雙塔水庫(kù)防滲墻及帷幕灌漿防滲效果淺析

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，河北 邢臺(tái) 054300)

1 工程概況

1.1 基本情況

雙塔水庫(kù)位于酒泉市瓜州縣城以東約48km的疏勒河中游河段上，始建于1958年，1960年3月建成蓄水，是一座以灌溉為主，兼顧城鄉(xiāng)和生態(tài)用水、防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。原設(shè)計(jì)庫(kù)容2.4億m3，興利庫(kù)容1.2億m3。水庫(kù)樞紐主要建筑物有主壩、1號(hào)副壩、2號(hào)副壩、輸水洞、1號(hào)溢洪道、2號(hào)溢洪道、泄洪渠、輸水渠等。主壩為黏土心墻砂礫石壩，壩頂長(zhǎng)1040m，壩頂寬8m，最大壩高26.80m。

2013年9月27日庫(kù)水位在1330.21m時(shí)出現(xiàn)多處滲漏點(diǎn)，目前采用降低水位的運(yùn)行方式，雙塔水庫(kù)正常高水位為1330.30m，應(yīng)急處理前限制水位不得超過1329.80m，兩水位間庫(kù)容為1300萬m3，由于雙塔水庫(kù)降水位運(yùn)行，嚴(yán)重影響了水庫(kù)效益的發(fā)揮。

1.2 防滲體系組成

工程采用的防滲體系為80cm混凝土防滲墻和墻下帷幕灌漿方式，防滲墻為塑性混凝土防滲墻，墻身采用柔性材料，20d立方體抗壓強(qiáng)度為1～5MPa，彈性模量小于1000MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s，深入基巖0.5～0.8m，墻身預(yù)埋φ110mm帷幕灌漿管，間距1.5m，帷幕灌漿終孔標(biāo)準(zhǔn)為深入基巖透水率小于5Lu線以下5m控制。

2 防滲墻防滲體系施工工藝

2.1 原施工工藝

防滲墻施工一般采用傳統(tǒng)的分期間隔跳槽施工方法，即Ⅰ期、Ⅱ期槽段間隔跳槽施工，該施工方法存在一定的不足及弊端，容易產(chǎn)生孔斜，主要原因?yàn)椴捎梅制陂g隔跳槽施工，待Ⅱ期槽段施工時(shí)，Ⅰ期槽段接頭混凝土已終凝，且隨著間隔時(shí)間的增加，混凝土強(qiáng)度逐漸增高。當(dāng)采用抓斗成槽機(jī)抓取施工時(shí)，因混凝土強(qiáng)度高，抓斗成槽機(jī)無法順利抓取接頭部位混凝土，從而導(dǎo)致抓取施工時(shí)斗體向無混凝土側(cè)(Ⅱ期槽段)傾斜，產(chǎn)生孔斜影響施工進(jìn)度及質(zhì)量。

2.2 “趕羊法”施工工藝

2.2.1 先期槽施工

防滲墻“趕羊法”施工，首先應(yīng)按Ⅰ期槽施工方式進(jìn)行成槽澆筑施工，包括成槽施工、預(yù)埋灌漿管下設(shè)、槽段兩側(cè)接頭管下設(shè)，直升導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土澆筑等施工工序。

2.2.2 “趕羊法”施工

“趕羊法”施工的程序?yàn)楫?dāng)先期槽澆筑完成后，按接頭管起拔要求(初凝并且起拔接頭管時(shí)混凝土不出現(xiàn)坍塌)及時(shí)起拔接頭管，盡量在混凝土終凝前起拔完畢，其目的為抓斗成槽機(jī)抓取接頭孔部位時(shí)能直接抓取，避免產(chǎn)生孔斜等問題。

接頭管起拔完成后，立即安排抓斗成槽機(jī)施工相鄰槽段，抓取時(shí)，首先抓取已起拔接頭孔部位，然后抓取該槽段剩余部位。成槽后，單側(cè)下設(shè)接頭管，預(yù)埋灌漿管及澆筑導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行混凝土澆筑，依次進(jìn)行。

