際頭水庫砌石拱壩防滲加固工程施工

黃志恒

（福建省永川水利水電勘測設計院有限公司 福州市 350002）

1 工程概況

1.1 工程概況

際頭水庫位于福建省浦城縣富嶺鎮靖坑村，于1985年11月動工，1991年11月竣工。水庫總庫容為394.7 萬m3，其中興利庫容為332 萬m3，死庫容為15 萬m3。大壩為雙曲砌石拱壩，壩頂高程462 m，最大壩高35 m，壩頂弧長110 m，壩頂寬2 m，底寬7.0 m，厚高比為0.2；大壩迎水面為100#砂漿砌條石護砌厚0.8 m，緊接著為防滲體，150#混凝土，壩體采用100#細骨料混凝土砌塊石砌筑，背水面為100#砂漿砌條石護砌厚0.8 m。大壩基礎為中粗長石石類砂巖、壩基設置了一道固結灌漿。

1.2 工程地質

際頭水庫壩址地基均埋設于強風化以上基巖，地基穩定條件良好。右壩肩下伏基巖為強風化凝灰巖，壩肩處巖質風化強，應進行加固處理，加固后能滿足壩基穩定要求。中、左壩肩基底均為弱風化花崗斑巖和細粒花崗巖，強度高，壩基和左壩肩穩定條件良好。

1.3 大壩存在的主要問題

（1）大壩在剛開始蓄水運行時就出現了十分嚴重的滲漏現象，防滲墻沒有起到應有作用，在經過灌漿處理后目前大壩的滲漏依然十分嚴重。

（2）防滲標準取30年一遇，設計洪水量88 m3/s,設計洪水位為461.38 m，下泄流量為48.61 m3/s；200年一遇校核，校核洪水位為461.72 m，下泄流量67.09 m3/s，以此推求的壩頂高程不能滿足規范要求。

（3）大壩的滲漏情況十分嚴重，有40%的壩面有滲漏和析鈣的跡象，在高水位時有幾處噴射水流的現象，大壩在高水位時亦存在繞壩滲流的現象。

（4）根據設計地質資料，際頭水庫壩肩巖體較為破碎、存在繞壩滲流現象。

（5）大壩壩基未進行帷幕防滲處理。

2 砌石拱壩防滲加固設計

本次防滲加固設計任務是針對際頭水庫樞紐工程存在的諸多問題和隱患，提出可行的加固改造工程措施。

（1）在壩頂修建一道防滲墻。

（2）對大壩壩體進行補強灌漿，壩基進行帷幕灌漿，壩面進行防滲處理，下游面脫落砂漿部分重新勾縫。

（3）新建大壩安全監測系統。

3 防滲加固工程施工

本文防滲加固工程施工著重闡述防滲加固設計中的第二條措施

3.1 對大壩迎水面采取噴錨措施

（1）坡面及壩腳清理。將迎水面壩基的淤積泥土以及多年積存的有機物質清除干凈，對松動巖塊、裂隙碎屑進行清理；并對壩肩的巖面清洗干凈，對已出露的新鮮巖面進行鑿毛處理、對原壩坡護墻上的舊混凝土進行鑿毛、露出新鮮混凝土面以及漿砌塊石面。

（2）埋錨掛網。在迎水面壩體壩肩、壩基巖面按梅花形排列埋設錨桿。錨桿孔鉆完后必須將孔內巖粉沖洗干凈，錨桿直徑為22 mm 錨桿，鋼筋深入壩體長度為70 cm；錨桿孔在鋼筋插入后用1∶3 的水泥砂漿固結，鋼筋網網格20 cm×20 cm（為增加整體性和減少回彈率，在鋼筋網格布設基礎上增設鐵絲網一道），網格鋼筋選用6 的鋼筋按雙層分布；搭接按規范要求進行。

鋼筋網片現場搭設，利用錨桿頭點焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網緊貼迎水面，網間用鉛絲扎緊。

（3）噴射C25 混凝土。噴射混凝土采用濕噴工藝。正式施工前，按規范進行噴混凝土生產性試驗，以確定混凝土噴射作業參數。噴混凝土材料采用早強型水泥，堅硬中粗砂，細度模數控制在2.2～3.0 之間，粒徑小于15 mm 的碎石，混凝土配合比由實驗室確定。噴混凝土前用水或風沖洗迎水面。噴射混凝土作業分段分片依次進行，噴射順序自下而上。

噴射混凝土采用濕噴，將拌合后的水泥、砂、細粒碎石和水拌合均勻后，借助空壓機將拌好后的混凝土噴至壩迎水面，噴射分2 次進行，每層厚度為100 mm,噴射總厚度為200 mm，在第一層混凝土終凝之后噴第二層混凝土。噴射混凝土考慮添加劑的副作用，本工程基本不加添加劑。為了加強上游壩面防滲面層與岸坡接觸部位防滲，向兩岸相鄰山體延伸加做C25 混凝土鑲邊，鑲邊寬5 m，鑲邊形式與壩體掛網噴混凝土型式一致。

