大山溝水庫大壩裂縫滲漏的原因與防治措施

代　紅

(黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 凱里 556100)

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大山溝水庫大壩裂縫滲漏的原因與防治措施

代紅

(黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 凱里 556100)

由于水庫建設環境比較復雜，涉及的施工工藝類型較多，為此，水庫大壩施工工程中存在著很多不確定因素，也比較容易出現裂縫，若不及時處理，就會影響到水庫大壩整體的穩定性和安全性。為此，需要加強對裂縫產生原因及裂縫類型的研究，這樣才能在現有工程建設實際情況的基礎上進行有效防治，并且保證解決措施的針對性，從工程的設計以及施工階段入手，從根本上杜絕施工裂縫的出現。該文結合具體的工程實例對水庫大壩出現裂縫及滲漏的原因、防滲設計處理措施方案設計、施工技術要點進行論述。

水庫；大壩；裂縫滲漏；防滲；措施技術要點

三穗縣大山溝水庫除險加固工程位于黔東南州三穗縣境內,工程建設地點位于三穗縣滾馬鄉上德明村，距三穗縣城14km，有公路通到距管理房約600m的位置，屬長江流域沅江水系一級六洞河支流——干溝溪，最大壩高39.6m，壩長173.42m，壩址以上流域集雨面積11km2，總庫容146萬m3，河谷多呈“V”形谷，設計灌溉面積6145hm2。該水庫是一座以農業灌溉為主，兼有人畜飲水等綜合效益型水庫水利工程。長江流域屬亞熱帶溫暖濕潤氣候區，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛。多年平均氣溫14.9 ℃，無霜期277d，年平均日照數1254h，多年平均降雨量1104.7mm。

隨著我國社會經濟的發展以及人民生活水平的提高，水利建設的發展正處在一個突飛猛進的時期，水庫作為國家防洪的重要工程，對防御水災起著至關重要的作用，也在國民經濟中發揮著重要的作用。但是由于各種原因，三穗縣大山溝水庫大壩存在滲漏、老化等安全隱患。本文主要通過對引起三穗縣大山溝水庫大壩滲漏的因素進行分析，探討加固水庫大壩的具體措施。

三穗縣大山溝水庫滲漏是首要的水庫工程地質問題，隨著水庫使用時間的增長，水庫出現大量的裂縫、沖蝕問題，導致水庫出現滲漏，這不僅影響水庫的結構安全和防滲安全，而且水庫一旦潰壩、破堤，很容易造成周邊居民安全和生態環境威脅。因此，需要對其進行加固處理，有效防止滲漏問題的出現。

1　大壩出現裂縫及滲漏的原因

三穗縣大山溝水庫大壩已建成并投入使用約14a，主要作用是城鎮供水以及農業耕作灌溉，坐落在第四系殘坡積覆蓋層上，投入使用后進行過帷幕灌漿處理，但由于長期受地下、地表水流的沖刷、溶蝕及多種因素的影響，水庫壩體開始出現不同程度的滲漏現象。

1.1因地質問題引起的裂縫及滲漏

三穗縣大山溝水庫工程，由于壩址位于淺、深灰色薄層至塊狀變余砂巖，灰、深灰色厚層塊狀變余凝灰巖、灰色薄層至中厚層凝灰質板巖互層上，斷裂構造不發育，但節理裂隙發育，基礎及靠岸邊坡開挖后基巖裸露，導致暴露的地殼經過長期的空氣侵蝕及地殼的運動，壩基出現了變化，壩體也隨著壩基的變化而變化，壩體結構的穩定性受到破壞，導致壩體及防滲墻出現裂縫。

1.2因施工工藝不當引起的裂縫及滲漏

三穗縣大山溝水庫大壩施工過程中，由于當時的水利施工技術不高，選擇的施工工藝不恰當，且沒有對施工過程進行嚴格監控，導致建筑物出現有害裂縫及滲漏。

1.3因溫度變化引起的裂縫及滲漏

因為混凝土在澆筑的過程中，會產生水化熱反應，受到熱阻力的影響，混凝土內部的熱量不容易散發出來，而表面的熱量快速釋放，使得混凝土內外產生了溫度差，致使變形的出現。

2　水庫大壩加固防滲設計處理措施

2.1防滲帷幕灌漿設計

大山溝水庫大壩灌漿孔沿大壩軸線成單排布置，向左、右岸山體延伸，主要采用自上而下分段卡塞循環灌漿法施工。本著逐漸加密的原則，灌漿分為3序次進行施工，施工序次為：先I序后II序再III序，最后檢查孔施工。在I序孔施工中，選定總孔數的10%作為先導孔，并保證每一施工質量評定單元至少布設1孔，在先導孔施工中，詳細地對地質情況、透水率情況、灌漿量情況和灌漿壓力試驗等資料進行搜集，為后續灌漿施工提供依據。根據先導孔的數據及壩軸線的長度布置灌漿孔[1]，共布置防滲帷幕灌漿孔77個，總進尺1163m；壩體防滲補強灌漿孔53個，總進尺2114m；接縫灌漿700m2；反壓灌漿600m2。

