王家坎水庫除險加固后的大壩滲流效果分析

吳洪兵

(山東省巨野縣水務(wù)局，山東 菏澤 274900)

0 前 言

王家坎水庫位于遼寧省海城市八里河，該水庫距離海城市城區(qū)10km，且位于幾大高速公路網(wǎng)的交匯處，距離沈大高速20km，丹錫高速2km。王家坎水庫的溢洪道對于海英公路以及右側(cè)山體也造成了嚴(yán)重的沖刷，并對海英公路的路基以及右側(cè)的山體的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重威脅，客觀上也需要進(jìn)一步加強(qiáng)對于該水庫進(jìn)行加固處理，以更好的預(yù)防大壩溢洪道對周邊所形成的潛在風(fēng)險。從水庫所處的居住環(huán)境來看，王家坎水庫的下游存在有四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，八里、毛祁、西柳、中小等四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，水庫下游合計約有75個行政村、約11萬人口，約有2940hm2良田，其水庫的安全是確保下游人民生命財產(chǎn)安全的重要保障。需要通過對王家坎水庫進(jìn)行除險加固防滲漏處理，以應(yīng)對可能存在的重要水庫安全風(fēng)險[1]。

1 工程概況

王家坎水庫始建于1958年，壩長525m，壩頂寬6m，最大壩高為18m，整個水庫為黏土斜墻壩。該大壩上游壩坡以及下游壩坡比例分別為1∶3.5和1∶3，整個水庫工程設(shè)計的最大泄流量為6m3/s，進(jìn)口底高程為99 m，整個大壩的溢洪道設(shè)置在左岸，為開敞式溢洪，且為無閘門控制。該工程的整個堰頂高程106.2 m，堰寬22 m，最大泄流量378.4m3/s，水庫設(shè)計總庫容為1706.62×104m3。

王家坎水庫大壩處于年久失修的狀態(tài)，原有的設(shè)計已經(jīng)不能滿足當(dāng)前最新的水利防洪要求。當(dāng)前，整個王家坎水庫控制流域的面積為62km2，且是按照100a一遇的洪水來進(jìn)行設(shè)計，從水庫的等級來看，屬于中等級別的水庫。并且近年來，該水庫的大壩已經(jīng)開始呈現(xiàn)滲漏的傾向，這主要是因為原有大壩在施工合攏段時未設(shè)置水平的防滲，從而導(dǎo)致壩基部開始出現(xiàn)漏水[2-4]。為提升大壩的防洪防滲水平，進(jìn)一步對溢洪道以及輸水洞等病險問題進(jìn)行根除，需要對整個大壩水庫進(jìn)行加固處理，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的險情。

2 基于防滲流的大壩除險加固工程實施

2.1 基于防滲流的大壩高壓定噴灌漿技術(shù)

為了更好的提升王家坎水庫的防滲漏安全等級，本工程采用高壓定噴灌漿技術(shù)來對大壩進(jìn)行實施防滲處理，從而確保大壩的運行安全。在整個工程過程中，將整個大壩的處理過程布置為兩排灌漿孔，高壓定噴灌漿的處理在壩頂進(jìn)行[5-7]。其主要的施工工藝如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程圖

在實際的壩體高壓噴射灌漿施工過程中，設(shè)置第一排灌漿孔布置范圍從0+000—0+525m，底部深入到基巖內(nèi)1.0m，頂部高程至校核洪水位。第二排灌漿孔布置的范圍為0+100—0+450m，其底部深入到基巖內(nèi)的深度也同樣為1.0m，頂部高程也為98m。

2.2 大壩高壓定噴灌漿工程的實施檢測

整個大壩的壩體實施高壓孔沿防滲軸線布置后，可以分為I和II孔進(jìn)行施工，通過每10個孔選取一個I序孔作為先導(dǎo)孔，通過鉆進(jìn)中采取巖心，設(shè)置1.8m的孔距，確保第二個試驗段有3個孔孔距1.2m，2個孔孔距為1.5m。對整個大壩的壩體實施高壓定噴灌漿工程后，在設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位的聯(lián)合配合下，針對與施工高噴灌漿施工技術(shù)所需要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，并對整個大壩防滲單位的施工單元工程進(jìn)行檢驗，工程全部確保符合施工質(zhì)量的要求，如表1所示。

