拖木沖水庫除險(xiǎn)加固工程主壩垂直防滲體系連續(xù)性的保證措施

邵志剛

（桃源縣水利局 常德市 415700）

1 工程概況

拖木沖水庫位于桃源縣泥窩潭鄉(xiāng)花轎坪村境內(nèi)，屬沅水支流，集雨面積0.89 km2，壩址以上干流長度0.5 km，干流坡降29‰。大壩為粘土心墻壩，壩頂高程105.98 m，最大壩高19.52 m，壩頂軸線長58 m，壩頂寬2.2 m。本次復(fù)核校核洪水位104.64 m，總庫容105.5 萬m3； 正常蓄水位103.81 m，正常庫容88.0 萬m3。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的?。á瘢┬退こ獭?/p>

樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞等組成，為Ⅳ等工程，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，其主要水工建筑物為4 級。

主壩為粘土心墻壩，壩頂高程105.98 m，最大壩高19.52 m，壩頂軸線長58 m，壩頂寬2.2 m，大壩下游無反濾排水設(shè)施；大壩外坡2 級平臺，平臺寬分別為2 m、1.8 m，高程分別為99.1 m、91.43 m。外坡坡比自壩頂向下為：1∶2.18，1∶2.12 和1∶1.94。大壩內(nèi)坡設(shè)二級平臺，平臺寬為3 m、1.7 m，高程為98.56 m、93.40 m，坡比從上而下為1∶2.18，1∶2.32，1∶2.62。

副壩，粘土心墻壩，壩頂軸長27 m，壩頂高程106.75 m，最大壩高7.75 m，壩頂寬3.0 m。大壩外坡無平臺，坡比為1∶2.01。大壩內(nèi)坡一級平臺，平臺寬為2 m，高程為102.00 m，內(nèi)坡坡比從上往下為1∶1.89 和1∶2.45。

溢洪道布置在大壩左岸，堰頂高程103.81 m，堰頂寬3.5 m，堰型為寬頂堰。

輸水隧洞布置在大壩右側(cè)，長80 m，斷面尺寸為1.5×1.2 m（寬×高），進(jìn)水口高程為86.3 m，隧洞內(nèi)未襯砌，雙向轉(zhuǎn)動閘門。

2 主壩垂直防滲體系連續(xù)性的設(shè)計(jì)

本水庫主壩防滲包括壩體、壩基和壩肩防滲。經(jīng)過方案比選，主壩垂直防滲體系由壩體高壓擺噴灌漿防滲體+壩基帷幕灌漿防滲體+壩肩帷幕灌漿防滲體組成。即壩體防滲從壩頂（105.98 m）至基巖（建基面）以下1 m 進(jìn)行高壓擺噴灌漿形成折接防滲墻體； 壩基防滲由建基面至透水率q=10 Lu 線范圍進(jìn)行帷幕灌漿，從而形成防滲體；壩肩防滲由正常水位線至透水率q=10 Lu 線范圍進(jìn)行帷幕灌漿，從而形成防滲體，最終形成整個(gè)主壩立體防滲體系。

2.1 壩體高壓擺噴灌漿設(shè)計(jì)

壩體高壓擺噴灌漿防滲軸線設(shè)計(jì)在大壩壩頂（高程105.98 m）壩軸線靠上游壩坡1 m 的軸線上，在防滲軸線布置鉆孔，灌漿材料均采用純水泥漿。

2.1.1 灌漿工藝設(shè)計(jì)

灌漿工藝采用高壓三重管擺噴水泥灌漿。

2.1.2 灌漿孔的布置

高噴灌漿孔布置于大壩105.98 m 軸線上。設(shè)一排灌漿孔，灌漿孔距均為1.5 m，高噴灌漿軸線全長58 m，共39 孔，高噴灌漿孔深入基巖1 m。

2.1.3 防滲墻的連接形式

高壓噴射防滲板墻采用折接連接，偏角15°，有利于加長滲徑，增加防滲效果。

高壓噴射時(shí)按二序進(jìn)行，第一序孔造孔及噴射灌漿完畢，等待3 d 后，再進(jìn)行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工，第一、二序孔孔距均為3 m。

2.1.4 防滲墻的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：防滲墻厚度T≥20 cm；墻體鉆孔，孔內(nèi)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)為10-6數(shù)量級。

