淺談均質(zhì)土壩壩基降排水施工技術(shù)

許 堅(jiān)

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 工程說(shuō)明

1.1 工程概況

南河水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，大壩壩頂高程為852.00 m，寬度為10 m，最大壩高74 m，壩頂總長(zhǎng)350.0 m。大壩上游壩面坡比為1∶3，在高程812 m處設(shè)寬2.0 m馬道；下游壩面坡比均為1∶2.75，在高程835.00 m、818.00 m、801.00 m處設(shè)寬2.0 m的馬道，在高程786.00 m處設(shè)堆石棱體，排水棱體頂寬3.0 m。壩體上游采用0.4 m厚C25F200網(wǎng)格干砌石，壩體下游采用C25F200網(wǎng)格植草皮護(hù)坡。大壩上游壩腳設(shè)置M10漿砌石擋墻，右岸殘積碎石帶鋪設(shè)防滲土工膜，大壩土方填筑工程量為約為260萬(wàn)m3。

1.2 水文地質(zhì)條件

南河水庫(kù)大壩工程《地質(zhì)勘察報(bào)告》顯示：壩基巖體表面強(qiáng)風(fēng)化帶垂直厚度1.5 m～2.0 m，巖體的基本質(zhì)量級(jí)別Ⅴ級(jí)，弱風(fēng)化巖體的基本質(zhì)量級(jí)別Ⅲ～Ⅳ級(jí)。強(qiáng)風(fēng)化帶巖體的透水率q＞30 Lu，弱風(fēng)化帶巖體透水率5.0 Lu～83.6 Lu，壩基巖體表面中等透水帶垂直厚度40.0 m左右。

壩基開(kāi)挖揭露情況：壩體開(kāi)挖清理后揭露壩基巖石為較為發(fā)育的Ⅳ、Ⅴ類砂巖，強(qiáng)卸荷斷層較密集,壩基范圍現(xiàn)揭示高于河床流水的泉眼共約有37處，且其位置分布分散、無(wú)序，主河道、邊坡坡腳順裂隙滲流出，裂隙水流量大小不一，整體匯流后總流量約400 m3/h，集中在壩軸線以上區(qū)域，與原地質(zhì)勘察資料區(qū)別很大。

1.3 壩基泉眼、滲水處理不善的危害

由于壩基泉眼、裂隙水不斷滲出，會(huì)導(dǎo)致大壩填筑含水飽和軟化、成為彈簧土。若滲水控制不好，基底土料無(wú)法填筑，滲水還會(huì)造成壩身、壩基或者繞壩滲漏，壩基的滲漏會(huì)導(dǎo)致壩體失事，形成安全隱患。

2 壩基降排水措施

根據(jù)壩基開(kāi)挖揭露的實(shí)際水文地質(zhì)資料，詳查壩基泉眼、裂隙、勘探孔等滲水點(diǎn)分布狀況，采用上堵下排原則，考慮泉眼、裂隙水地形分布情況，擬對(duì)巖面裂隙不大、無(wú)壓滲水，可采用黏土或水泥土快速夯實(shí)堵塞，或先鋪適量水泥干料，再用黏土快速夯實(shí)堵塞的方法。對(duì)于巖面裂縫滲水分散、水頭較高的部位采用盲溝、集水井組合方式降排水施工方案，將泉眼由高至低用盲溝引排匯流至河床主河槽較低部位、根據(jù)地勢(shì)分別就近集中設(shè)井點(diǎn)、埋設(shè)砼管井集中引排。對(duì)壩基結(jié)合槽下游范圍裂隙滲水采取集中順主河槽坡降從排水棱體下部流出。

