紅旗水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲嵌固墻基礎(chǔ)處理

陸定偉　劉春艷

摘 要：紅旗水庫(kù)位于貴州省織金縣金龍鄉(xiāng)，大壩為土石壩，最大壩高18.8 m，修建于20世紀(jì)70年代。由于受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件的影響，大壩填筑時(shí)清基不徹底，未清除覆蓋層。壩基局部地段為沖洪積淤泥，且壩基未做防滲處理，壩基松散覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化巖石透水性較大，在庫(kù)水壓力作用下壩體及壩基存在大面積滲漏現(xiàn)象。在除險(xiǎn)加固施工時(shí)，大壩上游壩腳防滲嵌固墻基礎(chǔ)為淤泥，深為6～13 m，淤泥承載力低，觸變性大，不滿足嵌固墻對(duì)基礎(chǔ)的要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取松木樁+塊石夯填擠密+鋼筋混凝土墊層相結(jié)合的綜合處理方案。大壩防滲加固修復(fù)工程實(shí)施后，大壩運(yùn)行良好，防滲效果良好，至今未發(fā)現(xiàn)滲水點(diǎn)，且歷經(jīng)高水位和汛期大流量蓄水等特殊運(yùn)行工況的考驗(yàn)，防滲嵌固墻基礎(chǔ)問(wèn)題得到有效處理。

關(guān)鍵詞：除險(xiǎn)加固;地質(zhì)條件;松木樁;防滲嵌固墻;滲漏

中圖分類號(hào)：TV441文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0053-03

Analysis on the Foundation Treatment of Hongqi Reservoir's

Anti Seepage Wall

LU Dingwei1 LIU Chunyan2

（1. Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550003;

2. Guizhou University of Engineering Science，Bijie Guizhou 551700）

Abstract： Hongqi reservoir is located in Jinlong township， Zhijin county， Guizhou province. The dam is an earth rock dam with a maximum height of 18.8 m. It was built in the 1970s. Due to the influence of construction technology and economic conditions at that time， the foundation of the dam was not cleaned thoroughly and the overburden layer was not removed. The local section of the dam foundation is alluvial proluvial silt， and the dam foundation was not treated for seepage prevention. The loose overburden layer and strongly weathered rock of the dam foundation have high permeability Under the action of reservoir water pressure， and there is a large area leakage phenomenon in the dam body and dam foundation. During the reinforcement construction， the foundation of the impervious embedded wall at the upstream dam toe is silt， with a depth of 6～13 m. The silt has low bearing capacity and large thixotropy， which does not meet the requirements of the embedded wall for the foundation. Combined with the actual situation of the site， the comprehensive treatment scheme of pine pile + rock compaction + reinforced concrete cushion are adopted. After the implementation of the dam anti-seepage reinforcement and repair project， the anti-seepage effect is good， and no seepage point has been found so far. After the test of special operation conditions such as high water level and large flow storage in flood season， the anti-seepage embedded wall runs well， and the reservoir leakage problem has been effectively treated.

Keywords： danger removal and reinforcement;geological conditions;pine pile;impervious embedded wall;leakage

紅旗水庫(kù)位于貴州省織金縣金龍鄉(xiāng)東南面2 km處的細(xì)木村境內(nèi)，水庫(kù)距離織金縣城43 km。有通村公路從距壩址東側(cè)0.8 km處經(jīng)過(guò)，但未到壩址，交通不便。紅旗水庫(kù)所處河流大田壩溝為長(zhǎng)江流域?yàn)踅盗鶝_河右岸一級(jí)支流。水庫(kù)壩址以上集雨面積為3.58 km2。

紅旗水庫(kù)是一座以人畜飲水和灌溉為主的水庫(kù)，解決了1 000人、600頭牲畜的人畜飲水問(wèn)題。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積2 km2，有效灌溉面積約0.319 km2。水庫(kù)正常蓄水位1 406.20 m，水庫(kù)總庫(kù)容4.93×105 m3。工程等別為V等，屬小（2）型水庫(kù)。

水庫(kù)大壩為折線形土石混合壩，壩頂總長(zhǎng)141.3 m。左壩段長(zhǎng)91.3 m，最大壩高18.8 m，壩頂寬4 m;右壩段長(zhǎng)50 m，最大壩高13.8 m，壩頂寬4 m。

