河道橡膠壩的滲漏防治

□宋守國(guó)

（汝州市水利局）

0 引言

當(dāng)前河道治理工程中的橡膠壩建設(shè)，主要基于壩基存在的滲漏、滲透變形或涌水問(wèn)題，以及河道流域橡膠壩壩體土質(zhì)的透水性等要素，進(jìn)行排水蓄水、壩體滲流狀況的分析，并提出壩區(qū)防滲墻、橡膠壩滲漏加固裝置的建構(gòu)對(duì)策。其中汝州市北汝河1號(hào)橡膠壩場(chǎng)區(qū)地下水為第四系松散層孔隙潛水，卵石混合上地層為主要含水層，勘探期間灘地地下水埋深一般為0.20～1.50 m。灘地及河床段地下水與地表水聯(lián)通，一般豐水期河水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水補(bǔ)給河水。該區(qū)卵礫類地層厚度較大，力學(xué)強(qiáng)度較高，允許承載力建議值300～350 kPa。各壩址區(qū)壩基第②層強(qiáng)度較高，無(wú)軟弱下臥層，在清除表層的人工采砂堆積物后可采用天然地基，但應(yīng)采取適當(dāng)防滲、抗沖刷措施。

1 河道壩體工程的地質(zhì)條件與橡膠壩設(shè)計(jì)規(guī)范

1.1 河道橡膠壩壩體的工程建設(shè)與地質(zhì)狀況

文章以汝州市北汝河河道橡膠壩作為研究案例，北汝河橡膠壩作為具有防洪、灌溉的綜合性水資源調(diào)控設(shè)施，其在二期壩體加固設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)原有壩基、溢洪道等作出加固。汝州市北汝河1號(hào)橡膠壩場(chǎng)區(qū)地下水為第四系松散層孔隙潛水，卵石混合上地層為主要含水層，勘探期間灘地地下水埋深一般為0.20～1.50 m。灘地及河床段地下水與地表水聯(lián)通。該區(qū)卵礫類地層厚度較大，力學(xué)強(qiáng)度較高，允許承載力建議值300～350 kPa。各壩址區(qū)壩基第②層強(qiáng)度較高，無(wú)軟弱下臥層，在清除表層的人工采砂堆積物后可采用天然地基，但應(yīng)采取適當(dāng)防滲、抗沖刷措施。河道長(zhǎng)期沖刷、浸泡情況下易出現(xiàn)泥化，不穩(wěn)定巖體受到水動(dòng)力沖擊易發(fā)生裂縫、切穿等問(wèn)題，這表明原有壩體的透水性較強(qiáng)，壩基、壩肩等主體結(jié)構(gòu)需進(jìn)行防滲漏加固處理。

1.2 橡膠壩整體設(shè)計(jì)規(guī)范

根據(jù)北汝河河道橡膠壩的改造與運(yùn)行要求，重新進(jìn)行橡膠壩壩高、混凝土中墩高度、壩袋內(nèi)壓比等的設(shè)計(jì)，選擇橡膠壩類型為注水型橡膠壩。1 號(hào)橡膠壩共6 跨，單跨凈長(zhǎng)78.50 m，壩高2.50 m，內(nèi)壓比1.35，單跨充水量763 m3，橡膠壩段總長(zhǎng)476.00 m，蓄水高度2.90 m；回水長(zhǎng)度1 000 m，蓄水量70萬(wàn)m3，壩袋使用螺栓壓板完成錨固操作。

其中橡膠壩底板結(jié)構(gòu)采取鋼筋混凝土，底板高程高于河床0.50 m，滿足蓄水、排水泄洪的使用需求。壩袋內(nèi)縱向、徑向抗拉強(qiáng)度分別為450 kN/m、900 kN/m，安全強(qiáng)度系數(shù)為8.00、內(nèi)壓比1.25。河道及兩岸包括亞砂土巖、砂質(zhì)泥巖和黏土巖等土層，其透水性好、抗沖刷能力弱，因而橡膠壩注水時(shí)需始終保持壩頂在溢流狀態(tài)下，來(lái)作為蓄水、排水泄洪過(guò)程中的防滲補(bǔ)充，減少由于土壤滲透產(chǎn)生的壩體破壞問(wèn)題。