2.1 集水井、盲溝布置原則

集水坑一般選擇在地勢(shì)較低滲水點(diǎn)或滲水量較大泉眼處布置，集水坑上設(shè)置混凝土管，形成集水井，集水井內(nèi)設(shè)水泵集中抽排，集水坑周邊滲水點(diǎn)滲水通過(guò)盲溝就近自流導(dǎo)入集水井。根據(jù)滲水點(diǎn)分布，集水井可以設(shè)一處或數(shù)處，集水井和盲溝大小根據(jù)滲水量、滲水壓力確定，以能順利排水、不形成明水為原則。集水井盡量減少井管布設(shè)數(shù)量，以減小對(duì)填筑施工的影響，盡量結(jié)合地勢(shì)、泉眼滲水情況分片匯流集中。匯流水量大處設(shè)大井，匯流水量小處設(shè)小井；小井采用Φ500砼井管，大水采用Φ1000砼井管。隨壩體土料填筑升高，逐層加高集水井混凝土管，當(dāng)井管內(nèi)水位穩(wěn)定不再上升時(shí)，對(duì)盲溝和井管進(jìn)行封堵。

盲溝設(shè)置結(jié)合泉眼、滲水點(diǎn)及地勢(shì)條件，主河床兩岸周邊的盡量向主河槽低洼處引排匯流集中，坡降必須滿足滲水自流要求；盲溝長(zhǎng)短線型布設(shè)不局限，就近引接匯流即宜。裂隙水大的設(shè)大盲溝、裂隙水小的設(shè)小盲溝分別引排至就近井管集中抽排。

2.2 盲溝施工

依據(jù)土壩上堵下排原則，結(jié)合槽上游集水井根據(jù)泉眼、滲水地形設(shè)置于原河床主河槽內(nèi)，利用盲溝將各個(gè)泉眼、滲水點(diǎn)引排至集水井，依據(jù)地形，制作大小不等的集水井6個(gè)。其中盲溝、集水井采用專業(yè)切割公司使用特制合金鋼切割機(jī)對(duì)基巖盲溝側(cè)壁進(jìn)行切割、人工使用風(fēng)鎬、鉆具進(jìn)行溝內(nèi)巖石鑿除。

盲溝寬、深隨河床流水坡比、易于匯流引排原則進(jìn)行布設(shè)，視實(shí)際泉眼滲水流量情況設(shè)置，主溝相對(duì)較寬深、輔溝相對(duì)淺窄。溝內(nèi)填大料徑（不小于5 cm）的碎石，沿碎石上部布設(shè)6分PPR熱熔灌漿花管（管每40 cm～50 cm長(zhǎng)打?qū)Υ┛滓惶帲岳笃诜舛鹿酀{）、漿液回路管視具體情況布設(shè)。然后沿灌漿管與碎石溝頂鋪設(shè)土工布（300 g/m2），于土工布上澆筑10 cm厚干硬性砼封閉。見(jiàn)圖1。

圖1 盲溝大樣圖

2.3 集水井施工

在地勢(shì)較低滲水點(diǎn)或滲水量較大泉眼處設(shè)置集水井，使用Φ500或者Φ1000砼管（可根據(jù)水量大小選用不同尺寸）埋設(shè)，將井口及周圍1000 mm寬范圍的設(shè)計(jì)基面降低400 mm設(shè)計(jì)集水坑、將砼管豎立埋設(shè)于集水坑中心，于埋管底部填設(shè)20 cm厚碎石反濾料（特殊部位可適當(dāng)加深碎石反濾料厚度），將水泵放入砼管內(nèi)將泉眼、滲水集中抽排出工作面。隨壩體土料填筑升高，逐層加高集水井混凝土管，當(dāng)井管內(nèi)水位穩(wěn)定不再上升時(shí)，對(duì)盲溝和井管進(jìn)行封堵。見(jiàn)圖2。

圖2 集水井大樣圖

3 壩基降排水施工

3.1 壩基泉眼、滲水引排

（1）根據(jù)裂隙泉眼滲水情況，調(diào)整切割盲溝尺寸，依據(jù)“大水大溝、小水小溝，保證排水通暢”的原則，靈活掌握盲溝的切割尺寸及坡比。在進(jìn)行盲溝石料填充時(shí)，考慮到碎石破碎料里石粉較多、且其形態(tài)結(jié)構(gòu)宜結(jié)合，易堵塞灌漿管，對(duì)后期灌漿質(zhì)量影響較大，而河卵石粒徑均一、填充空隙較大，相對(duì)石質(zhì)干凈，濾水效果好，最終比擬選擇采用河卵石進(jìn)行盲溝填充。

