燃燈寺水庫大壩防滲處理方案優(yōu)選

丁　珺

(鳳陽縣燃燈寺水庫管理處，安徽 滁州 233100)

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燃燈寺水庫大壩防滲處理方案優(yōu)選

丁珺

(鳳陽縣燃燈寺水庫管理處，安徽 滁州 233100)

文章就燃燈寺水庫大壩工程大壩壩身和壩基存在滲漏問題和大壩防滲范圍進行了深入分析，通過大壩壩身和壩基防滲方案比較、防滲方案技術(shù)經(jīng)濟比較，就大壩防滲方案而言，認為黏土井柱防滲墻設計為最優(yōu)防滲處理方案。

高噴防滲墻加黏土井柱；壩身；壩基；方案

1　燃燈寺水庫大壩工程概述

鳳陽縣燃燈寺水庫位于淮河流域左岸支流小溪河上游，距京滬鐵路9.0 km。集水面積173 km2，總庫容9020萬m3，是一座以灌溉、滯洪、養(yǎng)殖等綜合利用為主的重點中型水庫。工程1958年動工，經(jīng)1967年、1976年和1986年三次續(xù)建加固，于1989年建成現(xiàn)狀規(guī)模。樞紐工程由土壩、泄洪閘、東西灌溉涵洞、非常溢洪道等建筑物組成。

燃燈水庫土壩為均質(zhì)壩，壩頂長度為1360.0 m，壩頂高程47.5 m，防浪墻頂高程第一道為46.2 m，第二道為48.7 m，為漿砌塊石結(jié)構(gòu)。壩頂為小斷面加高，寬6.0 m；漿砌石路肩，泥結(jié)碎石壩面；迎水坡為干砌塊石護坡，背水坡為草皮護坡；大壩最大高度25.5 m。大壩上游坡高程37.5 m以下坡度為1：3.5，37.5 m處設一寬3.0 m的平臺，37.5 m以上坡度為1∶3.0，干砌塊石護至壩頂。大壩下游老河槽段，分別在39.0 m和35.0 m有3.0 m寬平臺。39.0 m平臺以上坡度1∶2.75，39.0 m高程平臺以下坡度1∶3.5，35.0 m高程平臺以下坡度1∶3.0。大壩下游臺地段，39.0 m高程有3.0 m寬平臺。39.0 m高程平臺以上坡度1∶2.75，39.0 m高程平臺以下坡度1∶3.5。下游老河槽段貼坡反濾體樁號為0+950～1+050，高程29.0～35.0 m。

2　大壩防滲處理方案選擇

2.1大壩壩身和壩基存在滲漏問題

壩體清基不徹底，老河槽段的壩基存在淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土。壩基存在中細砂夾粉質(zhì)壤土，滲透系數(shù)10-3cm/s，為透水層，存在貫穿上下游的通道。壩體填筑質(zhì)量差，壩身存在水中倒土區(qū)和未經(jīng)壓實的堆虛土區(qū)(河槽段壩體高程39.0～41.0 m，臺地段高程39.0～40.0 m)。土料中含有礫石、植物根莖等雜物，含水量過大。礫石粒徑超過10～15 cm，且發(fā)生粗料集中架空現(xiàn)象，壩體填筑干容重未達到設計及規(guī)范要求，土壩穩(wěn)定計算表明：上游壩，在抗震和非抗震條件下都滿足規(guī)范要求。下游壩坡，在非抗震計算條件下滿足規(guī)范要求，在抗震計算條件下不滿足要求。土壩滲流分析表明：①壩體水平向滲透性遠大于豎向滲透性，壩體各向異性程度嚴重，遠遠超過了碾壓式土石壩的正常范圍，證實了壩體碾壓質(zhì)量差，存在水平向透水層。②根據(jù)觀測資料與有限元計算推算到未來高水位運行時，壩后都會產(chǎn)生大范圍的散浸，影響大壩的正常運用，并對大壩安全構(gòu)成威脅[1]。