2 河道橡膠壩存在的滲漏問(wèn)題分析

2.1 河道壩體、壩基存在的主要滲漏問(wèn)題

當(dāng)前北汝河河道橡膠壩面臨的地質(zhì)工程問(wèn)題，通常包含有壩體滲透變形、壩基滲漏、地震液化、基坑涌水等。與橡膠壩相連河道水域的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，為第四系地貌全新統(tǒng)沖積細(xì)砂質(zhì)巖，砂礫巖石層下部為黏土巖、泥質(zhì)砂巖層，河床為砂卵石夾淤泥所覆蓋，可以當(dāng)做隔水層來(lái)保證防滲。在壩體滲漏大于土壤防滲指標(biāo)情況下，則會(huì)由于蓄水或地下水位升高，而發(fā)生滲流破壞與變形現(xiàn)象。多層演示的細(xì)顆粒土質(zhì)結(jié)構(gòu)，很容易受到水動(dòng)力沖刷、管涌、流土的作用影響，使壩體出現(xiàn)滲透變形問(wèn)題。

其中壩基使用砂礫巖石顆粒構(gòu)筑，通常由第五系地貌礫石群組成，砂礫直徑約為2～5 mm、土質(zhì)顆粒不均勻系數(shù)Cu 80，壩內(nèi)蓄水后將迅速形成沿水流方向的滲漏通道。而壩基在蓄水及泄洪中的滲漏問(wèn)題產(chǎn)生，則往往由巖石性質(zhì)、人工開(kāi)挖或填土，以及地下水位沖擊而形成涌流砂產(chǎn)生，夏秋豐水季節(jié)地下水位高于壩基，河道施工過(guò)程中基坑涌砂、涌水情況嚴(yán)重。

2.2 河道橡膠壩出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題

2.2.1 橡膠壩滲漏規(guī)律的檢測(cè)

為減少正常河道蓄水所帶來(lái)的干擾影響，文章采取橡膠壩袋注水檢測(cè)的方式，對(duì)壩袋泄水后的滲漏情況作出檢測(cè)分析。其中3孔橡膠壩共存在2個(gè)混凝土中墩，在壩袋南北孔正常運(yùn)行期間內(nèi)補(bǔ)水，觀測(cè)不同壩袋一段時(shí)間內(nèi)高度的變化情況（觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)兩個(gè)月為最佳）。

2.2.2 壩袋外觀檢查和漏水原因排查

2017年10月，汝州北汝河河道管理所、工程管理單位與壩袋廠家等，對(duì)工程建設(shè)的壩袋外觀作出例行檢查，得出壩袋外露部分無(wú)破損、漏水問(wèn)題。而壩袋觸水區(qū)域、底部壓板和混凝土中墩等，也無(wú)明顯的水位變化、滲漏現(xiàn)象，其中壩袋底部迎水面存在著20～30 cm 高度的水草。北邊孔壩袋補(bǔ)水后高度由2.25 m 升高至2.70 m，南邊孔壩袋補(bǔ)水后高度升高趨勢(shì)較小，水位差為0.18 m。這表明北汝河河道橡膠壩壩袋北邊孔，出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題最為嚴(yán)重、中孔較穩(wěn)定，南邊孔也有一定程度滲漏，且滲漏水量與當(dāng)下氣溫呈現(xiàn)反比例關(guān)系。