3 除險加固的大壩滲流效果分析

王家坎水庫的在實施防滲漏工程以及相應(yīng)的配套工程施工后，該大壩的滲流效果進(jìn)行檢驗。文章通過對該大壩的初期運行情況分析，并通過三個方面來進(jìn)行檢驗其實際的運行效果。

3.1 工程運行滲透系數(shù)情況

從大壩初期的運行情況可以看出，針對大壩實施高壓灌漿防滲工程后，整個工程的運行基本發(fā)揮出實際的運行水平。通過對壩下的滲流量進(jìn)行觀察可知，大壩防滲心墻滲透系數(shù)為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個指標(biāo)與水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99)進(jìn)行對比可知，這屬于微透水-極微透水級別，其整個大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

表1 大壩防滲單元工程已完工程分部及單元質(zhì)量等級評定統(tǒng)計表

3.2 橫斷面水位線對比分析

通過對大壩防滲漏處理后的橫斷面顯示對比分析可知，整個大壩內(nèi)部的測壓管的實際觀測數(shù)據(jù)通過直方圖的形式進(jìn)行展示如圖2所示。

圖2 橫斷面顯示對比柱狀圖

從圖2中可以看出，整個大壩不同部位的庫水位的橫斷面的顯示對比柱狀圖。

通過對以上橫斷面顯示對比狀態(tài)圖的各種水位顯示狀態(tài)可知，對所有觀測點的同一時間內(nèi)的觀測水位情況進(jìn)行分析可知，整個大壩各個觀測點的水位均低于大壩的庫水位，且設(shè)計范圍取得符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示。

圖3 水位過程線分析圖

從圖3中也可以看出，從2012年6月10日—2012年6月18日，整個庫水位、繞壩體、0+250、0+380兩個斷面的9個測點的水位變化情況繪制成水位過程的分析圖。圖中以橫軸為時間，縱軸為各測點位，從圖中的各個測水位的水位均小于庫水位，并同庫水位同時產(chǎn)生相應(yīng)的變化。這充分說明了水位過程線變化比較穩(wěn)定，且并不存在突變的情況。

從以上也可以充分說明，王家坎水庫的大壩經(jīng)過滲流加固后，整個大壩的滲流符合規(guī)律，且大壩的滲流穩(wěn)定，整個大壩的運行也較為正常。

3.3 大壩壩體斷面對比分析

從壩體斷面為例，通過對大壩的斷面進(jìn)行分析，用計算機(jī)的防滲繪制相應(yīng)斷面曲線圖，并將整個斷面2012年6月15日的實際浸潤線進(jìn)行分析，對整個壩體的橫斷面分析匯總?cè)缦聢D4所示的曲線，如下所示。

圖4 斷面分析圖

從圖4可以看出，整個斷面分析圖如上所示，整個斷面的分析以橫軸為壩軸距，縱坐標(biāo)為高程值，并通過繪制如上所示的實際浸潤線，通過與設(shè)計的值進(jìn)行對比分析可知，這與實際的設(shè)計要求比較符合，這表明整個壩體內(nèi)部的滲流處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 結(jié) 論

文章對王家坎水庫大壩壩體進(jìn)行防滲漏加固，并采用高壓定噴灌漿技術(shù)進(jìn)行處理，在實際的工程過程中，針對大壩的滲漏加固采取了特殊的施工手段，并借助信息化的方式對整個大壩的防滲漏進(jìn)行監(jiān)測。通過檢測表明，本工程的加固防滲漏效果達(dá)到了設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，通過分析可知，大壩防滲心墻滲透系數(shù)為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個指標(biāo)與水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99)進(jìn)行對比可知，這屬于微透水-極微透水級別，整個大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。王家坎水庫的大壩經(jīng)過滲流加固后，整個大壩的滲流符合規(guī)律，且大壩的滲流穩(wěn)定，整個大壩的運行也較為正常。通過繪制實際浸潤線，通過與設(shè)計的值進(jìn)行對比分析可知，這與實際的設(shè)計要求比較符合，這表明整個壩體內(nèi)部的滲流處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。