2.2 壩基、壩肩帷幕灌漿設(shè)計(jì)

2.2.1 主壩壩基、壩肩帷幕灌漿孔布置

帷幕灌漿孔布置在壩頂（高程105.98 m）同時(shí)向壩兩端延伸，灌漿范圍為0-007～0+68 樁號段。軸線總長75 m，單排孔，孔距2.0 m，共布38 孔，其中壩基30 孔，兩壩肩各布置4 孔。

2.2.2 灌漿參數(shù)

（1）灌漿方法和方式。

帷幕灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，每排孔分三序施工，第一、二序孔孔距均為6 m，三序孔為3 m。自上而下采用分段灌漿法，灌漿段長度段長為5 m。

（2）灌漿壓力。

設(shè)計(jì)要求以回漿壓力為準(zhǔn)，壓力隨孔深而逐漸增大，最小灌漿壓力為水頭的2 倍。

（3）漿液稠度。

漿液稠度根據(jù)基巖單位吸水量不同而改變，起始水灰比采用8∶1，以后由稀到濃，逐級變換，漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1，個(gè)別灌漿段視具體情況可采用0.5∶1。

2.2.3 灌漿質(zhì)量要求

灌漿后，檢查孔各段壓水試驗(yàn)測得的q 值原則上須≤5 Lu，大于5 Lu 的試驗(yàn)段總數(shù)不得超過檢查孔總試驗(yàn)段數(shù)的10%，且所有試驗(yàn)段的q 值均必須小于10 Lu。

2.3 大壩防滲墻的連續(xù)性設(shè)計(jì)

大壩防滲有兩種防滲墻，分別為高噴灌漿防滲墻與帷幕灌漿巖體，其相互連續(xù)情況為：壩體高壓擺噴灌漿防滲體和壩基帷幕灌漿防滲體通過基巖（建基面）以下1 m 的搭接層連接；壩基和壩肩帷幕灌漿防滲體通過連續(xù)等孔距噴射連接。

3 垂直防滲體系的施工

3.1 高壓擺噴灌漿施工

3.1.1 高噴施工灌漿材料的選用

灌漿材料選用普通硅酸425 號水泥，其性質(zhì)滿足規(guī)程規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量要求，同時(shí)為了加速漿液凝固，在水泥漿內(nèi)加入硅酸鈉(水玻璃)，濃度在30 玻美度范圍內(nèi)加入4%。

3.1.2 高噴施工中工藝參數(shù)的選用

為確保高噴防滲板墻質(zhì)量，在施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場試灌試驗(yàn)，確定高噴灌漿工藝參數(shù)。水壓：壓力35 MPa（1.80 mm 高噴嘴直徑），壓縮空氣：壓力7 kg/cm2，漿液比重控制在（1.65～1.70）g/cm3，提升速度控制在10 cm/min。

3.1.3 高噴施工終止噴灌標(biāo)志

高壓噴射時(shí)，嚴(yán)格控制孔口冒漿比重應(yīng)在（1.25～1.30）g/cm3之間，當(dāng)孔口不冒漿時(shí)，停止提升，直至返漿正常才能提升，當(dāng)噴桿提升至設(shè)計(jì)高度后，噴射即告結(jié)束。

3.2 帷幕灌漿施工

3.2.1 帷幕灌漿材料的選用

帷幕灌漿采用425 號普通硅酸鹽水泥，充填灌漿選用水泥粘土漿，灰土重量比為1∶1，為加速漿液凝結(jié)，加入適量水玻璃，水玻璃最佳摻入量為水泥干重的5%。

3.2.2 帷幕灌漿施工中工藝參數(shù)的選用

為確保帷幕灌漿施工質(zhì)量，灌漿采用自下而上分段循環(huán)灌漿。每孔分2～3 段，每段一般5 m，灌漿之前進(jìn)行孔內(nèi)沖洗，最小壓力0.2 MPa，最大0.6 MPa，壓力大小隨孔深逐漸增大。

3.2.3 帷幕灌漿施工終止噴灌標(biāo)志

結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)規(guī)定壓力下，當(dāng)灌漿基本停止吸漿或吸漿量小于0.4 L/min 時(shí)，持續(xù)45 min，當(dāng)吸漿量在1.0 L/min 內(nèi)持續(xù)1.5 h 以上可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后對停灌面以上鉆孔采用粘土球封堵。

