塑性混凝土防滲墻在水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用分析

秦小艷　王金柱

【摘 要】 通過對彭陽縣乃河水庫除險(xiǎn)加固工程病險(xiǎn)成因分析，運(yùn)用塑性混凝土防滲墻技術(shù)，較好地解決了該水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)方案中壩體滲漏的問題，為類似工程提供翔實(shí)的第一手資料，工程效益得到充分發(fā)揮。

【關(guān)鍵詞】 水庫；塑性混凝土；防滲墻；寧夏彭陽縣

【Abstract】 Based on the analysis of the causes of the risk elimination and reinforcement of the Naihe Reservoir in Pengyang County， and the use of the plastic concrete anti-seepage wall technology， the problem of seepage of the dam body in the technical proposal for the reinforcement of the reservoir is well solved， and it provides detailed information for similar projects. The first-hand information of the project has been fully utilized.

【Key words】 Reservoir；Plastic concrete；Impervious wall；Pengyang County；Ningxia

固原市位于寧夏回族自治區(qū)南部山區(qū)，轄四縣一區(qū)，總面積1.054萬平方千米。截止2017年底，全市共建有水庫190座，總庫容7.18億立方米，其中：中型16座、?。ㄒ唬┬?4座、?。ǘ┬退畮?0座。依據(jù)《寧夏小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程報(bào)告編制提綱》，2015年3月固原市水利勘測設(shè)計(jì)院編制完成了《寧夏回族自治區(qū)固原市彭陽縣乃河水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告》，同年10月完成了《彭陽縣乃河水庫除險(xiǎn)加固工程技施設(shè)計(jì)》，批復(fù)工程總投資6718.2萬元。

1 工程概況

乃河水庫位于彭陽縣茹河流域，始建于1972年，1974年建成并投入運(yùn)行，建成之初為?。?）型水庫。為減輕下游水庫的洪水壓力，經(jīng)寧夏自治區(qū)水利廳批準(zhǔn)，1985年開始對乃河水庫按中型水庫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加固擴(kuò)建。2002年10月對乃河水庫進(jìn)行加固改造。水庫集水面積143平方千米，水庫正常蓄水位1770.9米，死水位1768.15米，工程按照50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位1777.43米；1000年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，相應(yīng)校核洪水位1783.82米，水庫總庫容1595.0萬立方米（總淤積庫容371.6萬立方米），其中調(diào)洪庫容1110萬立方米，興利庫容118萬立方米。

2. 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念。

（1）乃河水庫始建于1972年，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)備條件限制，主壩體填筑質(zhì)量較差，滲漏比較嚴(yán)重，經(jīng)計(jì)算壩體滲透不滿足規(guī)范要求，壩坡不穩(wěn)定，已影響到水庫蓄水和正常運(yùn)行。經(jīng)過分析比較，設(shè)計(jì)采用塑性混凝土防滲墻措施對壩體進(jìn)行防滲處理。

（2）壩體混凝土防滲墻是利用造槽孔機(jī)械設(shè)備，借助泥漿護(hù)壁作用，在壩體下開挖深而窄的槽孔，并在其內(nèi)澆筑混凝土而形成的一道具有防滲功能的地下墻體?；炷练罎B墻自身除滿足強(qiáng)度和變形要求，而且有足夠的抗?jié)B透性和耐久性，能夠有效的減少壩體滲漏，控制滲流量和壩體滲透比降，使?jié)B漏出逸比降滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）塑性混凝土具有彈性模量低，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，極限應(yīng)變大，抗?jié)B性好，以及具有良好的和易性和較長的終凝時(shí)間，易于水下混凝土澆筑等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有成本低，強(qiáng)度低，成墻整體性好，厚度均勻連續(xù)，質(zhì)量可靠，耐久性好，便于防滲墻槽孔接頭施工和保證施工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 設(shè)計(jì)成果。

2.2.1 防滲墻布置。

防滲墻沿壩軸線上游3.9m處布置，為防止右岸壩肩的繞壩滲漏防滲墻軸線在K0+620m處向上右壩肩延伸40m，防滲墻底嵌入泥巖1.0m，最大深度50米。輸水建筑物段采用帷幕灌漿與防滲墻搭接，搭接深度為2.0m，帷幕灌漿深度至泥巖下5m，由于壩頂寬度僅6.0m無法滿足防滲墻施工要求，設(shè)計(jì)對壩頂開挖至1783.5m，開挖后平臺寬度13.5m，待防滲墻施工完成后，對壩體回填碾壓至原設(shè)計(jì)高程，并對壩頂進(jìn)行處理。

