窄口水庫(kù)主壩防滲除險(xiǎn)加固處理與效果分析

張首杰，趙 真，何曉輝

（靈寶市窄口庫(kù)區(qū)管理局，河南靈寶，472500）

窄口水庫(kù)主壩防滲除險(xiǎn)加固處理與效果分析

張首杰，趙 真，何曉輝

（靈寶市窄口庫(kù)區(qū)管理局，河南靈寶，472500）

介紹了窄口水庫(kù)主壩防滲除險(xiǎn)加固處理措施，根據(jù)加固后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行滲流分析，結(jié)果表明，大壩整體防滲效果較好，滲流狀況基本穩(wěn)定。

窄口大壩；防滲處理；滲流監(jiān)測(cè)；滲流分析；除險(xiǎn)加固

0 前言

窄口水庫(kù)位于河南省靈寶市五畝鄉(xiāng)南的弘農(nóng)澗河中原，控制流域面積903 km2，總庫(kù)容1.85億m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電、供水等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫(kù)。水庫(kù)主要由主壩、副壩、溢洪道、泄洪洞、輸水洞、水電站六部分組成，其中主壩為粘土心墻壩，中間做80 cm厚的塑性混凝土防滲墻，最大壩高77 m。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有主壩位移滲流監(jiān)測(cè)、塑性混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，埋設(shè)儀器71支（組），其中滲壓計(jì)47支，塑性混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變計(jì)17支，無(wú)應(yīng)力計(jì)7組，土壓力計(jì)3支。

由于建設(shè)時(shí)期質(zhì)量方面遺留的一些問(wèn)題，窄口水庫(kù)1983年投入運(yùn)行以后，主壩相繼出現(xiàn)心墻裂縫，左、右兩壩肩斷層破碎帶灌漿處理效果差，壩體與基巖接觸面滲流均位勢(shì)有升高趨勢(shì)，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施自動(dòng)化程度低，部分損壞、失效。針對(duì)以上問(wèn)題，2008年10月～2009年7月，大壩進(jìn)行了除險(xiǎn)加固處理，對(duì)兩岸壩基和壩體防滲分別采取了帷幕灌漿和塑性混凝土防滲墻的處理措施。

1 主壩防滲除險(xiǎn)加固處理

1.1 壩基防滲處理

壩基基巖主要為弱～微風(fēng)化斑狀角閃片巖。為解決左右岸壩基斷層破碎帶的滲漏和滲透變形問(wèn)題，本次對(duì)兩岸壩基仍采用帷幕灌漿方式進(jìn)行防滲處理。

1.1.1 工程防滲標(biāo)準(zhǔn)

按SL274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，1級(jí)、2級(jí)壩及高壩透水率宜為3～5 Lu，本次壩基帷幕灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)按5 Lu進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1.2 灌漿范圍及形式

設(shè)計(jì)帷幕灌漿樁號(hào)左壩頭為0+050～0+085段，共長(zhǎng)35 m。由于斷層帶幾乎垂直壩軸線，為順河向斷層，深度較大，故采用懸掛式帷幕灌漿。右壩頭樁號(hào)為0+210～0+330段，共長(zhǎng)120 m，采用封閉式帷幕灌漿。

1.1.3 灌漿孔布置

左右岸壩基均采用單排帷幕灌漿，灌漿軸線布置與混凝土防滲墻軸線一致，按三序孔施工，終孔孔距1.5 m。左岸共布置灌漿孔24孔、右岸共布置灌漿孔84孔。

1.1.4 帷幕深度確定

左右岸壩基防滲帷幕幕底高程應(yīng)在施工前按先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)確定，本階段初步確定帷幕深度如下。

左岸壩基帷幕深度：對(duì)于懸掛式帷幕，參照其他類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按帷幕深度為壩前水深的1倍計(jì)算，擬定帷幕灌漿深度為40 m，鉆孔底部高程580.0 m。

