寮望崠水庫(kù)砌石拱壩防滲加固設(shè)計(jì)

張玉紅

（揭陽(yáng)市水利水電設(shè)計(jì)院 廣東揭陽(yáng) 522031）

1 工程概況

寮望崠水庫(kù)位于揭東縣埔田鎮(zhèn)境內(nèi)，距揭東縣城20km，屬榕江三級(jí)支流車(chē)田河水系，地理位置為東經(jīng)116°21′23"，北緯23°40′56"。工程于1984年9月動(dòng)工興建，1986年6月建成投入使用。水庫(kù)集雨面積1.702km2，多年平均徑流量255.3萬(wàn)m3，正常庫(kù)容28.22萬(wàn)m3，總庫(kù)容36.60萬(wàn) m3，為小 （2）型水庫(kù)工程。

寮望崠水庫(kù)大壩為單曲砌石拱壩，壩基為弱風(fēng)化花崗巖，拱壩半徑35.20m，圓心角92.118°。壩頂總長(zhǎng)度56.60m （弧長(zhǎng)），最大壩高22.50m，大壩主體為干砌條石結(jié)構(gòu)，頂寬2.5m，底寬5.36m，上游壩面垂直，下游壩面坡比1∶0.14，溢流堰設(shè)于壩中，其防滲體系為壩體內(nèi)距上游側(cè)0.3m的C15混凝土心墻，底厚0.5m，頂厚0.3m，心墻上下游各砌筑0.3m厚漿砌石，壩體未分縫，混凝土防滲心墻未設(shè)置溫度鋼筋和構(gòu)造鋼筋。由于心墻混凝土澆筑不密實(shí)，施工質(zhì)量不好，存在較多孔隙，正是這些貫穿性的孔隙成了壩體漏水通道，造成下游壩體明顯的漏水、射水現(xiàn)象，形成了大面積的壩體濕面。另外壩基、兩壩肩當(dāng)時(shí)開(kāi)挖后基本未處理，壩基和兩壩頭均出現(xiàn)繞壩滲流，為消除大壩安全隱患，保障下游防洪安全，急需對(duì)大壩進(jìn)行防滲加固。

2 工程地質(zhì)概況

本區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造，但節(jié)理裂隙較發(fā)育。根據(jù) 《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖1／400萬(wàn)》（GB18306－2001），水庫(kù)所在區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。

壩址區(qū)內(nèi)揭露到的地層為燕山三期中粗粒黑云母花崗巖 （γ52（3））各風(fēng)化帶，分述如下。

2.1 全風(fēng)化花崗巖

灰黃色，稍濕，可塑～硬塑，由花崗巖完全風(fēng)化形成的粘土質(zhì)砂組成，揭露厚度1.60～3.40m，具中等透水性。

2.2 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖

灰黃色、淺肉紅色，巖芯呈碎塊狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，原巖結(jié)構(gòu)清晰，揭露厚度5.20～5.30m，透水率q＝26.68～38.75 （Lu），具中等透水性。

2.3 弱風(fēng)化花崗巖

淺肉紅色、灰白色，粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀和碎塊狀，2組節(jié)理發(fā)育，裂隙寬度0.1mm，聯(lián)通性較好，揭露厚度5.80～7.50m，透水率q＝7.22～8.19 （Lu），具弱透水性。

2.4 微風(fēng)化花崗巖

灰白色，所有鉆孔均未揭穿，巖芯呈長(zhǎng)柱狀，巖體較完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬，透水率q＝1.05～3.46（Lu），具微弱透水性。

3 大壩壩體防滲加固設(shè)計(jì)