在“趕羊法”施工時(shí)，應(yīng)注意?防滲墻應(yīng)連續(xù)施工，中間無間隔，若不能連續(xù)施工，應(yīng)對(duì)接頭預(yù)處理，如提前抓取接頭孔后回填土體，防止接頭混凝土終凝或強(qiáng)度提高，導(dǎo)致后期施工困難；?施工中應(yīng)首先抓取接頭孔處部位，防止接頭混凝土終凝或混凝土強(qiáng)度增加導(dǎo)致無法抓取施工；?施工時(shí)間應(yīng)在混凝土初凝之后、終凝之前施工完畢，如墻段連接采用接頭管法施工，施工時(shí)間應(yīng)在接頭管起拔完成后立即進(jìn)行施工；?如混凝土終凝后強(qiáng)度較高，抓斗成槽機(jī)抓取產(chǎn)生孔斜，應(yīng)立即采取其他措施進(jìn)行修孔，如沖擊鉆機(jī)修孔，避免混凝土強(qiáng)度增加導(dǎo)致施工難度加大。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況及施工機(jī)具數(shù)量，可安排抓斗成槽機(jī)分段施工?？裳匾粋?cè)進(jìn)行“趕羊法”施工，也可沿已完成槽段兩側(cè)“趕羊法”施工，從兩側(cè)已澆筑槽段向中間側(cè)趕羊法施工，如圖1所示。

圖1 “趕羊法”施工順序示意圖

3 帷幕灌漿防滲體系施工工藝

3.1 鉆孔施工

帷幕灌漿孔采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔，根據(jù)地層情況選用金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，鉆孔孔徑不小于56mm，終孔標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照帷幕灌漿孔終孔深度參考先導(dǎo)孔并結(jié)合壓水試驗(yàn)確定，當(dāng)該段壓水小于5Lu時(shí)，按設(shè)計(jì)要求加深一段，當(dāng)加深段壓水小于5Lu時(shí)，即可終孔；當(dāng)加深段大于5Lu時(shí)，繼續(xù)加深，直至滿足終孔標(biāo)準(zhǔn)要求，鉆孔時(shí)嚴(yán)格控制孔斜偏差，每鉆進(jìn)5～10m，進(jìn)行一次測(cè)斜，確?？椎鬃畲笃罘显O(shè)計(jì)要求。

3.2 鉆孔沖洗與壓水

在鉆孔沖洗時(shí)，采用大泵量水沖孔的方法沖洗孔內(nèi)，直到回水澄清為止，孔內(nèi)沉積物厚度不超過20cm，各灌漿段在灌漿前進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗壓力為該段灌漿壓力的80%，最大不超過1MPa。裂隙沖洗至回水澄清時(shí)停止或沖洗時(shí)間不大于20min。灌漿孔段裂隙沖洗后，該孔段要立即進(jìn)行連續(xù)灌漿作業(yè)，因故中斷時(shí)間間隔超過24h，則要求在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

先導(dǎo)孔和檢查孔在裂隙沖洗后進(jìn)行單點(diǎn)法壓水，其他孔結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，壓水壓力為該段灌漿壓力的80%。

3.3 灌漿施工

采用小口徑鉆孔、孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿法，灌漿段長(zhǎng)第一段2.0m、第二段3.0m、以下各段5.0m，特殊地段的段長(zhǎng)可適當(dāng)縮短或加長(zhǎng)，最長(zhǎng)不大于10m，漿液采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥漿液灌漿。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：?在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于1.0L/min時(shí)繼續(xù)灌注30min，灌漿可以結(jié)束；?當(dāng)長(zhǎng)期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理人共同研究處理措施；?當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜，地下水流大，漿液注入量較大，灌漿壓力較低時(shí)，持續(xù)灌注時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)；?當(dāng)巖體較完整，漿液注入量較小時(shí)，持續(xù)灌注時(shí)間可縮短。

4 滲漏觀測(cè)設(shè)施

滲流觀測(cè)設(shè)施位于主壩下游，主要位置位于：? 1號(hào)滲流觀測(cè)點(diǎn)位于主壩樁號(hào)0+130.0；? 2號(hào)量水堰位于主壩樁號(hào)0+380.0；? 3號(hào)量水堰位于主壩樁號(hào)0+900.0。