右岸壩基帷幕深度：按規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)帷幕應(yīng)深入斷層帶以下不透水層至少5 m，另從右壩頭鉆孔的壓水試驗(yàn)資料來(lái)看，鉆孔CK-14（樁號(hào)0+270左右）40 m深的孔自始至終不回水，漏水嚴(yán)重，因此，右壩頭帷幕深度在樁號(hào)0+270附近需加深，初步定為灌漿孔深入該處斷層帶以下10 m，具體深度由施工時(shí)試驗(yàn)確定。帷幕灌漿深度擬定在5～46 m，鉆孔底部高程在588.5～624.5 m。

1.1.5 灌漿方法和方式

主壩樁號(hào)0+050～0+075、0+224.3～0+275段采用在原壩體防滲墻內(nèi)鉆孔灌漿，0+075～0+085、0+ 210～0+224.3段采用在新建混凝土防滲墻內(nèi)預(yù)埋灌漿導(dǎo)管法灌漿，0+275～0+333段可利用原溢洪道護(hù)坡護(hù)底混凝土或現(xiàn)澆混凝土蓋板后進(jìn)行鉆孔灌漿，灌漿方法采用自上而下分段灌漿法，灌漿方式優(yōu)先采用循環(huán)式。

灌漿蓋板厚50 cm，橫向?qū)挾葹? m。鉆孔灌漿必須在相應(yīng)部位的混凝土達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可開(kāi)始。

1.1.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，在規(guī)定的壓力下當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min或不大于1.0 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90 min，灌漿可以結(jié)束。

灌漿結(jié)束后應(yīng)在左右岸布設(shè)檢查孔，檢查應(yīng)在灌漿結(jié)束后14 d進(jìn)行，檢查結(jié)束后按技術(shù)要求進(jìn)行灌漿和封孔。灌漿孔封孔應(yīng)采用“分段壓力灌漿封孔法”。

1.2 壩體混凝土防滲墻防滲處理

壩體混凝土防滲墻設(shè)計(jì)方案如下：

（1）防滲墻工程布置：防滲墻范圍自0+075～0+224.3，共149.3 m，采用封閉式防滲墻。防滲墻軸線在樁號(hào)0+075及0+224.3點(diǎn)處，分別與兩岸原倒掛井防滲墻相應(yīng)端點(diǎn)的位置重合；在0+036～0+ 075段及0+224.3～0+270段分別向上游略有移動(dòng)。新增防滲墻頂部為壩體開(kāi)挖后的648.0 m平臺(tái)，底部深入巖基1.0 m，設(shè)計(jì)最大墻深82.3 m。

（2）防滲墻厚度確定。

防滲墻厚度由下式計(jì)算：

式中：T——防滲墻的厚度；

H——防滲墻最大設(shè)計(jì)水頭，取壩前水頭的90%，為63.23 m；

［J］——防滲墻的允許滲透比降，計(jì)算取80。

結(jié)合其他工程經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)防滲墻厚度取0.8 m。

（3）墻體材料：防滲墻材料采用C10混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W8。配制墻體材料的水泥、骨料、水、摻和料及外加劑等應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其配合比及配制方法應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)決定。

（4）導(dǎo)墻及排水溝：防滲墻澆筑前應(yīng)沿墻軸線兩側(cè)進(jìn)行導(dǎo)墻施工，導(dǎo)墻起著標(biāo)定防滲墻位置、成槽導(dǎo)向、鎖固槽口、保持泥漿液面、槽孔上部孔壁保護(hù)、外部荷載支撐等作用，導(dǎo)墻采用C15混凝土，墻高2.0 m，墻底寬1.0 m，墻頂厚0.3 m，頂部高出地面0.1 m。在導(dǎo)墻一側(cè)平行鋪設(shè)C15混凝土路面作為交通道路和灌漿平臺(tái)，厚度0.2 m，寬度5 m。