由于上述問題的存在，必須對大壩壩基、壩身的防滲進行加固。

2.2大壩防滲范圍分析

壩基防滲范圍：根據(jù)鉆探成果，中細砂夾粉質(zhì)壤土的范圍為0+352～0+889；淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土的范圍為0+412～1+000。因而截斷中細砂夾粉質(zhì)壤土層和淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土層的范圍為0+350～1+000，共650 m。底部防滲進入基礎泥質(zhì)粉砂巖0.5 m，底部高程21.74～23.4 m，頂部高程33.0 m。

壩身防滲范圍：根據(jù)現(xiàn)場檢查的滲漏范圍，0+00～0+150、0+510～0+860、1+050～1+150，以及老河槽段，滲漏范圍約800 m。由于壩身填土質(zhì)量差，全壩段都須要進行防滲處理，但可以根據(jù)滲漏及壩身高低情況采用不同的防滲加固措施。

結(jié)合壩基的防滲范圍，在壩高較高段，把壩身和壩基的防滲統(tǒng)一考慮，大壩的壩基防滲范圍為0+350～1+000，共650 m。在此范圍壩身和壩基統(tǒng)一考慮加固方案，其余范圍的壩身防滲單獨考慮[2]。

2.3建立大壩壩身和壩基防滲方案

根據(jù)目前所能掌握的資料及國內(nèi)所采用的防滲措施，結(jié)合燃燈寺水庫壩身及壩基的實際情況，提出大壩壩身和壩基防滲措施3個方案進行比較。

方案1:高噴防滲墻方案。

高噴防滲墻有高壓旋噴和高壓擺噴，高壓旋噴和高壓擺噴在本工程中都可以運用。由于擺噴噴嘴處較薄，根據(jù)此防滲要求的厚度，須布置雙排，工序較多，本方案采用單孔高壓旋噴。但旋噴墻須要控制好孔的傾斜率，保證旋噴孔底部有較好的搭接。

該方案在壩軸線上游壩身和壩基均采用，由于孔深在25.0 m左右，高壓噴射灌漿防滲墻，結(jié)構(gòu)形式采用單孔旋噴。墻頂部高程到45.5 m，底部穿過砂礫石層深入基巖0.5 m。底部高程21.74～23.4 m不等，高噴范圍0+350～1+000，孔距1.0 m。高噴防滲墻是利用高噴機械直接鉆入基巖破碎帶，進行高噴灌漿。其優(yōu)點，高壓噴射灌漿是在地基應力不釋放的情況下實施完成，形成的防滲體。帷幕其彈模為10-3MPa，能適應土體的變形。與原地層結(jié)合緊密，施工時無須降低庫水位，防滲效果較好。已在大壩加固中廣泛使用，最大孔深已達80.0 m。

方案2:高噴防滲墻加黏土井柱方案。

本方案是在壩頂軸線附近，自45.5～33.0 m高程做黏土井柱防滲心墻，33.0 m高程以下至基巖采用高噴灌漿，頂部伸入防滲黏土井柱心墻1.0 m，底部伸入基巖0.5 m。

高噴防滲墻加黏土井柱通過沖抓錐造孔，形成直井后回填黏土且夯實，以形成一道連續(xù)黏土心墻，并對井孔壁周圍的土體壓實，達到防滲的目的。

方案3:高噴防滲墻加劈裂灌漿方案。

本方案是在壩頂軸線附近33.0 m高程以下至基巖做高壓噴射灌漿防滲墻，墻體穿過壩身、壩基中細砂夾粉質(zhì)壤土層，底部伸入基巖0.5 m，33.0 m高程以上做劈裂灌漿防滲處理，高程到45.5 m。

以上3種方案，高噴防滲帷幕、黏土井柱防滲、劈裂灌漿防滲在施工上都有許多成功的經(jīng)驗，技術(shù)上都是可行的，只是在對于本工程時，施工條件、施工工序、施工周期、施工難度及施工成本及使用壽命上存在差別[3]?，F(xiàn)對上述3個方案做進一步的技術(shù)經(jīng)濟比較。