1 大壩壩體現(xiàn)狀

大壩為土石混合壩，現(xiàn)壩頂高程1 408.30 m。上游壩坡為干砌片石護(hù)坡，局部片石存在松動(dòng)、移位現(xiàn)象，雜草叢生，有零星灌木。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查和壩體上下游面坑探揭露，壩體填筑材料為左岸山體爆破的塊碎石及右岸山體的黏土夾碎石。據(jù)上游壩坡坑探揭露，上游壩坡填筑材料主要為黏土夾碎石，黏土呈可塑狀，碎石含量約為20%，粒徑為3～5 cm，個(gè)別較大的粒徑可達(dá)20 cm。壩體填筑材料較差。另外，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件限制，壩體均為人工碾壓，無(wú)機(jī)械化設(shè)備操作，導(dǎo)致壩體碾壓質(zhì)量較差。在庫(kù)水壓力作用下，壩體及壩基存在滲漏現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，壩腳存在大面積的散浸現(xiàn)象，兩壩肩山腳有明顯的滲水點(diǎn)。其中，滲水點(diǎn)S1位于壩體中段右岸山腳，高程為1 397.36 m，滲水量為0.1 L/s。

2 防滲嵌固墻基礎(chǔ)施工

紅旗水庫(kù)上游壩坡除險(xiǎn)加固方案為清除壩面雜質(zhì)，鋪設(shè)PE復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲，采用C15混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。在上游側(cè)壩趾處及上游周邊，修建寬1.5 m、高2.0 m的C15混凝土防滲嵌固墻。嵌固墻基礎(chǔ)應(yīng)置于強(qiáng)風(fēng)化基巖上，并兼作灌漿平臺(tái)。

工程于2019年2月開(kāi)工。在防滲嵌固墻施工開(kāi)挖過(guò)程中，主壩防滲嵌固墻樁號(hào)0+015.00～0+063.50段基礎(chǔ)開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)為沖洪積淤泥，且原壩基未做防滲處理，深為6～13 m，淤泥承載低，觸變性大，施工開(kāi)挖機(jī)械難以進(jìn)入作業(yè)面，無(wú)法開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程。鑒于汛期即將來(lái)臨，為確保大壩安全，上游壩面施工須在枯水期內(nèi)完成。

經(jīng)參建各方討論后，設(shè)計(jì)擬采用以下處理方案。

①基礎(chǔ)開(kāi)挖至原設(shè)計(jì)高程以下1 m（高程1 392.5 m）時(shí)，如仍未到達(dá)持力層，則采用機(jī)械打松木樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理[1]。木樁采用松木樁，間排距初步擬定為0.5 m，梅花形布置。松木樁直徑D為15 cm，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。同時(shí)，木樁布設(shè)位置應(yīng)與灌漿孔位置錯(cuò)開(kāi)。

②木樁打完后繼續(xù)塊石夯填擠淤[2-4]，并在上層采用碎石夯實(shí)至高程1 393.1 m。

③在高程1 393.1～1 393.5 m范圍內(nèi)澆筑C20鋼筋砼墊層，厚度為0.4 m，寬度為2.5 m。鋼筋為雙層雙向布置，直徑為14 mm，間排距為200 mm。待墊層混凝土施工完成后，檢測(cè)合格后在墊層上面進(jìn)行C15混凝土防滲嵌固墻的施工，后進(jìn)行帷幕灌漿工程施工。

3 計(jì)算復(fù)核

對(duì)上述所選方案進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，主要對(duì)松木樁承載力進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。根據(jù)《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ 79—2012）[5]，單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁荷載試驗(yàn)確定，計(jì)算公式如式（1）所示。

[Ra=ψa×σ×A] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：[Ra]為單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN;[ψ]為縱向彎曲系數(shù)，與樁間土質(zhì)有關(guān)，一般取1;a為樁材料的應(yīng)力折減系數(shù)，木材取0.5;[σ]為樁材料的容許應(yīng)力，樁頭直徑為150 mm、樁尾直徑為120 mm的松木樁的[σ]取值為2 700 kPa;[A]為樁端截面積，m2。因此，將[ψ]=1 、a=0.5 、[σ]=2 700 kPa、[A=π×0.1222] m2帶入式（1），有[Ra]=15.26 kN。