目前，壩體防滲加固常用方案主要有：①壩體化學(xué)灌漿防滲；②壩體迎水面增設(shè)鋼筋混凝土面板防滲；③壩體迎水面增設(shè)高頻振蕩鋼絲網(wǎng)水泥砂漿面板防滲；④壩體迎水面噴射鋼纖維混凝土防滲。上述4種方案在技術(shù)上都是可行的，但由于壩體是大面積滲漏且漏點(diǎn)不確切，采用方案①不太合理，且化學(xué)灌漿防滲處理費(fèi)用較高；而方案③由于工藝復(fù)雜，工期長(zhǎng)，投資大也不推薦采用。現(xiàn)就方案②和方案④作一比較。

方案②是在壩體迎水面設(shè)置一道鋼筋混凝土防滲面板。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)：面板厚度：底部0.6m，頂部0.3m。面板參照已建工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)配置φl(shuí)4格網(wǎng)筋，間距為300mm，防滲面板，與壩體的連接采用φ16聯(lián)系鋼筋垂直間距1.5m，水平間距2m，梅花型布置，鋼筋深入砌體深度0.8～1.0 m，深入面板0.3～0.2m。防滲面板嵌入壩基巖體1.5m，兩岸巖基不少于1.0m，防滲面板設(shè)置橫縫，縫距20m，縫間設(shè)二道止水，中部用 “D”型紫銅片止水，表面以 “SR”止水填料填充，水平工作縫采用鍵槽連接。防滲面板采用二級(jí)配混凝土，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C25，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為S6。該方案需鋼筋6.5t，混凝土304m3，模板760m2，腳手架760m2，建安工程投資45.6萬(wàn)元。

方案④是在壩體迎水面噴射鋼纖維混凝土，達(dá)到防滲效果，解決壩體漏水問(wèn)題，該方案施工工藝簡(jiǎn)便，工期短，投資省，防滲效果明顯。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①原漿砌石壩體迎水面缺陷處理。對(duì)砌石縫已開(kāi)裂但尚未脫落的砂漿應(yīng)予鑿除，未裂而砌縫砂漿不密實(shí)的也應(yīng)鑿除，然后將整個(gè)壩體迎水面砌縫內(nèi)的灰渣及迎水面淤泥、灰砂、青苔等雜質(zhì)用高壓水予以清洗于凈；②防滲處理范圍及噴層厚度的確定，根據(jù)現(xiàn)狀大壩壩體漏水情況，為提高整個(gè)壩面的防滲效果，對(duì)整個(gè)上游壩面采用噴射鋼纖維混凝土，噴射面積760m2。由于壩體迎水面平整度較差，預(yù)先對(duì)壩面噴射普通混凝土進(jìn)行整平處理，噴層厚度按平均4cm計(jì)，然后再?lài)婁摾w維混凝土。鋼纖維噴層設(shè)計(jì)厚度，按已建工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參照 《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 （CECS38／92）》中有關(guān)規(guī)定，確定噴層厚度為5cm，并在表面噴射1cm厚水泥砂漿保護(hù)層。其中摻和60～80kg／m3鋼纖維；③鋼纖維混凝土力學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)，根據(jù)本工程規(guī)模，確定噴射鋼纖維混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度大于或等于25.0MPa，抗?jié)B標(biāo)號(hào)大于或等于0.6MPa，砂漿抗壓強(qiáng)度25.0MPa，即可滿足要求；④伸縮縫設(shè)置。為防止壩體沉降、位移、收縮等引起鋼纖維混凝土防滲面板拉裂而造成滲漏，擬定在壩體迎水面設(shè)置縱向伸縮縫，伸縮縫間距15m。先在伸縮縫部位固定一外包塑料薄膜的梯形木條，長(zhǎng)約2m，上底寬為2cm，下底寬為3cm，高5cm，將2cm寬的一面固定在壩體迎水面，將噴射鋼纖維混凝土及砂漿施工完成且終凝后，即將木條取出，用噴燈將伸縮縫混凝土烘干燥后向槽內(nèi)填嵌 “SR”防水材料；⑤噴層厚度控制，為使噴射達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，除伸縮縫處設(shè)置的木條可作為控制噴層厚度外，尚需在壩體迎水面上、下約2.0m處設(shè)置外露長(zhǎng)度為5cm的預(yù)埋鋼筋，作為控制噴層厚度的標(biāo)志；⑥噴射鋼纖維混凝土防滲面板與岸坡連接處理。沿岸坡1.5m范圍內(nèi)將淤泥、碎石等清除并沖洗干凈，用噴射鋼纖維混凝土覆蓋，使之與面板連成一體。上述方案共需噴射鋼纖維混凝土面積760m2。工程量主要有：噴射普通混凝土（平均厚度4cm，考慮20%回彈損失）36.5m3，噴射鋼纖維混凝土 （厚度5cm，考慮20%回彈損失）45.6m3，噴射砂漿保護(hù)層 （厚度1cm，考慮20%回彈損失）9.1m3。需投資37.7萬(wàn)元。

