五峰秦家灣水庫防滲加固設計

摘 要：秦家灣水庫于1971年1月動工興建，1972年12月基本完成，受當時施工技術條件限制，水庫運行40年后，下游壩面出現潮濕、長青苔現象。文章以秦家灣水庫的工程地質條件和具體情況，對水庫存在的滲漏問題，提出了相應的防滲加固措施，效果明顯，水庫樞紐已經正常運行，對水庫發揮社會經濟效益具有重要意義。

關鍵詞：秦家灣水庫；除險加固；防滲；土石壩

引言

我國是世界上擁有水庫最多、總庫容最大的國家，水庫的正常運行對國民生活具有十分重要的意義。我國現有水庫多數是在“大躍進”和十年動亂期間興建的，在特殊的歷史背景下，由于缺乏科學知識，多數為“三邊”工程。到目前水庫已運行三四十年，各種水庫病害逐漸顯現出來，而滲漏是其中最普遍，也是最突出的問題。文章通過對五峰秦家灣水庫的防滲處理措施進行分析和總結，具有一定的現實意義。

1 工程概況

秦家灣水庫位于湖北省秦家灣五峰土家族自治縣五峰鎮茅坪村，距五峰鎮35km，屬長江流域五峰天池河流域上游右岸一潮濕山溪小支流上，是一座以防洪、灌溉、人畜飲水等綜合利用的小（2）型水庫，總庫容為13.52萬立方米。水庫壩頂高程1112.02m，壩高11.80m，壩頂寬度3m。近幾年，水庫下游壩面出現潮濕問題，壩腳也有漏水現象。為保證下游2000畝農田和1000人的生命和財產安全，水庫防滲加固處理已是刻不容緩。

2 工程地質

2.1 壩基工程地質

壩基巖體由志留系下統（S1lm）頁巖構成，分為基巖強風化帶、中等風化帶。秦家灣水庫大壩建壩時，對大壩地基強風化頁巖層未進行抽槽，只清除了表層松散耕植土和部分角礫夾粉質粘土，根據鉆探揭露和調查，大壩壩基直接坐落在強風化頁巖上。

2.2 大壩填土工程地質

大壩為均質土壩，填筑土料主要來源于水庫左岸第四系全新統殘坡積角礫夾粉質粘土、礫砂。角礫、礫砂物質成分為以頁巖、泥質粉砂巖為主，多呈強風化狀，褐黃色。填土碾壓方式主要為人工夯實。根據現場注水試驗結果，壩體填土的滲透系數為2.33×10-4cm/s，大值平均值為3.72×10-4cm/s，為中等透水性，壩體會出現滲漏及滲透變形，危及大壩安全。

通過對水庫大壩的調查和相關的地質勘察，壩體和壩基均存在滲漏問題，不滿足水庫的正常運行標準，存在安全隱患，經安全鑒定為三類壩，需進行防滲加固處理。

3 水庫防滲加固設計

大壩為均質土壩，經研究，采用“高噴灌漿+復合土工膜”方案較經濟適宜。在1106.00m高程以上壩面進行復合土工膜防滲；又根據壩基巖體由志留系下統（S1lm）頁巖構成，分為基巖強風化帶、中等風化帶，填筑壩體為均質土壩的特點，在壩面1106.00m高程以下加固防滲處理設計上進行了高壓旋噴灌漿和高壓擺噴灌漿兩種加固防滲處理方案的比較研究。

3.1 復合土工膜防滲

本工程土工膜的防滲水頭為10m左右，水壓力較小，根據計算，可選規格為250g/m2/0.5mm/250g/m2的兩布一膜的復合土工膜。為保護土工膜，先對原上游壩面進行碾壓整形，整坡后再鋪設0.10m厚的粗砂墊層，然后鋪設復合土工膜。復合土工膜下部埋入1106.00高程處的防滑齒墻內，壩肩處埋入混凝土路肩內，形成封閉的防滲系統。

3.2 高噴灌漿防滲

高噴灌漿可分為高壓旋噴灌漿和高壓擺噴灌漿，兩者都有獨自的特點。方案對比如表1所示。

由于下游坡腳已有排水棱體，大壩也能滿足防滲和安全運行要求，投資較低，因此大壩下部采用高壓擺噴灌漿處理。

3.3 排水棱體整治

現場調查發現排水棱體表面不平、局部塊石缺失。對排水棱體進行整修，采用干砌塊石填筑，維持原排水棱體斷面不變，在排水棱體壩頂及壩腳設縱向排水溝。

4 大壩滲流計算

本次大壩滲流計算采用有限單元二維穩定滲流計算方法，滲流計算的流場控制均建立在拉普拉斯方程的基礎上。即：

不同工況加固前和加固后所得的計算成果如表2、表3所示。

根據表2和表3可知，壩體經采用高壓擺噴灌漿和復合土工膜防滲處理后后，大壩單寬滲流量顯著降低，壩體下游側最大滲透坡降也小于壩體的允許滲透坡降值0.64，浸潤線在各種工況下均從排水棱中出逸，滿足要求。

5 結束語

病險水庫大壩除險加固工程中的加固防滲設計是工程中的重要方面，我國眾多的中小型病險水庫大壩普遍存在滲漏和滲透穩定的病害問題。不同水庫往往存在不同的問題，根據土石壩的工程地質條件、產生病害的不同原因，我們可以選擇不同的多種施工技術，并進行方案比較，綜合治理病險水庫大壩，不僅質量能夠得到保證，工程投資也更低。

參考文獻

[1]白永年，等.中國堤壩防滲加固新技術[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

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

[3]鈕新強.水庫病害特點及除險加固技術[J].巖土工程學報，2010，1：153-157.

[4]嚴祖文，魏迎奇，張國棟.病險水庫除險加固現狀分析及對策[J].水利水電技術，2010，10：76-79.

作者簡介：王永普（1992-），男，漢族，湖北省咸寧市，在讀研究生，單位：三峽大學，研究方向：流體力學（水利工程）。