2號(hào)量水堰受工程施工擾動(dòng)較大，不能準(zhǔn)確反映防滲墻及灌漿處理前后的防滲效果，因此在進(jìn)行防滲墻及帷幕灌漿防滲效果分析時(shí)，選取 1號(hào)、3號(hào)量水堰進(jìn)行分析。

5 主壩防滲墻及帷幕灌漿防滲效果分析

5.1 1號(hào)量水三角堰滲流分析

1號(hào)量水堰記錄了從2016年5月2日—11月28日兩種水位的變化趨勢(shì)變化，如圖2所示。

圖2 1號(hào)量水堰庫(kù)區(qū)水位與壩后滲流量對(duì)比分析趨勢(shì)

1號(hào)量水堰根據(jù)防滲墻及帷幕灌漿施工時(shí)間把其劃分為3個(gè)階段進(jìn)行分析:第一階段，5月2日—6月2日；第二階段，6月3日—8月15日；第三階段，8月16日—11月28日。具體見下表。

不同階段水位、流量值數(shù)值表

第一階段：庫(kù)水位持續(xù)上升，但隨著防滲墻及帷幕灌漿施工的推進(jìn)，下游滲漏量呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，流量變化率44.9%，滲流量未隨庫(kù)前水位的提升而增大。

第二階段：庫(kù)前水位持續(xù)下降，自6月20日左右趨于平穩(wěn)狀態(tài)，下游滲漏量逐步減小，流量穩(wěn)定在0.1～0.2L/S之間。

第三階段：庫(kù)前水位急速上升，下游流量略有上升，流量穩(wěn)定在0.2L/S左右，相比于第一階段庫(kù)前水位1329.09m高程(下游流量0.468L/S)，對(duì)應(yīng)的下游流量減小51.50%。

5.2 3號(hào)量水三角堰滲流分析

3號(hào)量水堰記錄了從2016年6月2日—11月28日兩種水位的變化，趨勢(shì)變化圖如圖3所示。

圖3 3號(hào)量水堰庫(kù)區(qū)水位與壩后滲流量對(duì)比分析趨勢(shì)

根據(jù)圖形明確反映，在庫(kù)前水位1326.50m以下高程時(shí)，2號(hào)量水堰不漏水，但后期隨著庫(kù)區(qū)水位逐漸升高，壩后雖有滲流量，但保持在0.01～0.03L/s之間。

6 結(jié) 論

通過采用防滲墻“趕羊法”施工，較好地解決了防滲墻分期間隔跳槽施工產(chǎn)生的有關(guān)問題，保證了施工質(zhì)量，提高了施工進(jìn)度。

主壩主體防滲墻及帷幕灌漿全部施工完畢后，壩體底部的滲透系數(shù)明顯減小，大大延長(zhǎng)了底部水流的滲徑，減少了底部滲漏量，降低了壩體浸潤(rùn)線高度，對(duì)主壩壩體整體安全有利，通過以上途徑對(duì)雙塔水庫(kù)防滲墻及帷幕灌漿的防滲體系效果分析，證明雙塔水庫(kù)經(jīng)過防滲墻及帷幕灌漿處理后防滲效果顯著，有效解決了庫(kù)區(qū)滲流問題和水庫(kù)正常效益的發(fā)揮。

[1] 李珍照.大壩安全監(jiān)測(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社，1997.

[2] 毛昶熙.滲流計(jì)算分析與控制[M].北京:中國(guó)水利電力出版社，1990.

[3] 張啟悅.土石壩觀測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)水利電力出版社，1993.

[4] 徐樹珉,張新華.液壓抓斗在混凝土防滲墻成槽中的應(yīng)用[J].山東水利,2000(12):37-38.

[5] 張犟,宋浩亮,許旭東.淺談水利工程中帷幕灌漿技術(shù)的施工要點(diǎn)[J].水資源開發(fā)與管理,2016(6):59-62.