沿防滲墻軸線平行設(shè)置梯形斷面縱向排渣、排水溝，溝底寬1.0 m，深1.0 m，邊坡1∶0.5，橫向排渣、排水溝按間距40 m修建。

防滲墻施工程序和施工技術(shù)要求如下。

（1）造孔：槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據(jù)施工及地質(zhì)條件，暫擬定槽段開(kāi)挖長(zhǎng)度為6 m，每個(gè)槽段分由若干個(gè)主孔、副孔組成。

槽孔孔壁應(yīng)平整垂直，不應(yīng)有梅花孔、小墻等?？孜辉试S偏差不得大于3 cm，孔斜率不得大于0.4%，一二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心在任一深度的偏差值不得大于1/3設(shè)計(jì)墻厚，并應(yīng)采取措施保證設(shè)計(jì)墻厚。

槽孔嵌入基巖的深度必須滿足設(shè)計(jì)要求，基巖巖樣是槽孔嵌入基巖的主要依據(jù)，必須真實(shí)、可靠并按順序、深度、位置、編號(hào)，填好標(biāo)簽，裝箱妥善保管。

造孔中孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50 cm。造孔結(jié)束后應(yīng)對(duì)造孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，檢查合格方可進(jìn)行清孔換漿，清孔應(yīng)按規(guī)范要求的時(shí)間、工序和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

按SL174-2014《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，槽孔內(nèi)使用兩套以上導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管中心距不宜大于4.0 m。一期槽兩端的導(dǎo)管距孔端或接頭管宜為1.0～1.5 m，二期槽兩端的導(dǎo)管距孔端宜為0.5～1.0 m，當(dāng)槽底高差大于25 cm時(shí)，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。導(dǎo)管的連接和密封必須可靠，應(yīng)在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)度為0.3～1.0 m的短管，導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15～25 cm范圍內(nèi)。

防滲墻底部應(yīng)力較大，參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，采用在槽底沉放鋼筋籠后澆筑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

防滲墻終澆高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)墻頂0.5 m，澆筑完成后，這部分質(zhì)量較差的防滲墻應(yīng)鑿除，然后澆筑混凝土墻帽。墻帽為楔形，高1.0 m，頂寬0.4 m。

防滲墻體內(nèi)應(yīng)預(yù)埋灌漿管，采用在槽孔中設(shè)置定位架固定灌漿管，在管底及管身沿深度每隔10 m設(shè)1個(gè)定位架，管口用卡管器等專用設(shè)施固定在槽口板上。管底應(yīng)離開(kāi)槽底20 cm，以便灌注接觸帶。灌漿管傾斜率一般控制在3%以內(nèi)，管間距按設(shè)計(jì)預(yù)定鉆孔位置布設(shè)。原倒掛井防滲墻厚度2.3m，新建防滲墻厚度0.8 m，兩者不僅厚度相差較大，材料強(qiáng)度也不同，為實(shí)現(xiàn)新舊兩段防滲墻的可靠連接，以防產(chǎn)生集中滲漏，可考慮在接頭處增設(shè)與軸線垂直的橫向混凝土短墻，以擴(kuò)大接頭面積同時(shí)對(duì)接縫起保護(hù)作用。

2 主壩防滲效果分析

2.1 滲流監(jiān)測(cè)儀器布設(shè)

主壩原有滲流觀測(cè)設(shè)施共布設(shè)25根測(cè)壓管，大部分能正常觀測(cè)；滲壓計(jì)共設(shè)9孔22個(gè)，部分滲壓計(jì)已不能正常讀數(shù)。因壩體開(kāi)挖工程施工需拆除部分測(cè)壓管，此外防滲墻和灌漿施工也會(huì)導(dǎo)致部分測(cè)壓管和滲壓計(jì)失效，因此對(duì)壩頂及其上下游壩肩的測(cè)壓管和滲壓計(jì)進(jìn)行重建，重建共布設(shè)13孔30個(gè)滲壓計(jì)，右壩肩和下游壩腳新建2孔滲壓計(jì)。

