濟源市曲陽水庫除險加固壩基防滲處理

孫志運

河南省中陸工程技術有限公司 450003

1 工程概況

曲陽水庫位于濟源市南蟒河上游五子河和虎嶺河之間，距離市區9km，南北兩側分別為五子河和虎嶺河，壩址以上五子河干流長24.6km，控制流域面積68km2，虎嶺河干流長19.2km，控制流域面積40km2。水庫總庫容230萬m3，興利庫容215.7萬m3，死庫容14.3萬m3，設計防洪標準20年一遇，校核洪水標準200年一遇，設計灌溉面積2萬畝。水庫承擔著保護下游10個行政村、2萬畝耕地、數家大型企業安全的重任，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧調蓄水、旅游、水產養殖等綜合利用的小水庫。

水庫主要由主副壩和輸水洞組成。主壩為均質土壩，壩長573m，壩頂高程181.70m，最大壩高9.9m，壩頂寬15m；副壩分南北副壩：北副壩長690m，高4m～5m，頂寬6m。南副壩長470m，高2m～6m，頂寬7m。

輸水洞采用塔式進水口，洞身采用φ80cm的鋼筋混凝土管，洞身長52.2m，下游接虎嶺河，進口底高程173.5m，出口底高程173.0m，最大下泄流量1.87m3/s。

2 滲漏處理方案

壩基截水槽未完全截斷，壩基防滲處理不徹底，曾發生過集中滲漏，滲漏嚴重。對主壩主河槽段壩基進行高壓灌漿處理，灌漿范圍為大壩樁號0+182.6～0+455.6，單排孔，灌漿平臺設置在大壩迎水坡179.75m高程平臺上，孔距1.5m，灌漿上部伸入壩體填筑土1.0m，下部伸入低液限粘土1.0m。對北副壩壩基及壩體進行高噴灌漿處理，樁號0+000～0+600范圍內沿北副壩軸線布置，孔間距1.5m，灌漿上部至壩頂，下部深入低液限粘土1.0m。

3 方案設計

針對以上情況結合壩體現狀，通過對大壩滲漏情況進行分析，設計采用高噴注漿防滲板墻的防滲處理方案。主壩處理范圍自樁號0+182.6～0+455.6，沿上游平臺中心線設一排灌漿孔，孔間距1.5m，灌漿段深入壩體填筑土1.0m，下部深入低液限粘土1.0m。其余部分采用粘土球回填，布設灌漿孔共183個，孔徑110mm，開孔總進尺2900m，灌漿總進尺1153m，灌漿平臺設置在大壩迎水坡179.75m高程平臺上；北副壩壩基及壩體進行高噴灌漿處理，樁號0+000～0+600范圍內沿壩軸線設一排灌漿孔，孔間距1.5m，灌漿上部至壩頂，下部深入低液限粘土1.0m。灌漿孔共布設401孔，孔徑110mm，灌漿總進尺2605 m，沿北副壩軸線布置。

高噴防滲墻設計為柱——板連接結構，即旋噴樁與大角度擺噴板交替設置，彼此連接，利用旋噴噴射范圍大，擺噴有效半徑大的特點，使相鄰孔凝體可靠連接，更好地形成完整防滲墻。施工時采用2序孔施工，即先按3.0m孔距做一序孔，采用擺噴灌漿方式，形成“柱”墻，再做中間的二序孔，將孔距加密到1.5m，采用30°角擺噴灌漿方式，形成“板”墻，與一序孔形成的“柱”墻連接為一體，形成一個完整的防滲帷幕結構。灌漿完成后，灌漿孔上部用粘土球回填搗實。

高壓噴射灌漿施工，屬聯合作業性質，水、氣、漿等各項參數，需通過現場試驗后選定，現將有關工藝參數初擬如下：

高噴材料：425硅酸鹽水泥，水灰比為0.8：1；

鉆孔孔徑：≥110mm；

高壓水：水壓力34MPa～38MPa，水流量70L/min～80L/min；

壓縮空氣：氣壓力0.5MPa～0.7MPa，氣量：1m3/min～2m3/min；

水泥漿：漿壓力0.3MPa～0.5MPa，漿流量70L/min～80L/min,漿容量1.6g/cm3；

提升速度：土層10cm/min，砂卵石層6cm/min；

旋轉速度：10r/min或15r/min；

噴嘴擺速：10次/min～15次/min；

擺動角度：30°；

噴射方向（擺噴凝結體軸線與防滲墻軸線夾角）：15°。

在一個地段（長度不小于26m）內的高噴灌漿全部完成以后14天，將布置不多于10%的檢查孔，對工程質量進行實地檢查。在檢查孔中要取巖芯，做壓水實驗，最后進行灌漿和封孔。

