尹府水庫大壩加固工程施工及效果

劉玉剛 馬文麗 楊治云

【摘要】尹府大壩為黏土心墻砂殼壩，建成于1960年，2000年經(jīng)專家組鑒定，確認為Ⅲ類病險壩。通過方案比較，綜合施工經(jīng)驗，根據(jù)水庫大壩實際情況和專家組意見，確定采用垂直防滲（墻）體法。經(jīng)過十多年運行，通過對壩體滲流壓力觀測所得壩體水壓力分布曲線及浸潤線形狀分析，該方案效果良好，為大壩的安全運行起到了很大的保障作用。

【關鍵詞】尹府大壩；黏土心墻；滲漏；深層攪拌連鎖墻；水壓力分布曲線；浸潤線；工程效果

1、工程概況

尹府水庫位于山東省平度市東部大沽河水系小沽河支流豬洞河中游，始建于1958年3月，1960年5月竣工，流域面積178.6平方公里。2002年3月根據(jù)新的防洪標準將尹府水庫核定為Ⅱ等大（2）型水利樞紐工程，水庫總庫容調整為1.4458億立方米，洪水標準修訂為：采用百年洪水設計，5000年洪水校核。

尹府水庫大壩為黏土心墻砂殼壩，大壩全長775.0m，壩頂高程84.4m，壩頂寬7.5m，最大壩高20.2m。其中黏土心墻頂高程75.4m，頂寬4.0m，邊坡比1：1，齒墻深（黏土截流槽）11.0m，底寬12.0m，邊坡比1：1，在心墻上游高程64.2m～66.2m處設有2.0m厚黏土鋪蓋，壩體結合部開挖接合槽兩道（壩軸線一道，壩軸線上游10.0m處一道），接合槽底寬1.5～2.0m，深1.0m，邊坡比1：1，壩體與溢洪閘之間采用刺墻連接。

尹府水庫建成后擔負著蓄洪、防汛、灌溉及向青島、平度兩地市提供工業(yè)和民用用水的多項任務。在水庫的多年運行觀測中發(fā)現(xiàn)：由于大壩黏土心墻頂高程為75.4m，低于壩頂高程84.4m達9.0m之多，且該部分均為為砂混土，透水性強，因此當水庫水位超過76.0m時，在壩背坡腳（樁號0+140米～0+480米）的地面有沼澤現(xiàn)象，當水庫水位超過77.0m時，在背坡（樁號0+410米～0+640米）高程為75.0m～76.0m處有明顯滲水現(xiàn)象，同時壩腳地面出現(xiàn)沼澤。針對上述問題，2000年5月，在省市有關單位的組織下，經(jīng)專家組首次定檢，確認水庫大壩為病險壩（Ⅲ類），存在嚴重安全隱患。

經(jīng)過專家組論證及可行性科研勘驗，上級水利主管部門決定對尹府水庫大壩進行除險加固。筆者有幸參與了大壩加固方案的設計與施工，現(xiàn)將方案由確定、設計到施工、效果做一些回顧：

2、工程設計及施工

2.1 方案確定

針對大壩黏土心墻墻頂高程偏低、高水位滲水嚴重等問題，決定對大壩黏土心墻進行接高加固做防滲處理。

所謂的大壩黏土心墻進行接高加固處理實際就是對壩體上部砂混部分強透水層進行截滲處理，按一般經(jīng)驗有兩種方法：

一是先將壩體上部強透水層部分開挖，然后接高黏土心墻，同時回填恢復壩體；

二是由壩頂向下做垂直防滲（墻）體，使防滲（墻）體與黏土心墻良好結合，從而達到接高黏土心墻、截斷滲流的目的。

通過方案比較，綜合各方施工經(jīng)驗，根據(jù)水庫大壩實際情況和專家組意見，最終確定采用垂直防滲（墻）體法。該法經(jīng)濟合理，既避免了大面積開挖接高大壩方案投資大、影響水庫正常運行的缺點，又可有效解決垂直防滲（墻）體與黏土心墻之間的接觸防滲問題。

