元桂水庫除險加固工程垂直防滲體系連續性的實施和檢驗

張愛群

（常德市鼎城區枉水管理局滄山管理處 常德市 415128）

1 工程概況

元桂水庫是滄山水庫的灌溉結瓜庫，坐落在鼎城區唐家鋪鄉八斗巷、古龍山、仙人塘三村交匯處，地理位置為東經 111°44’，北緯 28°46’，攔截滄水支流，屬于長江水系沅水支流。距離常德市區約39 km。元桂水庫是以灌溉、防洪、養殖等綜合利用的小（Ⅰ）型水利工程。水庫流域屬沅水一級支流上游，該流域多年平均降雨量1480mm，壩址處控制集水面積0.8 km2，壩址上游干流長度1.0km，干流平均坡降21.84‰；水庫正常蓄水位104.60m，相應庫容104萬m3；50年一遇設計洪水位105.44m，相應庫容116.83萬m3，下泄流量2.64m3/s；500年一遇校核洪水位105.72m，相應庫容121.98萬m3。最大下泄流量4.05m3/s。

樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞等建筑物組成。主要水工建筑物為3級，次要建筑物分4級。大壩壩型為均質土壩、最大堤高17.0m，堤頂高程107.1m，堤頂寬度5.0m，堤頂軸長190m；溢洪道為開敞式，斷面尺寸為寬3m，全長260m（其中100m尾水段未開通），進口堰頂高程104.6m。

涵管：城門洞式拱涵，寬×高=0.8m×1.2m，混凝土結構，進口底板高程91.10m。最大放水流量0.8 m3/s，斜拉式閘門。

2 垂直防滲體系連續性的設計

本水庫大壩防滲包括壩體、壩基和壩肩防滲。經過方案比選，本項目垂直防滲體系采用土工膜+高噴灌漿防滲。即壩頂（107.1m）至死水位（91.10m）鋪設土工膜。死水位以上2m（93.10m）至砂卵石層以下1m采用高噴灌漿（擺噴）防滲。

2.1 土工膜設計

根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》的規定，防滲土工膜厚度不小于0.3mm，本工程大壩屬3級建筑物，確定本工程防滲土工膜的厚度為0.3mm。為達到較好的防滲效果，方便施工，選用二布一膜，即由600 g/m2的聚酯長絲土工布和0.3 mm厚的聚乙烯防滲膜復合而成。

2.2 高壓擺噴灌漿設計

大壩高程93.10m以下壩體、壩基原狀土、砂卵石層設計采用高噴灌漿，其上端與土工膜銜接，下端深入基巖1m，形成連續的防滲體，以徹底解決大壩滲漏問題。

（1）灌漿工藝設計。灌漿工藝采用高壓三重管擺噴水泥灌漿。

（2）灌漿孔的布置。高噴灌漿孔布置于大壩93.10m軸線上。設一排灌漿孔，灌漿孔距均為1.5 m。高噴灌漿孔深入基巖1m。

（3）防滲墻的連接形式。高壓噴射防滲板墻采用人字形連接，偏角15°，有利于加長滲徑，增加防滲效果。高壓噴射時按三序進行，Ⅰ序孔間距6m、Ⅱ序孔間距6m、Ⅲ序孔間距3m。

2.3 大壩防滲墻的連續性設計

大壩防滲有兩種防滲墻，分別高噴灌漿與土工膜防滲墻，其相互連續情況為：高噴灌漿深入土工膜防滲墻2m，深入基巖1m。

3 垂直防滲體系的施工

3.1 土工膜鋪設施工

（1）土工膜鋪設結構設計。土工膜上、下結構層柔性連接。在鋪設之前，先將上游壩坡上的石塊等硬性構件掀開，清除雜物進行壩坡整理后將土工膜鋪設于壩體土料上，然后依次在其上面鋪設10 cm厚粗砂墊層和10 cm厚混凝土預制塊，在壩頂和平臺位置將土工膜固定。

（2）土工膜的布置。土工膜沿高程91.10m鋪至壩頂，為防止土工膜沿坡面滑動，在坡面內側采用C20混凝土壓枕。

3.2 高壓擺噴灌漿施工

（1）高噴施工灌漿材料的選用。灌漿材料選用普通硅酸425號水泥，其性質滿足規程規范規定的質量要求，同時為了加速漿液凝固，在水泥漿內加入硅酸鈉（水玻璃），濃度在30玻美度范圍內加入4%。

（2）高噴施工中工藝參數的選用。為確保高噴防滲板墻質量，在施工現場進行現場試灌試驗，確定高噴灌漿工藝參數。水壓：壓力35MPa（1.80mm高噴嘴直徑），壓縮空氣：壓力7 kg/cm2，漿液比重控制在（1.65～1.70）g/cm3，提升速度控制在 8 cm/min。

（3）高噴施工終止噴灌標志。高壓噴射時，嚴格控制孔口冒漿比重應在（1.25～1.30）g/cm3，之間，當孔口不冒漿時，停止提升，直至返漿正常才能提升，當噴桿提升至設計高度后，噴射即告結束。

4 垂直防滲體系的檢驗

4.1 土工膜性質檢測和防滲效果檢驗

（1）土工膜性質檢測。本次除險加固采用由湖南盛業土工材料制造有限公司生產的聚酯長絲復合土工膜（規格：二布一膜600 g/m2），該膜由聚0.3mm酯長絲土工布和0.3mm厚的聚乙烯防滲膜復合而成。經由相關檢測機構檢測試驗，其各項指標見表1。

表1 聚酯長絲復合土工膜性能檢測成果表

從表1可以看出，本次采用的復合土工膜滿足相關標準要求和設計要求。

（2）土工膜防滲效果檢驗。經過本次加固處理，元桂水庫大壩下游壩坡的散浸現象基本沒有了，二級平臺壩體、壩基和壩基及山體無滲水，壩腳灌溉渠道中僅有少量滲水，壩腳、壩坡原有多處積水已基本干涸。

4.2 高噴灌漿防滲效果檢驗

在本次加固處理后，業主單位委托有關檢測單位對高噴防滲墻的施工質量進行檢測，有關壓水試驗的檢測部位、檢測結果見表2。

表2 高壓擺噴防滲墻檢測成果表

從表2中可以看出，壓水試驗結果變化范圍為（6.5～7.2）Lu，平均值為 6.8 Lu，均滿足設計要求。

5 結 語

元桂水庫的防滲加固非常成功，大壩滲漏問題得到明顯改善。之所以取得這樣的效果，首先得益于水庫垂直防滲體系的建立，從原理和源頭上抓住事物的關健；其次是施工單位認真組織施工，保證施工質量，從行為上實現了設計者的設計意圖。雖然目前的防滲效果較為理想，但土工膜隨時間延長，本身質量會老化變質，防滲效果會逐漸削弱，因此，應加強大壩的觀測。