關于水庫大壩防滲加固技術的探討

徐甲存，仲靜文

（南京市水利規劃設計院有限責任公司，江蘇南京 210022）

1 工程地質概況

1.1 工程概況

趙庫水庫位于南京市江寧區百家湖街道水閣社區境內，始建于1966年，屬于長江下游區域延伸水系。樞紐主要建筑物有：大壩、灌溉涵洞及鋼筋混凝土圓管涵、溢洪道等。大壩主要為粘性土，壩基淺部為粉質粘土，深部為強風化基巖。最大壩高為12.90 m，壩頂長148 m，壩頂高程為44.00 m，頂寬約6 m，迎水坡坡比為1:2.2，36.0～39.60 m高程為拋石護坡；背水坡38.30 m高程左右有一平臺，平臺寬17.0 m左右。水庫集水面積1.4 km2。設計灌溉面積850畝，實際灌溉面積600畝。

1.2 地形地質概況

趙庫水庫壩體填土為粉質粘土，表層含植物根莖、少許碎石等。干重度13.4～16.5 kN/m3，平均值14.9 kN/m3，填筑質量總體一般，局部較差。水平滲透系數6.17×10-5cm/s。垂直滲透系數5.56×10-5cm/s。層厚4.50～10.50 m。

壩基淺部為淤泥質粉質粘土和粉質粘土。淤泥質粉質粘土，土體強度較低；粉質粘土，土質較為均勻，土體強度較高，防滲性能較好。壩基下部為強風化安山巖，力學強度較高，滲透性局部達中等透水；綜上所述，壩基工程地質條件總體一般，防滲性能尚可。

壩址區內地質構造較發育，區域性斷層規模大，延伸遠，根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》、《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》（GB18306-2001），本區域地震動峰加速度為0.10 g，相應的地震基本烈度為Ⅶ度區。

1.3 水文地質

趙庫水庫地勢平緩，含水層多為淤泥質粉質粘土、粉質粘土層，淺層地下水類型為孔隙潛水，接受庫水和大氣降水補給，以蒸發或地下滲流形式向水庫四周排泄。壩身填土（粉質粘土）弱透水，局部中等透水；淤泥質粉質粘土、粉質粘土微~弱透水；據野外判別強風化安山巖局部達中等透水。

2 防滲加固工程評價

趙庫水庫自建成以來，經過40多年的運行，逐漸出現一些工程方面的問題。主要有：

（1）大壩混凝土護坡嚴重受損，局部干砌塊石風化腐蝕，壩基和壩肩不實呈不均勻沉降，背水坡壩腳臨塘易積水，對水利工程的安全威脅較大。

（2）灌溉涵洞滲漏嚴重，鋼筋混凝土管涵年久失修，出口錐形閥門漏水。

（3）近壩庫岸不穩定，溢洪道無護砌，出路不暢，壩體土的均勻性較差，局部出現坍塌現象。

2005年7月，根據《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評價導則》，南京市水利局組織省、市有關專家對趙庫水庫大壩進行綜合分析，鑒定為3類壩。

趙庫水庫實際灌溉面積600畝，防洪安全要求較高。根據《江蘇省暴雨洪水圖集》和《江蘇省短歷時暴雨圖集》等相關資料推算汛限水位，水庫原洪水標準30 a一遇設計、500 a一遇校核：汛限水位39.80 m，校核水位42.20 m，死水位36.00 m。

3 水壩防滲加固技術

3.1 工程等級及防洪標準

根據《江蘇省小型水庫大壩安全鑒定辦法》(蘇水管[2004]191號文印發)(以下簡稱《辦法》)的要求，工程等別為Ⅴ等，永久性建筑物級別為5級，洪水標準采用20 a一遇設計、200 a一遇校核。

3.2 水壩防滲加固基本設想

根據水壩不同的部位進行不同的施工方法，壩身、壩基帷幕灌漿主要充填漏洞和縫隙，防滲截漏，通過灌漿加固，形成防滲體。壩上游面固結灌漿，堵塞漏洞和縫隙，加固補強壩體和提高防滲性能，以進一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結灌漿，在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注漿管進行灌漿，以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫，加固壩體，增加壩面穩定性和抗沖刷能力。