檢查孔的位置，由施工單位提出資料后，由監理、設計、施工等單位共同確定，一般應布置在滲漏嚴重、施工問題較難的部位。工程質量標準用鉆孔壓水試驗透水率w值進行評定。當90%的孔段滿足設計要求，其余孔段最大值不超過要求準的2倍時，可定為滿足設計要求。

4 施工

高噴灌漿施工分為四個程序：造孔、試噴和下噴桿、噴射灌漿和噴射結束靜壓灌漿。鉆機造孔質量控制指標：（1）定孔：壩軸線允許誤差1cm，孔位誤差不超過2cm；（2）鉆孔：鉆機對準孔位誤差不超過2cm；（3）孔口徑：開孔口徑大于130mm；（4）鉆進：機體要平穩、牢固，每鉆進5m要測量機體、立軸垂直度一次；（5）泥漿護壁：粘土泥漿容重為1.1g/cm3～1.25g/cm3；（6）先導孔：分層界面取芯，孔深進入基巖1.3m取芯；（7）取孔深度：按設計要求孔深進入不漏漿的基巖全（強）風化層2m；（8）終孔：終孔后用新漿液將孔內巖粉置換干凈，保證高噴順利下管等。

高噴灌漿質量控制指標：（1）分序施工：一序孔與二序孔灌漿施工間隔時間不小于24h；（2）下噴射管：下至設計深度，下落深度不夠時請示監理部門批準；（3）擺噴方向：擺噴以施工軸線呈5°夾角為起點，外擺30°，允許誤差±2°，半圓噴以施工軸線為起點，外擺90°，允許誤差±5°；（4）提升速度：提速允許誤差不超過±5mm/min；（5）擺動速度：擺速允許誤差不超過±1 次 /min；（6）水壓力：控制在36MPa～38MPa之間，水嘴直徑1.8mm～1.9mm；（7）氣壓力：控制在0.6MPa～0.8MPa之間，氣嘴直徑9mm；（8）制漿：采用425#抗硫酸鹽水泥，純水泥漿，送漿比重控制在1.6g/cm3～1.65g/cm3之間；利用回漿，送漿比重控制在1.7g/cm3～1.75g/cm3之間，每隔30min測量送漿比重、回漿比重一次，要詳細記錄；（9）水泥：對所進水泥按批號分開堆放，按先后順序分批使用；（10）水泥檢驗：對所進水泥每400t取樣化驗一次，檢測水泥安全性和強度指標，不合格的水泥嚴禁使用；（11）水泥用量：統計每個孔的水泥用量，每20個水泥袋捆成一捆；（12）灌漿記錄：噴射過程中對冒漿情況、漏漿位置、深度、時間要詳細記錄；（13）終孔填充：終噴后用比重1.7g/cm3～1.75g/cm3漿液將孔內充填滿，直到孔口漿面不在下沉為止；（14）終噴驗收：終噴經現場質檢人員和監理人員簽字驗收；（15）高噴記錄：記錄表要填寫清楚、整潔，經監理、技術員簽字后，當天記錄表當天交技術組；（16）回灌：噴射結束將孔內充填滿后及時利用冒漿回填到地面，嚴禁使用帶有黃泥和淤泥的冒漿進行回灌，做好原始標記；（17）因各種原因使噴灌中斷超過30min，恢復噴射時，要下落0.5m再開噴；超過2h，恢復噴射時，要下落0.7m再開噴。

高噴灌漿施工的主要設備有地質鉆機、鉆孔測斜儀、高噴臺車、高壓水泵、空壓機、攪灌機、灌漿泵、螺旋上料機、電焊機等。施工用主要材料是425#抗硫酸鹽（免檢）水泥，施工用水采用鉆井抽水，施工時一套設備每小時用水15m3，施工用電一套設備需200kW。

5 結語

曲陽水庫大壩壩基滲漏經過高噴灌漿處理后，既堵住了滲漏，同時加固了壩體，達到了預期的治理效果。