根據(jù)壩體黏土心墻上部強透水層深度以及組成材料（砂混土）的特點，初步擬定了劈裂灌漿、振動沉模、深層攪拌連鎖墻三個方案，通過對三個方案優(yōu)、劣比較（見表—1注：表內所列價格為當時價格），綜合施工難易、價格高低、對設備要求等因素，決定采用第三種方案：即深層攪拌連鎖墻方案。

2.2 方案簡介

深層攪拌連鎖墻簡單說就是利用水泥等材料做為固化劑，通過深層攪拌機械在地基深處就地將固化劑（漿液）和地基土強制攪拌，使固化劑（漿液）和地基土之間產(chǎn)生一系列物理、化學反應，固結成具有一定直徑、強度和抗?jié)B性能的樁柱體。

在該方案中固化劑多用水泥砂漿，適應于黏土、沙土、淤泥和少量粒徑較小的砂礫層。

固化劑的配制：主劑用425號普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，用量占總重的8%～12%，再添加占水泥重量0.5%的減水劑，水灰比根據(jù)國內施工經(jīng)驗及現(xiàn)場實驗確定為0.65。

現(xiàn)行廣泛采用的，劈裂灌漿、振動沉模、深層攪拌連鎖墻三個水庫大壩加固方案中，根據(jù)本水庫實際情況，多方論證，經(jīng)過黏土心墻接高方案綜合比較后，決定采用深層攪拌連鎖墻方案實施。

3、方案施工

深層攪拌連鎖墻施工在過去多用于軟土基的加固，近幾年在全國范圍內用于河堤防滲處理也較多，但在平度內還是第一次，因此在施工中要求除多借鑒國內現(xiàn)有經(jīng)驗外，還要注意：仔細施工、認真總結；特別要調整好相鄰孔位的中心距，使相鄰樁柱體保持一定的搭接長度，能在樁軸線上形成一道連續(xù)、完整且具有一定有效搭接厚度的樁柱式連鎖防洪（滲）墻，達到截流防滲目的。對于一些重要數(shù)據(jù)要現(xiàn)場實驗、校正，以達到最佳工程效果。比如：固化劑水灰比，國內施工經(jīng)驗為0.5～2.0，但在實際實驗中發(fā)現(xiàn)：水灰比越大，灌注攪拌后固結體滲水越大，而且強度降低很快，不但起不到加固作用，反而會對壩體造成損害；減小水灰比，漿液的和宜性、流動性降低，增大灌注和攪拌難度，但防滲效果要好得多。為了追求最佳施工效果，我們進行了多次實驗，根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，在加入水泥重量0.5%的非引氣型緩凝高效減水劑的前提下，最終將水灰比確定為0.65。

該方案在施工過程中對鉆機無具體要求，但要求鉆頭直徑400mm，根據(jù)方案原理及現(xiàn)場實驗將相鄰孔位的中心距調整為320mm。攪拌設備采用雙軸驅動三頭深層攪拌設備，攪拌器為十字型結構，采用液噴形式。現(xiàn)場施工證明：這種施工方法對土層攪拌效果更好、更均勻，成型后的樁柱體強度和防滲指標均比設計有所提高。該工程攪拌樁連續(xù)墻最大深度11.0m，有效截滲厚度260mm，截滲面積7280.0m2，總造價90.0余萬元。

自2003年2月開工到2003年5月工程結束至今經(jīng)過十多年運行，根據(jù)對壩體滲流壓力觀測所得壩體水壓力分布曲線及浸潤線形狀分析：二者均很穩(wěn)定、形狀規(guī)則、無異常變化，滲透系數(shù)可達10-6cm/s數(shù)量級，汛期對大壩背坡原滲水處檢查：在水庫水位達到歷史最高的79.78米時亦未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，充分說明深層攪拌連鎖墻防滲效果良好，為大壩的安全運行起到了很大的保障作用。

參考文獻：

[1].楊國華《大壩工程除險加固設計案例及其分析探討》（2015.9）科技與企業(yè)

[2].楊仁強《水庫大壩除險加固工程設計及施工技術要點分析》（2014.6）黑龍江水利科技