登云水庫大壩除險加固技術方案及效果分析

邱雪仁

（福建省福州市城區水庫管理處，350007，福州）

一、工程概況

登云水庫位于福建省福州市東郊登云村，壩址以上集雨面積5.85 km2，是一座以防洪為主的小（1）型水庫。水庫樞紐工程于1955年6月動工興建，1956年12月竣工；1966年擴建，1969年竣工；1976年進行保壩加固。工程主要由大壩、溢洪道及輸水涵洞等建筑物組成。大壩為黏土心墻壩，壩頂高程為52.00 m，防浪墻頂高程為52.88 m，最大壩高為 23.1 m（本次復核），壩頂寬4.90m，壩長154m。該水庫下游涉及福州市鐵路東站及東郊居民區40萬人的安全。

登云水庫大壩存在的問題主要有：①大壩下游存在濕坡、滲漏問題。當水庫水位超過47.00 m時，大壩下游壩坡右側高程在31.00～34.00 m之間，樁號0+134～0+154間局部存在濕滲現象；高水位時，壩體與右岸坡交接處，高程約34.00 m有一集中漏水點，漏水量隨庫水位升降而變化。②1956年第一次建壩時的黏土心墻與1969年擴建的黏土心墻未閉合，兩道心墻軸線間距11.80m，未形成有效的防滲體系，下游壩坡存在局部散浸和蟻患問題。

二、大壩防滲加固技術方案

根據大壩滲漏原因和大壩實際情況，壩體防滲加固可采用3種防滲方案，分別為：方案一“單管高壓旋噴防滲墻”工藝、方案二“低彈?；炷练罎B墻”工藝及方案三“單管高壓旋噴防滲墻結合復合土工膜防滲”工藝。

1.方案一：單管高壓旋噴防滲墻工藝

該方案布設在壩頂，防滲墻穿過壩頂端的心墻及壩體代替料填土進入壩基。

地質勘探表明，河床段壩基為弱風化花崗巖，僅兩岸壩肩較高部位有少量殘積黏性土及強風化花崗巖。弱風化花崗巖屬于弱透水性，河床段壩基不需防滲，兩岸壩肩殘積黏性土及強風化花崗巖上部結合壩體采用單管高壓旋噴灌漿工藝。

根據《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》（DL/T 5200—2004）8.0.7條規定，孔深小于30 m時，高壓噴射灌漿鉆孔孔斜率按1%控制，按照樁徑0.6 m及孔距0.45m測算；對防滲要求高的部位，孔深如大于15m時，宜布置兩排灌漿孔。綜上所述，大壩深度小于15m的壩段、樁號，布設單排單管高壓旋噴灌漿，大壩深度大于15 m的壩段布置兩排單管高壓旋噴灌漿。

大壩單管高壓旋噴防滲墻布置在壩軸線上，灌漿范圍為樁號0+000～0+164（以左壩端為零樁號）。大壩深度小于15m的壩段，樁號0+000～0+039.6及樁號0+134.1～0+164，布設單排單管高壓旋噴灌漿，孔距0.45 m；大壩深度大于15m的壩段，樁號0+039.6～0+134.1，布置兩排孔，梅花型布孔，排距0.40 m，孔距 0.45 m，樁徑 0.6 m；分兩序布孔,防滲墻頂高程為51.65 m；防滲墻底部深入壩基的深度：河床壩段，樁號 0+057.5～0+131.9，深入至弱風化巖頂板；剩余的兩岸壩肩壩段，深入強風化巖1 m；最大的防滲墻深度為22.75 m，共計鉆孔575孔，總進尺11 095 m。

2.方案二：低彈?；炷练罎B墻

該方案是防滲墻由壩頂穿過壩體代替料填土進入壩基。為防止防滲墻鉆孔時破壞輸水涵洞，輸水涵洞周圍12 m范圍內的壩段采用單管高壓旋噴防滲墻。河兩岸壩肩殘積黏性土及強風化花崗巖上部結合壩體防滲采用低彈?；炷练罎B墻工藝。

低彈模混凝土防滲墻全長164 m，從左岸延伸至右岸，樁號0+000～0+164，墻體厚0.6 m。大壩壩體防滲墻布置在上游側防浪墻下，墻頂高程50.50 m。防滲墻底部嵌入基巖的深度：河床壩段，樁號 0+057.5～0+131.9，深入至弱風化巖頂板；剩余的兩岸壩肩壩段，深入強風化巖1 m。最大的防滲墻高度為21.6 m，防滲面積2 560 m2。防滲墻頂部通過設置C20混凝土頭墻與壩頂上游側防浪墻連接，混凝土頭墻高1.0 m，底寬 0.6 m，頂寬 1.1 m，混凝土頭墻與擋土墻間設縱向止水銅片。

輸水涵洞周圍12 m范圍內壩段采用兩排單管高壓旋噴防滲墻，樁號0+035～0+047，兩側與低彈模混凝土防滲墻搭接長各2 m，排距0.40 m，孔距0.45 m，樁徑0.6 m，分兩序布孔,防滲墻頂高程為50.50 m，防滲墻底部深入強風化巖1 m(或至弱風化巖頂板)，最大的防滲墻深度為17.9 m，共計鉆孔56孔，進尺891 m。

