拖木沖水庫除險加固工程主壩垂直防滲體系連續性的保證措施

邵志剛

（桃源縣水利局 常德市 415700）

1 工程概況

拖木沖水庫位于桃源縣泥窩潭鄉花轎坪村境內，屬沅水支流，集雨面積0.89 km2，壩址以上干流長度0.5 km，干流坡降29‰。大壩為粘土心墻壩，壩頂高程105.98 m，最大壩高19.52 m，壩頂軸線長58 m，壩頂寬2.2 m。本次復核校核洪水位104.64 m，總庫容105.5 萬m3； 正常蓄水位103.81 m，正常庫容88.0 萬m3。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養殖等綜合利用的小（Ⅰ）型水利工程。

樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞等組成，為Ⅳ等工程，設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為500年一遇，其主要水工建筑物為4 級。

主壩為粘土心墻壩，壩頂高程105.98 m，最大壩高19.52 m，壩頂軸線長58 m，壩頂寬2.2 m，大壩下游無反濾排水設施；大壩外坡2 級平臺，平臺寬分別為2 m、1.8 m，高程分別為99.1 m、91.43 m。外坡坡比自壩頂向下為：1∶2.18，1∶2.12 和1∶1.94。大壩內坡設二級平臺，平臺寬為3 m、1.7 m，高程為98.56 m、93.40 m，坡比從上而下為1∶2.18，1∶2.32，1∶2.62。

副壩，粘土心墻壩，壩頂軸長27 m，壩頂高程106.75 m，最大壩高7.75 m，壩頂寬3.0 m。大壩外坡無平臺，坡比為1∶2.01。大壩內坡一級平臺，平臺寬為2 m，高程為102.00 m，內坡坡比從上往下為1∶1.89 和1∶2.45。

溢洪道布置在大壩左岸，堰頂高程103.81 m，堰頂寬3.5 m，堰型為寬頂堰。

輸水隧洞布置在大壩右側，長80 m，斷面尺寸為1.5×1.2 m（寬×高），進水口高程為86.3 m，隧洞內未襯砌，雙向轉動閘門。

2 主壩垂直防滲體系連續性的設計

本水庫主壩防滲包括壩體、壩基和壩肩防滲。經過方案比選，主壩垂直防滲體系由壩體高壓擺噴灌漿防滲體+壩基帷幕灌漿防滲體+壩肩帷幕灌漿防滲體組成。即壩體防滲從壩頂（105.98 m）至基巖（建基面）以下1 m 進行高壓擺噴灌漿形成折接防滲墻體； 壩基防滲由建基面至透水率q=10 Lu 線范圍進行帷幕灌漿，從而形成防滲體；壩肩防滲由正常水位線至透水率q=10 Lu 線范圍進行帷幕灌漿，從而形成防滲體，最終形成整個主壩立體防滲體系。

2.1 壩體高壓擺噴灌漿設計

壩體高壓擺噴灌漿防滲軸線設計在大壩壩頂（高程105.98 m）壩軸線靠上游壩坡1 m 的軸線上，在防滲軸線布置鉆孔，灌漿材料均采用純水泥漿。

2.1.1 灌漿工藝設計

灌漿工藝采用高壓三重管擺噴水泥灌漿。

2.1.2 灌漿孔的布置

高噴灌漿孔布置于大壩105.98 m 軸線上。設一排灌漿孔，灌漿孔距均為1.5 m，高噴灌漿軸線全長58 m，共39 孔，高噴灌漿孔深入基巖1 m。

2.1.3 防滲墻的連接形式

高壓噴射防滲板墻采用折接連接，偏角15°，有利于加長滲徑，增加防滲效果。

高壓噴射時按二序進行，第一序孔造孔及噴射灌漿完畢，等待3 d 后，再進行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工，第一、二序孔孔距均為3 m。

2.1.4 防滲墻的主要設計參數

主要設計參數：防滲墻厚度T≥20 cm；墻體鉆孔，孔內壓水試驗滲透系數為10-6數量級。

2.2 壩基、壩肩帷幕灌漿設計

2.2.1 主壩壩基、壩肩帷幕灌漿孔布置

帷幕灌漿孔布置在壩頂（高程105.98 m）同時向壩兩端延伸，灌漿范圍為0-007～0+68 樁號段。軸線總長75 m，單排孔，孔距2.0 m，共布38 孔，其中壩基30 孔，兩壩肩各布置4 孔。

2.2.2 灌漿參數

（1）灌漿方法和方式。

帷幕灌漿按分序加密的原則進行，每排孔分三序施工，第一、二序孔孔距均為6 m，三序孔為3 m。自上而下采用分段灌漿法，灌漿段長度段長為5 m。

（2）灌漿壓力。

設計要求以回漿壓力為準，壓力隨孔深而逐漸增大，最小灌漿壓力為水頭的2 倍。

（3）漿液稠度。

漿液稠度根據基巖單位吸水量不同而改變，起始水灰比采用8∶1，以后由稀到濃，逐級變換，漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1，個別灌漿段視具體情況可采用0.5∶1。