經(jīng)過(guò)嵌固墻穩(wěn)定和應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算，單位長(zhǎng)度的擋墻所需的地基載力[R]為79.5 kPa。由[N=RRa=5.2]可知，每平方米需要至少5.2根樁。實(shí)際設(shè)計(jì)松木樁采用50 cm×50 cm梅花形布置，面積置換率[m]的計(jì)算公式如式（2）所示。

[m=d21.05×s2×100%=8%] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式（2）中：[d]=0.15 m;[s]=0.5 m。

結(jié)合防滲嵌固墻尺寸，松木樁間排距均為0.5 m，梅花形布置，具體布置如圖1和圖2所示。

松木樁應(yīng)使用“原木”的，不能加工成其他形狀，尤其不能對(duì)半鋸開(kāi)變成半圓狀。半圓樁易彎曲，會(huì)失去作用，需要采用新鮮的松木，胸徑不小于15 cm。為了順利進(jìn)行打樁施工，尾部應(yīng)加工成尖錐形狀，施工時(shí)采用液壓挖掘機(jī)打樁，并及時(shí)清除打樁時(shí)擠出的淤泥，同時(shí)做好抽排水措施。

通過(guò)以上處理，防滲嵌固墻順利澆筑完成，并進(jìn)行了帷幕灌漿。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，紅旗水庫(kù)下游壩腳未發(fā)現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象，嵌固墻未發(fā)生沉降和位移?？梢?jiàn)，本次采用松木樁處理防滲嵌固墻基礎(chǔ)效果較好。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

由于基礎(chǔ)淤積較深，施工難度大，結(jié)合工程所在地情況，選擇松木樁和混凝土預(yù)制樁進(jìn)行比較分析。根據(jù)水利工程概算定額，Φ15 cm的松木樁（5 m長(zhǎng)）單價(jià)為108元/根。本工程共計(jì)打樁294根，松木樁總費(fèi)用約3.18萬(wàn)元。12 cm×12 cm混凝土預(yù)制樁（5 m長(zhǎng)）單價(jià)為1 150元/m3，即0.088 m3/根，換算后約83元/根，總費(fèi)用約2.43萬(wàn)元;費(fèi)用方面，混凝土樁優(yōu)。但是，結(jié)合實(shí)際情況，預(yù)制混凝土樁工期較長(zhǎng)，而工程所在地木樁取用便捷，工期短。鑒于防滲嵌固墻施工開(kāi)挖時(shí)段即將進(jìn)入汛期，為保證工程進(jìn)度，在汛期來(lái)臨前須完成上游壩面的施工，故采用松木樁方案。

4 結(jié)論

紅旗水庫(kù)是一座集灌溉、供水以及防洪等功能于一體的綜合性水庫(kù)。由于受限于當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，大壩填筑時(shí)清基不徹底，未清除覆蓋層，壩基局部地段為沖洪積淤泥，且壩基未做防滲處理。在除險(xiǎn)加固時(shí)，大壩上游壩腳防滲嵌固墻基礎(chǔ)為淤泥，淤泥承載力低，觸變性大，不滿足嵌固墻對(duì)基礎(chǔ)的要求。為確保水庫(kù)施工順利進(jìn)行，確保在汛前完成上游壩面的施工，結(jié)合目前防滲處理工程實(shí)例，通過(guò)綜合比較，采取松木樁+塊石夯填擠密+鋼筋混凝土墊層相結(jié)合的綜合處理方案。該工程蓄水近兩年，通過(guò)高水位工況和監(jiān)測(cè)，下游壩腳未發(fā)現(xiàn)滲水點(diǎn)，壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。

松木含有豐富的松脂，而松脂能很好地防止地下水和細(xì)菌對(duì)其的腐蝕，故松木樁適宜在地下水位以下工作。紅旗水庫(kù)防滲嵌固墻基礎(chǔ)采用松木樁處理方案，為上游壩面在汛前施工完成起到了關(guān)鍵作用，對(duì)小型水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固工程施工過(guò)程中的軟基礎(chǔ)處理具有一定的參考性。

參考文獻(xiàn)：

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