2.2 滲流效果分析

5.一般混合感染或是繼發(fā)感染，?；旌细腥敬竽c桿菌、傳染性支氣管炎、禽流感、慢性呼吸道病等疫病，給診斷治療帶來(lái)一定難度。應(yīng)答，但是感染某些疾病，如：法氏囊、傳染性支氣管炎、馬立克氏病、慢性呼吸道病、白血病、球蟲(chóng)病、大腸桿菌病，或者免疫前后用某些藥物如：慶大霉素、鏈霉素、病毒靈、金剛烷胺等，機(jī)體營(yíng)養(yǎng)不良，缺乏硒和VE都影響免疫效果。

2010年11月前壩基及壩體的防滲處理完成，到2010年12月完成了浸潤(rùn)線管及測(cè)壓管安裝，開(kāi)始大壩滲流監(jiān)測(cè)并進(jìn)行大壩除險(xiǎn)加固后的防滲效果分析?，F(xiàn)主要對(duì)2015年全年滲流情況進(jìn)行分析。

表1 主壩0+071斷面滲壓計(jì)部分實(shí)測(cè)水位統(tǒng)計(jì)表（單位:m）Table 1 Statistics on monitored water level by some osmometers on section 0+071 of main dam

2.2.1 主壩0+071斷面滲壓計(jì)

壩體內(nèi)的J1c與J2c埋設(shè)在同一高程，一支埋設(shè)在混凝土防滲墻上游，一支埋設(shè)在混凝土防滲墻下游。從圖表看出，埋設(shè)在壩體的J1c（位于混凝土防滲墻壩體上游的黏土心墻內(nèi)）與庫(kù)水位有一定的相關(guān)性，但相關(guān)性不大，主要是因?yàn)閴误w內(nèi)的黏土心墻起到了很好的防滲作用，使其與庫(kù)水位水位差達(dá)到10 m左右。J2c滲壓計(jì)測(cè)值平穩(wěn)，與庫(kù)水位無(wú)相關(guān)性，測(cè)值顯示在其埋設(shè)高程位置，表明大壩0+071斷面壩體處混凝土防滲墻與黏土心墻均起到了很好的防滲作用。

圖1 主壩0+071斷面壩體J1～J2滲壓計(jì)水位過(guò)程線Fig.1 Graph of water level monitored by osmometer J1～J2 on section 0+071 of main dam

從壩基滲壓計(jì)測(cè)值過(guò)程線看出，壩基滲壓計(jì)測(cè)值規(guī)律性較好，與庫(kù)水位相關(guān)性較小，庫(kù)水位上升，壩基滲壓計(jì)測(cè)值基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，受庫(kù)水位影響較小，表明主壩0+071斷面處基礎(chǔ)處理效果明顯，壩基透水率較小。壩基內(nèi)的J1b與J2b埋設(shè)在同一高程，該部位滲透坡降為3.4；J1a與J2a埋設(shè)在同一高程，該部位滲透率基本相同，這表明壩基上部處理較好，壩基深處維持原透水率，但比較穩(wěn)定。

圖2 主壩0+071斷面壩基J1～J2滲壓計(jì)水位過(guò)程線Fig.2 Graph of water level monitored by osmometer J1～J2 on section 0+071 of dam foundation

2.2.2 主壩0+120.00斷面滲壓計(jì)