2.2.3 灌漿質量要求

灌漿后，檢查孔各段壓水試驗測得的q 值原則上須≤5 Lu，大于5 Lu 的試驗段總數不得超過檢查孔總試驗段數的10%，且所有試驗段的q 值均必須小于10 Lu。

2.3 大壩防滲墻的連續性設計

大壩防滲有兩種防滲墻，分別為高噴灌漿防滲墻與帷幕灌漿巖體，其相互連續情況為：壩體高壓擺噴灌漿防滲體和壩基帷幕灌漿防滲體通過基巖（建基面）以下1 m 的搭接層連接；壩基和壩肩帷幕灌漿防滲體通過連續等孔距噴射連接。

3 垂直防滲體系的施工

3.1 高壓擺噴灌漿施工

3.1.1 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%。

3.1.2 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35 MPa（1.80 mm 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10 cm/min。

3.1.3 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。

3.2 帷幕灌漿施工

3.2.1 帷幕灌漿材料的選用

帷幕灌漿采用425 號普通硅酸鹽水泥，充填灌漿選用水泥粘土漿，灰土重量比為1∶1，為加速漿液凝結，加入適量水玻璃，水玻璃最佳摻入量為水泥干重的5%。

3.2.2 帷幕灌漿施工中工藝參數的選用

為確保帷幕灌漿施工質量，灌漿采用自下而上分段循環灌漿。每孔分2～3 段，每段一般5 m，灌漿之前進行孔內沖洗，最小壓力0.2 MPa，最大0.6 MPa，壓力大小隨孔深逐漸增大。

3.2.3 帷幕灌漿施工終止噴灌標志

結束灌漿標準在設計規定壓力下，當灌漿基本停止吸漿或吸漿量小于0.4 L/min 時，持續45 min，當吸漿量在1.0 L/min 內持續1.5 h 以上可結束灌漿。灌漿結束后對停灌面以上鉆孔采用粘土球封堵。

4 垂直防滲體系的保證措施

4.1 灌漿孔孔位保證措施

大壩垂直防滲體系能否連續的關健是壩體高噴防滲墻和壩基、壩肩帷幕防滲的軸線是否重合，因此，業主項目部從施工開始就抓住這一關健點，利用全站儀進行測點放樣每一高噴孔和帷幕孔孔位；同時嚴格控制高噴孔的孔深，確保每一個高噴孔達到建基面以下1 m，保證高噴防滲墻和帷幕墻的搭接距離。

4.2 灌漿施工參數保證措施

4.2.1 高噴灌漿施工參數保證措施

在高噴作業正式施工前，在施工的典型地段進行試噴試驗，確定高噴灌漿工藝參數。水壓：壓力35 MPa（1.80 mm 高噴嘴直徑），氣壓：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10 cm/min。在高噴施工過程中，嚴格按試驗段的試驗參數進行施工，特別是控制提升速度，業主、監理人員分三班輪流值班，監督實施。在高噴施工后，在孔口周圍形成一個直徑為1.0 m 的漿池，從回漿池向孔內輸入余漿，進行靜壓灌漿，隨沉隨補，并插入竹桿隨時搖動，其延長時間以孔內不再析水下沉為止。

4.2.2 帷幕灌漿施工參數保證措施

灌漿壓力是帷幕灌漿最主要的控制指標，在灌漿實施過程中，按帷幕灌漿孔孔深計算出每一孔的灌漿壓力，監督檢測壓力表安裝的位置是否在回漿管上，同時檢查壓力表是否有強制檢驗標志，最小灌漿壓力為水頭的2 倍。

4.3 灌漿結束標準保證措施

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。

帷幕灌漿在設計規定壓力下，當灌漿基本停止吸漿或吸漿量小于0.4 L/min 時，持續45 min，當吸漿量1.0 L/min 內持續1.5 h 以上方可結束灌漿。灌漿結束后對停灌面以上鉆孔采用粘土球封堵。

4.4 灌漿質量檢驗

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和帷幕灌漿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1、表2。

表1 高壓擺噴防滲墻檢測成果表 cm/s

表2 帷幕灌漿質量檢測成果表 Lu

從表1 可以看出，壓水試驗結果變化范圍為（3.50～7.38）×10-6，平均值為5.71×10-6，均滿足設計要求。

從表2 可以看出，壓水試驗結果變化范圍為（3.2～4.7）Lu，平均值為3.4 Lu，均滿足設計要求。

5 結 語

從滲漏處理的角度來看，拖木沖水庫的防滲施工效果非常明顯，2015年的汛期是一次重大檢驗。從拖木沖水庫防滲加固處理的設計、施工的過程中可以看到，只要施工單位認真組織施工，監理單位嚴格監督管理，是能夠達到設計的預期效果的，這對桃源縣目前正在實施或即將實施的同類型水庫的除險加固有一定的借鑒和指導意義。