(yīng)采取不同的措施。比如對(duì)于盆塌陷部位，可采用開(kāi)挖回填混凝土方式，而左岸及壩肩滲漏，適宜采用帷幕灌漿防滲處理方式。

（2）壩體及壩基防滲方案的選擇。防滲處理有兩種方案，一種是沿壩軸線做壩體劈裂灌漿和壩基帷幕灌漿，一種是迎水面柔氈鋪蓋、壩址截流墻防滲方案。經(jīng)比較，該工程決定采用前一種處理方案，該方案的優(yōu)點(diǎn)為，通過(guò)填充大壩壩體，可提高壩體的防滲性能及密實(shí)度，而帷幕防滲可提高壩基的防滲能力、壩體的穩(wěn)定性，在技術(shù)上可行，施工簡(jiǎn)單，且投資在可承受范圍內(nèi)[2]。

其中，放水涵洞為成門(mén)型拱涵，寬度1.3m，高度1.7m，可采用洞內(nèi)反壓回填灌漿方式進(jìn)行防滲加固處理。

（二）水庫(kù)大壩的防滲設(shè)計(jì)分析

（1）大壩防滲灌漿的設(shè)計(jì)。這部分設(shè)計(jì)包括防滲帷幕線布置、長(zhǎng)度、深度、排數(shù)和孔間距等。

經(jīng)研究，左、右壩肩及大壩防滲帷幕線沿壩軸線布置，右岸沿1170m高程線布置；左壩肩延伸至公路后，與上游公路相平行，而左岸防滲帷幕延伸至F3斷層后，再增加30m。在施工前，經(jīng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)確定防滲邊界。

防滲帷幕線長(zhǎng)度：右岸延伸至正常蓄水高程線與地下水位線交匯處，左岸延伸至F3斷層外的30m處，總的長(zhǎng)度約為280m。其中，左岸、右岸和大壩帷幕線長(zhǎng)度分別為70m、60m和150m。

防滲帷幕的排數(shù)與孔距：水庫(kù)大壩壩基巖石寶庫(kù)灰?guī)r和白云巖兩種，巖層向右岸上有傾斜約為16°，且節(jié)理裂隙面比較發(fā)育，按照此類統(tǒng)稱灌漿的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，該水庫(kù)大壩帷幕設(shè)計(jì)為兩排，排間距為3m，且孔距同樣為3m。其中，壩體根據(jù)一排孔進(jìn)行灌漿，而副帷幕壩體不需要灌漿，對(duì)接觸帶和基巖行雙排孔灌漿即可。同時(shí)，左、右岸壩肩設(shè)計(jì)為兩排帷幕孔，孔距為3m，并根據(jù)III次序進(jìn)行施工，總進(jìn)尺為5288m。但是總進(jìn)尺中不包含檢查孔的長(zhǎng)度。

防滲帷幕的深度設(shè)計(jì)：水庫(kù)大壩巖層屬于較強(qiáng)的巖溶含水層，巖溶管道和滲漏的深度比較深。而大壩下游滲漏泉點(diǎn)，在高程1140m以上部分比較集中，所以可將河床當(dāng)做壩區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面。經(jīng)計(jì)算和分析，工程防滲帷幕的深度為：左、右壩肩和壩基為1140m高程、左岸為1145m高程。在施工前，可經(jīng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)確定下限深度，其中起灌高度為1170m[3]。

灌漿壓力的計(jì)算，詳見(jiàn)表1。

（三）放水涵洞反壓灌漿的設(shè)計(jì)處理

（1）反壓灌漿線布置。在涵洞內(nèi)的壩軸線與消力池之間的洞段，合理布置反壓灌漿線，并在大壩右側(cè)墻、左側(cè)墻和洞頂各布置1排灌漿孔，其中洞段長(zhǎng)度為36m。

（2）灌漿孔的排數(shù)與孔距。灌漿洞段的長(zhǎng)度為36m，共設(shè)置13個(gè)灌漿斷面，并將斷面間距控制在3m左右，并于每個(gè)斷面上布置3個(gè)灌漿孔，共布置39個(gè)灌漿孔。同時(shí)，根據(jù)II次序進(jìn)行施工，經(jīng)計(jì)算，灌漿面積為150㎡。

（3）灌漿孔深度與灌漿壓力。灌漿孔深度為進(jìn)入壩體1m，而灌漿采用封閉方式，將灌漿壓力控制在0.1～0.2MPa之間。

結(jié)語(yǔ)：

水庫(kù)大壩在農(nóng)業(yè)發(fā)展、防御洪災(zāi)等方面均發(fā)揮著不可替代的作用，必須確保水庫(kù)大壩的安全性，掌握工程動(dòng)態(tài)，確保水庫(kù)大壩的安全。在本文中，筆者以某水庫(kù)大壩為例，指出了大壩滲漏的原因，并系統(tǒng)探討了水庫(kù)大壩防滲加固的設(shè)計(jì)處理，實(shí)踐證明，水庫(kù)大壩的安全性得到保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱祖友.水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)處理分析[J].黑龍江水利科技，2013，10：69-71.

[2]潘登星.水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)處理解析[J].廣東科技，2014，18：108-109.

[3]陳延生.葦子溝水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].黑龍江水利科技，2014，12：160-163.