（2）在盲溝填充料完成填鋪后，在填充料上部沿盲溝及主河槽鋪設(shè)雙向灌漿管，并分別沿臨近集水井管引出。灌漿管采用材質(zhì)良好的PPR熱熔管，熱熔焊接，盲溝及井坑底部待灌漿部位均采取人造十字孔花管，（花管孔孔間距0.5 m，沿水平、垂直方向使用手槍鉆鉆設(shè)鉆設(shè)對(duì)穿孔，孔徑1 cm），以利灌漿施工水泥漿液沿花管孔均勻灌注使盲溝回填灌漿密實(shí)，集水井沿井管壁引出部分灌漿管不鉆設(shè)花管孔。

（3）待灌漿管鋪設(shè)完成后，于盲溝上鋪設(shè)土工布，土工布必須大于盲溝頂口寬各邊5 cm～10 cm，保證將盲溝、填充河卵石及灌漿管完全覆蓋。然后在盲溝上澆筑干硬性砼，澆筑過(guò)程中應(yīng)保證砼完全覆蓋土工布，且不使土工布由于澆筑產(chǎn)生錯(cuò)縫、位移，使砼漿液滲入盲溝內(nèi)凝結(jié)，產(chǎn)生堵塞溝內(nèi)滲水等副作用。蓋重干硬性砼澆筑過(guò)程還應(yīng)結(jié)合兩側(cè)地形順接，忌成棱坎、尖角。

（4）集水井位置應(yīng)結(jié)合實(shí)際匯流情況，選擇布設(shè)于匯流區(qū)域低處。井管底反濾料采用河卵石填鋪，鋪筑厚度以超過(guò)引流匯集區(qū)水面為準(zhǔn)，可適當(dāng)鋪厚，同時(shí)集水區(qū)灌漿花管應(yīng)分層增加數(shù)量呈放射狀布設(shè)，且其土工布上干硬性砼厚度應(yīng)增加，以避免填筑碾壓造成干硬性砼破碎引起滲水。引水砼井管安裝時(shí)應(yīng)保證大頭朝下、埋入反濾料內(nèi)，為提高砼管穩(wěn)定性、利于匯集滲水，可將砼管管口使用大錘、人工敲擊成齒牙狀，淹沒(méi)線下鉆設(shè)滲水孔，以利管身下部反濾料內(nèi)匯水滲入管內(nèi)抽排。

至此，壩基泉眼、滲水引起的水流可通過(guò)盲溝及集水井在底下形成一個(gè)封閉的引排系統(tǒng)，即可進(jìn)行后續(xù)的填筑施工。

3.2 填筑過(guò)程抽排水質(zhì)量保障

平時(shí)抽排要求：井管內(nèi)分別安設(shè)水泵兩臺(tái)（其中一臺(tái)備用），以保障無(wú)故障抽排需求；專人24小時(shí)看護(hù)，落實(shí)抽排、接管管理責(zé)任；管井壁周邊填土標(biāo)識(shí)、人工分層小型碾壓機(jī)具夯填密實(shí)。

結(jié)束抽排標(biāo)準(zhǔn)：管井內(nèi)水位不變、再不持續(xù)上漲，經(jīng)試驗(yàn)停止抽排，水位無(wú)變化，即可逐步進(jìn)行停止抽排。

3.3 集水井封堵

填筑作業(yè)前期必須保障砼井管滲水能夠及時(shí)抽排，避免水頭過(guò)大使地下水從山體縫隙再次滲出，待填土厚度上升到一定高度，砼井管內(nèi)水面不再上升時(shí)，對(duì)砼井管進(jìn)行封堵。各個(gè)集水井封堵應(yīng)間隔、自高向低處，先封水量小、經(jīng)觀察水位停止抽排后再不產(chǎn)生變化的，再依次封堵達(dá)到封堵條件的砼井管，直至全部完成封堵。