方案②主要優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)成熟，位于壩面，便于檢修，缺點(diǎn)是易受溫度變化影響，不同程度產(chǎn)生一些裂縫，施工時(shí)需立模，增加施工工序，施工工期較長(zhǎng)，工程投資較大；方案④主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省混凝土，并可取代鋼筋網(wǎng)，抗裂好，收縮率低，維修費(fèi)用少，使用壽命長(zhǎng) （耐久性長(zhǎng)），與壩體有較高的粘接強(qiáng)度，工藝較簡(jiǎn)單，工期短，投資省，缺點(diǎn)是混凝土水灰比控制要求高，干噴層施工時(shí)粉塵大。從投資上看，方案④比方案②省7.9萬(wàn)元，從工程防滲結(jié)構(gòu)可靠性、耐久性及施工期等因素考慮，采用方案④有較大的優(yōu)勢(shì)，因此，本工程壩體防滲加固設(shè)計(jì)方案推薦方案④，即壩體迎水面采用噴射鋼纖維混凝土方案。

4 壩肩、壩基防滲加固設(shè)計(jì)

4.1 壩肩防滲加固設(shè)計(jì)

針對(duì)壩肩的繞壩滲流，主要采取帷幕灌漿防滲加固設(shè)計(jì)方案：灌漿孔布置在壩體上游兩岸壩肩，布置2排，孔距、排距各為2.5m，帷幕范圍：兩壩肩離壩頭10m處開(kāi)始向壩體引伸，帷幕孔深入相對(duì)隔水層以下5m，灌漿壓力由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，透水率不大于5。灌漿施工技術(shù)要求按 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62－94）操作。

4.2 壩基防滲加固設(shè)計(jì)

壩基防滲加固采取在壩體上游側(cè)增設(shè)混凝土防滲蓋板，并與壩體防滲體系連接，蓋板用C25混凝土澆筑，寬度4m，厚度0.8m，表層配置縱橫向鋼筋，直徑12mm，間距250mm。并進(jìn)行防滲固結(jié)與帷幕灌漿處理，帷幕灌漿孔距2.5m，帷幕孔深入相對(duì)隔水層 （小于等于5Lu）以下5m，灌漿壓力由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）砌石壩防滲墻質(zhì)量缺陷，易造成壩體嚴(yán)重漏水，對(duì)大壩安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患，在除險(xiǎn)加固工程實(shí)踐中，可采用在壩體迎水面噴射鋼纖維混凝土防滲方案，該方案不僅工期短，工藝簡(jiǎn)單，而且防滲效果可靠，耐久性長(zhǎng)。

（2）建于上世紀(jì)八十年代以前的大壩，限于當(dāng)時(shí)的條件，基礎(chǔ)大多未進(jìn)行徹底處理，大壩蓄水后，出現(xiàn)壩基滲漏、壩肩繞壩滲流等現(xiàn)象十分普遍。應(yīng)高度重視拱壩壩肩，壩基的地質(zhì)條件，并根據(jù)具體地質(zhì)情況采取相應(yīng)基礎(chǔ)處理措施，如固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、混凝土鋪蓋等，有效地解決滲漏問(wèn)題。