3.3 帷幕灌漿技術

水壩防滲墻的底部出現風化巖石主要采用帷幕灌漿處理方法，帷幕灌漿與上部混凝土不分叉從而連成一體，在混凝土防滲墻里面的鋼管通過預埋鋼管底部對風化巖層來進行灌漿處理。

（1）鉆孔

地質勘探共完成5個鉆孔，開孔孔位偏差值不得大于10 cm，總進尺67.70 m；鉆孔時，段長、孔徑、孔深均按規定要求進行；孔斜對灌漿質量至關重要，鉆孔過程中每5 m進尺便測斜一次，發現孔斜超過設計要求便重新掃孔糾偏，使孔底的偏差值不得大于規范規定值。對設計和監理工程師要求的取芯鉆孔，其巖芯按取芯次序統一編號，填牌裝箱，并繪制鉆孔柱狀圖和進行巖芯描述。試驗施工時，采用“高壓脈動沖洗法”洗孔，帷幕灌漿孔（段）因故中斷時間間隔超過24 h者應在灌漿前重新進行沖洗。

（2）壓水

施工中均按自上而下分段卡塞進行壓水試驗。所有灌漿孔都按簡易壓水（單點法）進行，檢查孔采用五點法進行壓水試驗。

（3）制漿材料

帷幕灌漿的漿液為純水泥漿液，主材為水泥，經過水質檢驗灌漿時用庫區水。水泥在制漿時采用重量稱量法，其稱量誤差小于5%。

（4）漿液攪拌

水泥漿液必須攪拌均勻，拌漿時使用普通攪拌機，攪拌時間不少于3 min，漿液在使用前過篩，從開始制備至用完時間小于4 h。

（5）灌漿

灌漿采用自上而下分段卡塞法，孔內循環式，射漿管底部距孔底不大于50 cm。所有鉆孔段長均按每5～6 m為一段進行施灌。特殊情況下可適當縮短或加長，但不得大于10 m。在規定壓力下，當注入率不大于0.4 L/min時，繼續灌注1 h，或不大于1 L/min時，繼續灌注1.5 h，灌漿可結束。

每個帷幕灌漿孔全孔灌漿結束后，會同監理工程師及時進行驗收，驗收合格的灌漿孔采用“分段壓力灌漿封孔法”并結合人工水泥砂漿封孔。

3.4 高壓噴射灌漿技術

在大壩防滲工程中，高壓噴射灌漿防滲技術可以在一定程度上降低工程造價。在施工過程中也具有一定的便利性，施工方便，開挖工程量小，占地面積少，對周圍環境影響小。

采用高壓噴射灌漿防滲技術，所用技術參數因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同，提升速度也有差異，通過在大壩上取10 m做試噴試驗，試驗孔可選擇1.2 m、1.4 m和1.6 m三種孔距對比，噴完后通過開挖檢查相互搭接情況、水泥包裹碎石情況及取心做固結體密度、強度、滲透性試驗和耗用水泥等對比，確定孔距1.4 m既滿足設計止水要求又經濟合理。

根據試驗段及地質勘查情況，確定以下技術參數：（1）孔距：1.4m；（2）擺角：15°；（3）水壓：35 MPa；（4）氣壓：0.5～0.7 MPa；（5）漿壓：0.8～1.0 MPa；（6）水灰比為∶0.8∶1；（7）水泥漿密度：1.6 g/m3；（8）提升速度：8～9 cm/min；（9）擺頻：10～13次 /min；（10）孔底入巖深度：進入強風化巖內，入巖1.0 m。

施工中根據每孔的實際地層情況與先導孔揭示的地層情況的差別，對技術參數及時調整，以取得適合該孔或該地層的參數，獲得最好的成墻效果。

4 結語

水庫大壩防滲加固工程是水利工程施工中不可忽視的主要部分，在水利工程建設過程中，認真分析水壩滲漏情況，采取科學的建設方案，選擇適當的加固方式，才能充分發揮防洪、抗災的能力和提高水資源的調控能力，使水利工程發揮其最大作用，為社會創造更大效益。