2.4 防滲方案技術(shù)經(jīng)濟比較

大壩防滲方案有3種：高噴防滲墻方案(方案1)，高噴防滲墻加黏土井柱方案(方案2)，高噴防滲墻加劈裂灌漿方案(方案3)。須根據(jù)其優(yōu)缺點和技術(shù)經(jīng)濟比較選擇最佳方案，見表1。

表1　防滲方案技術(shù)經(jīng)濟比較

方案1,施工程序多，接頭容易偏斜，通過實踐證明容易把壩身劈開，對壩下游坡穩(wěn)定不利，施工質(zhì)量不易保證；但施工工序少，速度快，不受庫水位的影響。

方案2，壩基防滲高噴防滲墻可以很好地解決滲漏問題，已為多項工程所證實。用黏土井柱解決壩身防滲，直觀可靠，施工質(zhì)量容易控制。該方法在滁州市沙河集水庫運用，具有成功的施工經(jīng)驗，防滲效果明顯，只要施工時控制庫水位，避免塌孔，施工質(zhì)量是容易保證的。

方案3，投資較省，施工簡單，但黏土灌漿漿液淅水固結(jié)時間較長，防滲可靠性差。對均質(zhì)壩進行灌漿，在灌漿前幾年，防滲效果較好，但幾年之后，原來滲漏和潮濕的地方，仍然出現(xiàn)滲漏。

綜合比較，采用方案2較為合理[5]。

3　黏土井柱防滲墻設計

(1)黏土井柱底高程復核。黏土井柱底高程做得太低，不僅增大施工難度，而且會引起底部土層的滲透破壞，必須復核井柱底高程。核算時，井柱防滲墻允許的滲透坡降，取6(黏土允許值為6)。井柱施工時，上游水位控制在39.0 m，井柱底高程33.0 m，水位差6.0 m，當水位39.0 m時，壩坡到井柱的距離為24.0 m。則滲透坡降為4.0，小于允許的滲透坡降6.0，可以滿足施工要求。

(2)對回填土料的要求。黏粒含量30%～40%以上，滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s，干重度大于15 kN/m3，含水量控制在塑限附近，約20%～30%。土料填筑條件應通過擊實實驗，要求壓實度為0.96。

高噴灌漿的技術(shù)參數(shù)見表2。

表2　高噴灌漿技術(shù)參數(shù)表

4　結(jié)論

水庫施工建設會將水庫大壩的結(jié)構(gòu)設計看成重要工程，而忽略水庫的防滲設計。但是，水庫的滲漏對于水庫的實際質(zhì)量與使用壽命會有負面效用，因此，要及時改善這種狀況。由于水庫的使用功能、要求及規(guī)模各不相同，滲漏會造成水庫水量損失，危及大壩及下游建筑和人員安全。燃燈水庫大壩經(jīng)防滲處理后能很好地解決壩身和壩基滲漏問題，為工程質(zhì)量提供保證。

[1]楊永梅,王彩寧.鳳翔縣姚家溝水庫大壩滲漏原因及對策[J].陜西水利,2013(6):103-104.

[2]張舒燁.勝利渠節(jié)水改造防滲方案優(yōu)化[J].黑龍江水利,2016(2):74-77.

[3]許玉梅.布爾津縣也拉曼水庫大壩防滲方案的擬定[J].陜西水利,2015(S1):1-3.

[4]蘭昊,田間,劉萍.單縣浮崗水庫防滲設計方案比選[J].山東水利,2011(1):48-49,53.

[5]郎穎.后樓水庫攔河壩防滲處理方案選擇[J].陜西水利,2015(6):144-146.

The optimization of Randeng temple reservoir dam anti-seepage treatments

DING Jun

(Randeng Temple Reservoir Management Office of Fengyang County, Chuzhou 233100,China)

The paper analyzed the seepage problems and seepage control range which existed in dam body and dam foundation.By comparing the anti-seepage schemes and economies of the dam body and dam foundation,clay well column anti-seepage wall design is the optimum anti-seepage processing scheme.

high jet cutoff wall and clay well column;dam body;foundation;scheme

丁珺(1978-)，男，工程師，主要從事水庫灌區(qū)和水庫樞紐工程的建設、管理工作。

TV543

A

2096-0506(2016)08-0045-03