防滲墻施工平臺設置在防滲墻軸線下游側，采用降低壩頂高程結合填土拓寬方案，壩頂高程由52.00 m降低至50.50 m，壩體下游側采用填土拓寬，以保證抓斗施工平臺寬度達到8.4 m，施工平臺頂高程50.50 m，平臺下游側設置排水溝。

3.方案三：單管高壓旋噴防滲墻結合復合土工膜防滲

本方案采用壩體單管高壓旋噴防滲墻結合復合土工膜防滲技術，壩基采用帷幕灌漿防滲技術，大壩迎水坡高程48.00m平臺以下壩體部分采用單管高壓旋噴防滲墻工藝，防滲墻穿過迎水坡黏土心墻進入壩基，迎水坡高程48.00 m平臺以上鋪設一層復合土工膜。

單管高壓旋噴混凝土防滲墻技術：底部深入到壩基強風化巖1.0 m，布設單排φ600單管高壓旋噴樁，孔距0.45 m，防滲墻最大深度為18.05 m，總鉆孔數349孔，總進尺5 120 m。

鋪設復合土工膜范圍：大壩迎水坡48.00 m高程至壩頂，全斷面布設，共鋪設復合土工膜1 506 m2；復合土工膜與高壓旋噴防滲墻間用混凝土結合槽銜接。在復合土工膜上鋪10 cm的砂墊層、0.2 m的碎石墊層，面層采用混凝土預制塊護坡。兩側岸坡各設一條C20混凝土結合槽，復合土工膜埋入結合槽。

根據地質勘探，迎水坡黏土心墻處壩基為碎塊狀強風化花崗巖，屬于中等～弱透水性。單管高壓旋噴灌漿在強風化花崗巖中難以成樁，為了使壩基與上部防滲墻形成閉合的防滲體系，擬對壩基采用帷幕灌漿防滲，布設單排灌漿孔，孔距為2 m，分三序布孔,帷幕灌漿底部深入至相對隔水層以下5 m，共計鉆孔數79孔，鉆孔總進尺1 827 m，灌漿進尺669 m。

表1 加固前后大壩滲流計算成果對比

3個方案綜合比較來看，方案三投資最少，復合土工膜施工工藝簡單，但是防滲墻所在部位壩基地質條件差，處理難度大，施工質量及防滲效果不易保證。方案二低彈模混凝土防滲墻投資較少，防滲效果好，但是施工設備、施工技術要求高，小型工程選擇施工隊伍難度大。方案一單管高壓旋噴防滲墻雖然投資較大，但是施工工藝簡單，防滲效果好，福建省小型水庫土壩加固多采用該種防滲工藝。經方案比較，登云水庫大壩壩體采用單管高壓旋噴防滲墻防滲方案。

三、施工概況及效果

1.施工概況

單管高壓旋噴防滲墻的設計指標為：樁徑＞0.6 m，滲透系數K≤1×10-6cm/s， 滲透破壞比降＞80，28d抗壓強度＞2.0 MPa，混凝土拌和物密度＞2.1 g/cm3。

單高壓旋噴灌漿漿液為純水泥漿，水灰比為 1∶1～0.6∶1，為提高基巖段灌漿效果，可采用水泥漿摻入少量膨潤土，灌漿壓力為25～40 MPa，基巖內提升速度≤10 cm/min，心墻內提升速度≤15 cm/min，回漿比重≥1.3。單管高壓旋噴施工機具由高壓發生裝置、鉆機、特種鉆桿和高壓管路四部分組成，建議采用履帶式100型旋噴鉆機。單管高壓旋噴防滲墻施工分兩序孔間隔進行。

2.防滲加固效果

本次防滲加固施工，壩體變得密實，壩體質量得到明顯改善，大壩滲流量明顯降低。

從表1中可知，①經過加固后大壩理論的單寬滲流量比加固前小；②加固后在各種工況下，壩坡最大水力坡降均有適當減少；③大壩防滲后在各種工況下，最大水力坡降均小于允許水力坡降（防滲墻的允許水力坡降取80）；④在各種工況下，加固后壩體浸潤線明顯降低，說明大壩防滲采取“單管高壓旋噴造防滲墻”的防滲效果較好，解決了壩體滲漏問題。

四、結 語

①登云水庫是一座以防洪為主的?。?）水庫，水庫下游涉及福州鐵路東站及東郊居民區安全，水庫的安全運行對下游廣大群眾的生命財產和經濟建設至關重要。

②大壩防滲采用單管高壓旋噴防滲墻的方案。加固后壩體浸潤線明顯降低，壩坡最大水力坡降均有減少，說明采用的防滲方案防滲效果較好，能夠解決壩體和壩基滲漏問題。

③通過大壩抗滑、抗震穩定復核計算，加固前大壩最小的安全系數均能滿足要求，防滲加固后背水坡穩定安全系數有了提高，說明加固方案合理可行。

[1]張子慶.汪寶滿.現代水庫除險加固措施與管理對策[J].科技信息，2010（7）.

[2]水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范（DL/T 5200-2004）[S].北京：中國電力出版社，2005.