因而可以判定壩袋壓板處、非擋水部位，以及充泄水閘閥不存在漏水情況，壩袋下部2 個(gè)混凝土中墩也不漏水，充水池水位變化狀況不明顯。初步認(rèn)定為，北邊孔橡膠壩壩袋的滲漏問(wèn)題嚴(yán)重，且低溫時(shí)段滲漏的現(xiàn)象更加明顯，分析可能是壩袋螺栓破損、錨固受熱脹冷縮撕裂，或者壩袋底部墊片漏水，而造成壩袋注水后在上、下游產(chǎn)生滲漏點(diǎn)狀況。

3 河道橡膠壩的滲漏防治處理方案研究

3.1 河道壩體防滲處理對(duì)策

河道橡膠壩壩區(qū)采取“水平防滲+垂直防滲”相結(jié)合方式，對(duì)橡膠壩區(qū)域地質(zhì)條件做下防滲處理，通常包含庫(kù)底防滲、庫(kù)岸護(hù)坡防滲等內(nèi)容。其中壩體使用垂直防滲模式，設(shè)置鋼筋混凝土防滲墻，防滲應(yīng)與相對(duì)隔水層深度保持平齊。而在橡膠壩區(qū)水平防滲方面，選取鋼筋混凝土、土工膜和黏土毯等防滲技術(shù)，以及厚度5 mm的膨潤(rùn)土防水毯，進(jìn)行河道壩肩、壩底防滲層的設(shè)計(jì)，還要在防水毯上回填并壓實(shí)2 cm的厚素土，然后將一定厚度無(wú)紡布放于素土作為過(guò)濾層，以避免石籠護(hù)墊對(duì)黏土毯、防水毯等的穿刺作用。

而對(duì)于橡膠壩河岸的防滲操作，則需要圍繞河道漿砌石護(hù)岸、景觀平臺(tái)等進(jìn)行加固處理，漿砌石護(hù)坡混凝土配合比為砂（1.08）∶中石（0.81）∶小石（1.21），護(hù)岸防滲墻已完成區(qū)域使用面板防護(hù)，面板頂部與防水毯形成錨固固定，寬度為0.40 m。景觀親水平臺(tái)與庫(kù)岸防滲結(jié)構(gòu)層形成連接，高度應(yīng)高于地表水位0.50 m以上。通過(guò)河道壩體、壩肩防滲之間的互相結(jié)合，構(gòu)建起封閉式的橡膠壩防滲漏體系。

3.2 橡膠壩防滲漏處理對(duì)策

橡膠壩壩基、壩袋等的防滲漏處理，要根據(jù)不同區(qū)域所在的地質(zhì)條件、滲漏情況，進(jìn)行橡膠壩防滲漏方案的制定。針對(duì)北邊孔橡膠壩壩袋出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題，依照壩基擋水高度3.00 m、壩袋內(nèi)壓比1.25，以及壩底壓板高程高于河床0.20 m 的要求，用高壓噴射灌漿方法，進(jìn)行橡膠壩縱剖防滲面的垂直加固工作，同時(shí)對(duì)鋼筋混凝土防滲墻作出清理。隨后開(kāi)始?jí)未┧艿?、墊片和壓板等重點(diǎn)位置的安裝作業(yè)，進(jìn)行壩袋錨固螺栓緊固、壓板更換、清理壓板螺栓、錨固槽，完成壓板安裝后使用砂漿抹平。最后將完成安裝設(shè)置的壩袋注水，24 h后觀察壩袋高度、是否存在漏水點(diǎn)等狀況，從而實(shí)現(xiàn)橡膠壩蓄水、排水泄洪的養(yǎng)護(hù)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

利用橡膠壩來(lái)實(shí)現(xiàn)河床防滲漏處理，需要根據(jù)《橡膠壩技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范（SL227-98）》，圍繞河床高程、橡膠壩底板、壩袋注水等，進(jìn)行河道內(nèi)橡膠壩整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)采取相應(yīng)的壩基加固、邊坡支護(hù)措施，以及橡膠壩基、壩袋滲漏的檢測(cè)與加固工作，能夠完成河道近于地表壩體、壩基及橡膠壩隱患等的防滲加固工作。