2.2.2 防滲墻厚度確定。

（1）根據(jù)防滲墻允許滲透比降確定墻體厚度，參考有關(guān)資料及已建成工程實(shí)例，防滲墻厚度按照下式計(jì)算：

T=H/J

式中：T——防滲墻厚度（m）；

H——防滲墻承受的最大水頭（m）；

J——防滲墻的允許滲透梯度；

（2）根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計(jì)及參照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定，混凝土防滲墻的一般允許滲透比降J=60～80，設(shè)計(jì)選用允許滲透比降均值70。

（3）作用在防滲墻上的最大水頭差主要是考慮截引后防滲墻前后的水位差，由于校核洪水及設(shè)計(jì)洪水歷時(shí)較短，難于形式穩(wěn)定滲流，故墻前水頭為正常蓄水位高程，防滲墻承受的水頭為42.9m，計(jì)算得出防滲墻厚度為0.61m，設(shè)計(jì)取0.6m。

2.2.3 主要技術(shù)參數(shù)確定。

（1）塑性混凝土配合比為水泥：粘土（膨潤土）：水：砂子：石子=160公斤：80公斤：260公斤：848公斤：848公斤或根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。粘土的塑性指數(shù)大于14%，粘粒含量不小于50%，有機(jī)物含量小于1%；膨潤土選擇二級以上膨潤土；細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8之間；粗骨料的粒徑由大到小應(yīng)連續(xù)，最大粒徑不超過40mm，條件允許時(shí)采用最大粒徑20～31.5mm的一級骨料，采用二級骨料時(shí)，小石與中石的比例不宜小于4：6。

（2）28天混凝土彈性模量800～1000兆帕；

（3）28天混凝土抗壓強(qiáng)度≥2.5m兆帕；

（4）滲透系數(shù)<（1～9）×10-8厘米/秒；

（5）槽孔中心偏差≤30毫米，孔斜率≤5‰；

（6）孔底淤積≤50毫米；

（7）孔內(nèi)泥漿密度不大于1.15克/立方厘米，粘度不大于40秒，含沙量不大于5%；

3. 設(shè)計(jì)注意的問題

3.1 防滲墻與地基連接。

防滲墻底嵌入弱風(fēng)化層基巖0.5～1.0米，當(dāng)基巖相對不透水層埋藏較深時(shí)，防滲墻下部接帷幕灌漿，灌漿區(qū)域與防滲墻搭接長度不小于2m，深度至泥巖層以下5m。

3.2 防滲墻與混凝土構(gòu)筑物連接。

防滲墻在輸水洞及泄洪洞壩段采用帷幕灌漿的方法進(jìn)行處理，乃河水庫溢洪道開挖深度7.5m，開挖坡比1：3，防滲墻澆筑時(shí)在溢洪道控制段只澆筑至溢洪道底板位置（1777.5m）處，防滲墻與溢洪道連接處開挖斷面內(nèi)采用黏土回填夯實(shí)。

3.3 防滲墻段連接。

防滲墻接頭處是最薄弱的部位，如果處理不當(dāng)，可能造成在接縫處會產(chǎn)生集中滲漏，嚴(yán)重時(shí)將引起墻后地基土流失，進(jìn)而使壩體塌陷。本工程防滲墻設(shè)計(jì)采用接頭管法，在澆筑一期槽孔混凝土4～6小時(shí)后，拔掉先期槽孔兩側(cè)接頭管，再沖下一序孔，同時(shí)抓除接頭管處不少于1/3半圓混凝土，并拉毛混凝土結(jié)合面，以滿足混凝土銜接要求。

3.4 防滲墻檢測。

對塑性混凝土防滲墻成墻質(zhì)量及連續(xù)性的檢測，現(xiàn)行采用的方法有鉆孔取芯法、超聲波法和地震透射層析成像（CT）法。對于塑性混凝土最好采用無損檢測方法，如超聲波和地震透射層析成像（CT）法，檢測防滲墻的連續(xù)性和接頭孔的連接質(zhì)量。乃河水庫塑性混凝土防滲墻工程檢測建議采用目前國內(nèi)比較先進(jìn)的超高密度電法儀技術(shù)，進(jìn)行無損檢測。

4 結(jié)束語

（1）塑性混凝土防滲墻作為病險(xiǎn)水庫壩體防滲處理措施，從水庫運(yùn)行情況分析及起到的作用來看，是比較好的防滲方案。

（2）運(yùn)用塑性混凝土防滲墻技術(shù)，解決水庫壩體滲漏問題，在寧夏南部山區(qū)同類水利工程中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 張啟岳.土石壩加固技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社.1999年.

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

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

[4] 劉繼昌.塑性混凝土防滲墻的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)[J].水利水電施工.1996.

[5] 固原市水利勘測設(shè)計(jì)院.《彭陽縣乃河水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)報(bào)告》[R].2016年.

[文章編號] 1619-2737（2018）02-06-792

[作者簡介] 秦小艷（1979.11-），女，職稱：水利工程師，寧夏大學(xué)畢業(yè)。