4 垂直防滲體系的保證措施

4.1 灌漿孔孔位保證措施

大壩垂直防滲體系能否連續(xù)的關(guān)健是壩體高噴防滲墻和壩基、壩肩帷幕防滲的軸線是否重合，因此，業(yè)主項(xiàng)目部從施工開始就抓住這一關(guān)健點(diǎn)，利用全站儀進(jìn)行測點(diǎn)放樣每一高噴孔和帷幕孔孔位；同時(shí)嚴(yán)格控制高噴孔的孔深，確保每一個(gè)高噴孔達(dá)到建基面以下1 m，保證高噴防滲墻和帷幕墻的搭接距離。

4.2 灌漿施工參數(shù)保證措施

4.2.1 高噴灌漿施工參數(shù)保證措施

在高噴作業(yè)正式施工前，在施工的典型地段進(jìn)行試噴試驗(yàn)，確定高噴灌漿工藝參數(shù)。水壓：壓力35 MPa（1.80 mm 高噴嘴直徑），氣壓：壓力7 kg/cm2，漿液比重控制在（1.65～1.70）g/cm3，提升速度控制在10 cm/min。在高噴施工過程中，嚴(yán)格按試驗(yàn)段的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行施工，特別是控制提升速度，業(yè)主、監(jiān)理人員分三班輪流值班，監(jiān)督實(shí)施。在高噴施工后，在孔口周圍形成一個(gè)直徑為1.0 m 的漿池，從回漿池向孔內(nèi)輸入余漿，進(jìn)行靜壓灌漿，隨沉隨補(bǔ)，并插入竹桿隨時(shí)搖動，其延長時(shí)間以孔內(nèi)不再析水下沉為止。

4.2.2 帷幕灌漿施工參數(shù)保證措施

灌漿壓力是帷幕灌漿最主要的控制指標(biāo)，在灌漿實(shí)施過程中，按帷幕灌漿孔孔深計(jì)算出每一孔的灌漿壓力，監(jiān)督檢測壓力表安裝的位置是否在回漿管上，同時(shí)檢查壓力表是否有強(qiáng)制檢驗(yàn)標(biāo)志，最小灌漿壓力為水頭的2 倍。

4.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)保證措施

高壓噴射時(shí)，嚴(yán)格控制孔口冒漿比重應(yīng)在（1.25～1.30）g/cm3之間，當(dāng)孔口不冒漿時(shí)，停止提升，直至返漿正常才能提升，當(dāng)噴桿提升至設(shè)計(jì)高度后，噴射即告結(jié)束。

帷幕灌漿在設(shè)計(jì)規(guī)定壓力下，當(dāng)灌漿基本停止吸漿或吸漿量小于0.4 L/min 時(shí)，持續(xù)45 min，當(dāng)吸漿量1.0 L/min 內(nèi)持續(xù)1.5 h 以上方可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后對停灌面以上鉆孔采用粘土球封堵。

4.4 灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)

在本次加固處理后，業(yè)主單位委托有關(guān)檢測單位對高噴防滲墻和帷幕灌漿的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，有關(guān)壓水試驗(yàn)的檢測部位、檢測結(jié)果見表1、表2。

表1 高壓擺噴防滲墻檢測成果表 cm/s

表2 帷幕灌漿質(zhì)量檢測成果表 Lu

從表1 可以看出，壓水試驗(yàn)結(jié)果變化范圍為（3.50～7.38）×10-6，平均值為5.71×10-6，均滿足設(shè)計(jì)要求。

從表2 可以看出，壓水試驗(yàn)結(jié)果變化范圍為（3.2～4.7）Lu，平均值為3.4 Lu，均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語

從滲漏處理的角度來看，拖木沖水庫的防滲施工效果非常明顯，2015年的汛期是一次重大檢驗(yàn)。從拖木沖水庫防滲加固處理的設(shè)計(jì)、施工的過程中可以看到，只要施工單位認(rèn)真組織施工，監(jiān)理單位嚴(yán)格監(jiān)督管理，是能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果的，這對桃源縣目前正在實(shí)施或即將實(shí)施的同類型水庫的除險(xiǎn)加固有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。