防滲帷幕灌漿設計應注意以下4項：鉆孔平面布局的確定、鉆孔深度的確定、漿液的選定和孔口灌漿壓力的確定。

2.1.1鉆孔平面布局的確定

鉆孔位置主要是沿大壩軸線成單排布置，沿壩頂軸線布置一排，孔距3m為宜。

2.1.2鉆孔深度的確定

鉆孔深度的確定要依據壩基應力場深度及工程防滲要求，通常水庫大壩的應力影響深度最大可達到50m以上，結合帷幕灌漿的相關規范及設計要求，帷幕灌漿一般下限以進入相對不透水層5m為準(相對不透水層控制闕為q≤5Lu)[2]。通過先導孔所得數據的顯示分析，主壩的鉆孔深度在51.4m左右為宜。

2.1.3漿液的選定

漿液要具有良好的流動性、穩定性，灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。灌漿漿液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1，7個比級。開灌水灰比采用5∶1，灌漿壓力保持不變，當注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級；當注入率大于30L/min，可根據情況越級變濃。

2.2施工組織

2.2.1施工設備的選定

鉆機選型：根據設計鉆孔深度、地質巖性，擬采用XY-1型內燃加轉式鉆機鉆孔。鉆機數量確定：根據本工程施工進度計劃安排，灌漿施工工期180d，帷幕灌漿工程量1163m3[3]；壩體防滲補強灌漿工程量為2114m；按有效工作日80%，設備完好率85%，施工強度為40m/d，配置鉆機4臺，型號選用XY-150型；灌漿機2臺，灌漿機選用型號B100/15型2臺。

2.2.2施工人員的確定

施工人員的確定需要依據工程建設的具體規模進行。施工人員構成主要有負責人、施工觀測員、灌漿員等。該工程中主要涉及的灌漿施工工藝如圖1所示。

圖1　灌漿工藝流程圖

2.2.3施工技術要點

在灌漿施工過程中，必須按照一定的原則進行。大山溝水庫大壩灌漿孔沿大壩軸線成單排布置，向左、右岸山體延伸，主要采用自上而下分段卡塞循環灌漿法施工。本著逐漸加密的原則進行灌漿施工。設計水庫帷幕線沿著壩軸線進行布置，左岸向山坡方向延伸27.0m，右岸向山坡方向延伸24.0m。施工情況良好的孔段，必須要對鉆孔進行沖洗，并且要等到水變得清澈了才可以灌漿。按照帷幕下限深入q≤5.0Lu弱透水層5m及兩岸接地下水位的原則進行設計，防滲帷幕灌漿孔共計77個，總進尺1163m；壩體防滲補強灌漿孔共計53個，總進尺2114m；接縫灌漿700m2；反壓灌漿600m2。處理時，對于破碎嚴重的巖基，可進行帷幕或固結灌漿處理。分Ⅲ次序施工，設計鉆孔孔直徑開孔為Ф91mm，終孔為Ф75mm。結合本工程的地質條件和滲漏特點，設計灌漿壓力壩身段為0.2～0.3MPa，水庫大壩與基巖接觸段為2.0m，一般灌漿段為5.0m，最大不超過8.0m[4]。

3　結　論

水庫大壩的滲漏問題會對其工程整體以及周邊居民的安全造成威脅，如果不及時處理，就會使負面影響擴大。大山溝水庫除險加固工程主要采用帷幕灌漿技術對水庫大壩進行加固處理，其改善效果明顯，值得推廣。

[1]李洪泉，姜全兵.帷幕灌漿工藝在復雜地質條件中的應用及效果分析[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2011，38(11)：59-61.

[2]康建.綏中縣龍屯水庫帷幕灌漿施工工藝簡述[J].農家科技，2013(6)：43.

[3]董梅，賀振斌.旋挖鉆機幾種鉆孔深度測量裝置原理及特點[J].工程機械與維修，2014(10)：124-125.

[4]潘忠義，董軍益.小口徑無巖芯回轉鉆頭在金安橋水電站大壩破碎巖體帷幕灌漿鉆孔中的應用[J].青海水力發電，2015(3)：75.

代紅(1977-)，男，仡佬族，工程師，主要從事水利水電工程建筑施工工作。

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