3.2 對大壩壩體進行補強灌漿

壩體灌漿分為壩頂灌漿和440.0 m 高程以下壩體補強灌漿。

（1）壩頂灌漿。壩頂灌漿沿大壩中軸線布置單排灌漿孔，視壩體形狀布置0～10°的斜孔（即與豎直方向的夾角），采用150 型鉆機造孔。大壩右岸壩肩與左岸壩肩灌漿至基巖面，壩體中段灌漿至440 m高程，孔距2 m。使用150 型鉆機造孔時，考慮正常情況下用水力循環攜帶巖粉及其它雜質無法徹底清除，將影響灌漿強度和防滲效果，在造孔完成后借助空氣壓縮機將孔內巖粉及其它雜質吹干凈后再行灌漿。

為進一步確定大壩的滲透特性，提供灌漿必要的技術參數，鉆孔時進行壓水試驗，使用壓力為同段灌漿壓力的70%～80%，壓水試驗自下而上分段進行，自段長（5～6）m。

灌漿采用自下而上分段孔內循環灌漿。灌漿漿液配制由稀到濃逐級變化，變換原則如下：當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時或注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，不改變水灰比；當某一比級漿注入量已達300L 以上，或灌注時間已達1h 時，而灌漿壓力或注入率均無顯著改變時，應換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30L/min 時，應根據施工具體情況，越級變濃。越級只能越一級，且越級后注入漿量也應達到300 L 以上，或灌注時間已達1h 才能第二次越級。

本工程壩頂灌漿壓力0.30 MPa，施工中灌漿水灰比由5∶1 變換成3∶1。

（2）440 m 高程以下的壩體補強灌漿。使用潛孔鉆在大壩下游面打灌漿孔（斜孔），與豎直方向成70°，孔距2 m，采用梅花形布孔，孔深伸入壩體（3.0～5.1）m，以離防滲墻30 cm 為限。造孔完成后借助空氣動力將孔內巖粉吹洗干凈，以保證灌漿效果。灌漿前壓水試驗，灌漿壓力和灌漿水灰比與壩頂補強工藝相同。

3.3 對壩基進行帷幕灌漿

大壩帷幕灌漿水平長度140 m，其中壩體段110 m，向大壩左岸延伸20 m，向大壩右岸延伸10 m，灌漿孔孔距2 m，伸入到相對隔水層頂板線以下1 m。孔深（8.8～21.6）m。大壩右岸0+000～0+020 m 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂灌漿相結合的方式，灌漿孔壩體部分為補強灌漿，基礎部分為帷幕灌漿。大壩0+020 m～0+090 m 段帷幕灌漿孔的布置采用從大壩下游壩面高出基礎出露面1 m 處打帷幕灌漿孔，灌漿孔與豎直方向成20°，使用潛孔鉆機進行施工。大壩左岸0+090～0+110 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂垂直灌漿相結合的方式，灌漿孔壩體部分為補強灌漿，基礎部分為帷幕灌漿。灌漿分二序進行，第一序孔間距4 m，第二序孔間距2 m；第一序孔采用的壓力為（0.3～0.4）m，第二序孔采用的壓力為（0.4～0.5）MPa。灌漿采用單排布置。

4 實施效果

（1）補強灌漿和帷幕灌漿檢查孔共抽查9 個孔，壓水試段26 段，試驗結果為灌前最大透水率8.53 Lu，最小透水率3.53 Lu，平均透水率5.62 Lu;灌后最大透水率為1.58 Lu，最小透水率為0.83 Lu，平均透水率1.27 Lu。具體數據詳見附表。

（2）通過對水庫防滲加固一個汛期（2011.2～2012.2）壩體觀察，背水面由40%面積滲漏變為已基本清除滲漏（偶見滲漏，不超過5%面積），且未見析鈣現象發生，在高水位時未見噴射水流的現象，亦不存在繞壩滲流的現象發生，說明采取本文所述防滲加固措施是得當的。

附表 浦城縣際頭水庫大壩補強灌漿和帷幕灌漿灌漿前后比較成果一覽表

5 結 語

（1）在壩頂造斜孔時，要依據雙曲線拱壩斷面圖精確定位和定好斜角，造孔過程中隨時注意觀測，預防打穿壩體。

（2）造孔過程中產生的巖粉借助空氣壓縮機產生的空氣攜帶至孔口后再行灌漿可較好地保證灌漿質量。

（3）灌漿過程中注漿量、注漿壓力要結合灌前壓水試驗透水率實施。