集水井管的封堵采用C15砼澆筑封堵，封堵前應(yīng)使用水泵輔助抽除碎石反濾料上部淤積水，再由人工沿井口搭設(shè)串筒至井內(nèi)，串筒離澆注面無(wú)約束高度不得大于2 m。澆筑時(shí)混凝土入倉(cāng)采用串筒入倉(cāng)，應(yīng)分層澆筑，分層振搗，混凝土入倉(cāng)前檢測(cè)塌落度、和易性、溫度等指標(biāo)，確保入倉(cāng)混凝土合格。

3.4 預(yù)埋灌漿花管灌漿

灌漿作業(yè)于集水井全部封堵后且最低處填土厚度大于2 m～4 m后進(jìn)行，按照自低向高的灌漿原則自下游向上游分片、分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一灌漿，應(yīng)保障灌漿一次成型，避免長(zhǎng)時(shí)間多次灌漿影響灌漿質(zhì)量。待灌漿密實(shí)后，盲溝密實(shí)，漿液應(yīng)從回漿管回流溢出。

對(duì)于地下水活躍，水量較多，且蓋重較?。ū竟こ虨?0 cm厚干硬性砼）地基，灌漿時(shí)需采用低壓分序多次重復(fù)灌注。

施工過(guò)程中灌漿由預(yù)留Φ50 mmPVC管，采用孔口卡塞，孔口封閉純壓法灌漿，自較低一端向較高一端推進(jìn)。灌漿壓力為0.2 MPa～0.3 MPa。漿液水灰比宜采用1∶1和0.6（或0.5）∶1兩個(gè)比級(jí)的水泥漿。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿并繼續(xù)灌注5 min即可結(jié)束，對(duì)往外流漿和往上返漿的灌漿孔進(jìn)行閉漿待凝，待凝時(shí)間不少于24 h，待封孔完成48 h后，可將露出混凝土外的灌漿管割除，并用1∶1混凝土砂漿將孔口抹平。

實(shí)際灌漿施工過(guò)程中若獨(dú)立或聯(lián)通的井管網(wǎng)出現(xiàn)回漿現(xiàn)象，則說(shuō)明灌漿質(zhì)量可靠。

3.5 特殊部位處理

盲溝、管井初期填筑：土料填筑前在盲溝頂部干硬性砼頂部涂抹泥漿，使用小型機(jī)具分層夯實(shí)。待盲溝砼頂部達(dá)到一定高程后再使用大型機(jī)械施工，以避免造成盲溝澆筑的干硬性砼破碎，再次出現(xiàn)內(nèi)水滲出情況。

結(jié)合槽因是壩基的防滲、結(jié)合核心部位，結(jié)合土壩上堵下排要求，該部位上、下應(yīng)清晰界定杜絕上下滲流連通。結(jié)合槽邊坡灌漿施工排水亦應(yīng)妥善引排，避免影響填筑施工。

在進(jìn)行管井周邊人工填土?xí)r，應(yīng)邊涂刷濃泥漿、邊鋪土、邊夯實(shí)，泥漿涂刷高度必須與鋪土厚度一致，并應(yīng)與下部涂層銜接，嚴(yán)禁泥漿干涸后鋪土和壓實(shí)。

對(duì)于壩體填筑兩岸岸坡裂隙滲水或潮濕處部位，采用人工挖除受裂隙水影響含水量明顯大的填筑土料，采用人工土料摻拌水泥的換填壓實(shí)方法。

4 結(jié)語(yǔ)

南河水庫(kù)均質(zhì)土壩降排水采用盲溝加集水井的施工方法，確保了大壩填筑施工質(zhì)量，較常規(guī)工藝節(jié)約了35天的施工工期，形成了較好的經(jīng)濟(jì)效益,也可為今后類似壩基降排水工程施工提供參考。