壩體內(nèi)的J3a與J4a埋設(shè)在同一高程，J3b與J4b埋設(shè)在同一高程，J3c與J4c埋設(shè)在同一高程，分別埋設(shè)在塑性混凝土防滲墻上游和塑性混凝土防滲墻下游。從圖表看出，埋設(shè)在壩體的J3的3支傳感器與庫(kù)水位無(wú)相關(guān)性，主要是因?yàn)閴误w內(nèi)的黏土心墻起到了很好的防滲作用，使其與庫(kù)水位水位差達(dá)到30 m左右；J3c與J4c滲壓計(jì)測(cè)值平穩(wěn)，與庫(kù)水位無(wú)相關(guān)性，測(cè)值顯示在其埋設(shè)高程位置；J4b滲壓計(jì)前期有孔隙水作用，現(xiàn)未消散，測(cè)值一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 主壩0+120斷面壩體J3～J4滲壓計(jì)水位過(guò)程線Fig.3 Graph of water level monitored by osmometer J3～J4 on section 0+120 of main dam

主壩0+120斷面壩基觀測(cè)資料過(guò)程線表明，該斷面壩基滲壓計(jì)水位主要受地下水位的影響，表現(xiàn)為與庫(kù)水位呈正相關(guān)關(guān)系，庫(kù)水位升高，其滲透壓力增大，但變幅較小，近期滲透壓力基本穩(wěn)定在100 kPa左右。滲壓計(jì)J16、J23的測(cè)值均接近，表明主壩0+120斷面下游壩基各層為相同的滲透壓力。

圖4 主壩0+120斷面壩基J16～J23滲壓計(jì)水位過(guò)程線Fig.4 Graph of water level monitored by osmometer J16～J23 on section 0+120 of dam foundation

綜上所述，基巖帷幕灌漿和混凝土防滲墻起到了較好的防滲效果，滲透比降小于規(guī)范允許值；部分測(cè)點(diǎn)水位雖有波動(dòng)，但無(wú)明顯的趨勢(shì)性變化；靠上游的測(cè)壓管受上游水位的影響較大，靠下游的測(cè)壓管測(cè)值穩(wěn)定，各測(cè)壓管時(shí)效變化平穩(wěn)。壩基滲水均為清水，從滲流量分析，壩基滲流是穩(wěn)定的。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)防滲除險(xiǎn)加固處理后，窄口水庫(kù)主壩經(jīng)過(guò)了5年的運(yùn)行，對(duì)水庫(kù)大壩滲壓計(jì)及測(cè)壓管實(shí)測(cè)資料的綜合分析表明，水庫(kù)大壩整體滲流狀況穩(wěn)定，滲流未見(jiàn)異常情況。

表2 主壩0+120斷面滲壓計(jì)部分實(shí)測(cè)水位統(tǒng)計(jì)表（單位：m）Table 2 Statistics on monitored water levels by some osmometers on section 0+120 of main dam

目前水庫(kù)除險(xiǎn)加固后防滲效果尚未經(jīng)高水位運(yùn)行驗(yàn)證，測(cè)壓管監(jiān)測(cè)壩體和壩基滲流時(shí)，也只能從宏觀上反映大壩滲流體的運(yùn)行情況，建議加強(qiáng)高水位運(yùn)行時(shí)壩段及兩岸臺(tái)地的滲流監(jiān)測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)壩基防滲體局部滲流破壞的監(jiān)測(cè)，為工程的安全運(yùn)行提供參考依據(jù)。 ■

[1]河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司.河南省窄口水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)方案[R].2009.

[2]SL274-2001,碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

[3]SL551-2012,土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2012.

[4]SL174-2014,水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.

作者郵箱：zkskzhs@126.com

Seepage prevention treatment of Zhaikou dam and its effect

by ZHANG Shou-jie,ZHAO Zhen and HE Xiao-hui
Zhaikou Reservoir Management Bureau

This paper introduces the seepage prevention treatment measures for Zhaikou dam.Based on the monitoring data,seepage analysis was carried out.The analysis result showed that the rehabilitation was of good effect,and the seepage condition was stable.

Zhaikou dam;seepage prevention treatment;seepage monitoring;seepage analysis;rehabili?tation

TV698.2

B

1671-1092（2016）05-0070-05

2016-05-18；

2016-08-01

張首杰（1967-），男，河南省靈寶人，助理工程師，從事水庫(kù)運(yùn)行管理工作。