城固縣堰溝河水庫大壩混凝土防滲墻施工方法探討

丁文建　王　嚴

（城固縣水工隊陜西城固723200）

城固縣堰溝河水庫大壩混凝土防滲墻施工方法探討

丁文建王嚴

（城固縣水工隊陜西城固723200）

堰溝河水庫是城固縣綜合利用的重點小（一）型水庫，但壩體心墻高度不符合規范要求，以及壩體出現的滲水問題影響其正常運行及壩體安全和下游安全。本文著重對堰溝河水庫大壩除險加固施工方案進行論述和比較分析，以期對水庫大壩除險加固有一定借鑒意義。

水庫；大壩；防滲墻；方案；探討

1　工程概況

城固縣堰溝河水庫位于漢江一級支流堰溝河出谷口處，屬河谷型水庫。壩址位于三合鎮余觀村，距縣城3km。水庫于1969年9月動工，1974年5月建成并投入運行。壩址以上控制流域面積147km2，總庫容515萬m3，其中設計核定興利庫容180萬m3，滯洪庫容200萬m3，死庫容20萬m3。水庫設計灌溉面積1.0萬畝，有效灌溉面積0.71萬畝，是一座以農田灌溉為主，兼防洪、發電、水產養殖等綜合利用的小〈一〉型水庫。

水庫樞紐工程屬四等，主要建筑物級別為四級。主要包括心墻大壩，溢洪道和放水建筑物三部分組成。最大壩高27.1m，壩頂寬5m，壩頂長120m，壩頂高程530.60m。開敞式側堰溢洪道位于左岸山坡，基本與土壩軸線垂直，泄流段由三級陡坡跌水組成。溢流堰頂高程523.50m（原堰頂高程521.0m），設計堰頂寬35m，實測原堰頂寬僅26m，溢洪道渠槽寬22m，一級跌差14.53m，二級跌差5.5m，三級跌差2.0m，總跌差23.1m，總長度454 m。輸水建筑物由放水塔和放水涵洞組成，位于大壩右端。無壓涵洞長84m，設計引水流量為3m3/s，輸水洞進口高程511.00m，放水塔高19.6m（原塔高16.4m），啟閉機室地面高程530.60m。

堰溝河水庫保護下游城固縣城、三合鎮、陽安鐵路、108國道、316國道、西漢高速公路以及9.5萬人口與1.5萬畝農田。

2　大壩存在的主要問題

大壩結構存在嚴重缺陷（心墻高度不滿足《規范》要求，壩基滲流穩定超限），原心墻高程523m，設計水位下心墻高程需528.3m，心墻需加高5.3m；校核水位下心墻高程需529.4m，心墻需加高6.4m。洪水期間大壩背水坡524m高程以上2m～3m滲水嚴重。2005年水庫除險加固設計時，遵照水庫除險加固的同時兼顧工程效益的原則，根據徑流調節計算成果，水庫正常蓄水位須在523.50m高程才能滿足灌區用水需要，水庫調洪計算成果表明：在大壩不加高的情況下，正常蓄水位可抬高3.10m，具有增加興利庫容的空間；正常蓄水位由521.0m提高到523.50m，壩高能滿足要求，大壩上下游邊坡穩定安全系數亦可滿足，原溢洪道亦具備溢流堰加高條件；說明正常蓄水位由521.0m提高到523.50m是可行的。故確定正常蓄水位523.50m，以滿足灌溉用水要求。為滿足灌溉需求堰頂加高到523.5m，心墻需加高至529.4m才能滿足規范要求。另外，迎水坡砌護高度不夠，原砌護破爛損壞嚴重，出現滲漏現象。

3　工程地質概況

工程區位于秦嶺與巴山之間楊子準地臺北部邊緣之“漢南臺拱”中部地段。巖性以比較單一的下元古代末期侵入漢南雜巖體構成，地殼運動以間歇性上升為主，區域構造比較簡單。主要斷層北部為洋（縣）～勉（縣）斷裂，距測區直線距離大于6 km；南部為二里壩～曹家壩斷層，該斷層走向N75°W，延伸長度約150km，在二里壩尖滅，距測區直線距離大于10km。

工程區位于下元古代侵入的花崗巖巖基上，遠離區域性活斷層，區域構造基本穩定。地震基本烈度建議為6度。

4　大壩壩體防滲方案

堰溝河水庫除險加固初步設計中，大壩除險加固列出三種方案：粘土心墻防滲方案（方案一）；槽鉆鉆孔現澆砼防滲墻方案（方案二）；帷幕防滲方案（方案三）進行比較。

4.1粘土心墻防滲方案

粘土心墻防滲方案（方案一）主要通過大開挖，挖運走原粘土心墻以上的透水砂質土，裸露出原心墻，在其上回填粘土并碾壓達到設計密度。達到設計高度后，進行原壩殼土碾壓回填。優點是防滲效果好，施工簡單。缺點是施工期長，土方量大，需放空水庫，影響灌溉，受夏季汛期影響，只能冬季施工。鑒于壩頂又是水庫上游當地村莊主要交通道路，長期施工嚴重影響上游村民出行及農產品運輸，建議不采用此方案。此方案經概算需壩體土方開挖9360m3，粘土心墻回填土1785m3，壩體回填土6455m3，修建交通便道8.0萬元，總投資60.60萬元。

4.2槽鉆鉆孔現澆砼防滲墻

槽鉆鉆孔混凝土防滲墻是在松散透水地基或土石壩壩體中連續鉆孔成槽的樁柱型防滲墻，以泥漿固壁，在泥漿護壁下現澆筑砼而成，起防滲作用的連續墻。

堰溝河水庫大壩現狀，槽鉆鉆孔現澆砼防滲墻（方案二），采用C15素混凝土防滲墻進行防滲加固處理方案。經計算選用鉆孔孔徑600mm，4.4m接頭孔一眼，孔徑800mm。防滲墻的優點在于防滲效果可靠，墻體的滲透和力學性能可根據地質和結構進行設計和控制，可以適應各種地質條件，最大優點可以在施工時不需要放空水庫，不會影響灌溉和水庫的其他使用功能，防滲效果好；土石方工程量小。但施工規模大、技術要求高，一旦開工要求連續作業。缺點：工序多，防滲墻為隱蔽工程，若發生質量問題，重新處理比較困難。堰溝河水庫大壩除險加固槽鉆鉆孔混凝土防滲墻方案經概算：槽鉆成槽120m；砼防滲墻672m3，回填土220m3，交通便道3萬元，其他費用4萬元，總投資57.43萬元。

鑒于此方案防滲效果好，及考慮滲漏帶來問題的嚴重性，加之造價較低，推薦選用此方案。比選過程如表4-1所示。

4.3帷幕防滲

帷幕防滲優點是：不破壞原壩體；工期短，工序少；施工干擾小。缺點是：防滲效果欠佳；投資較大。堰溝河水庫大壩除險加固帷幕防滲方案經概算：鉆孔總進尺1080m，灌漿總進尺840m，總投資61.41萬元。

根據堰溝河水庫地質特點，選用水泥漿液作為膠凝材料。根據經驗回填砂土帷幕灌漿防滲效果欠佳，堰溝河水庫地理位置特殊，下游有堰賓公園、西漢高速、陽安鐵路、村莊及縣城較近，一旦失事損失較大。此方案不在采用。

表4-1　堰溝河水庫大壩除險加固方案比較

5　施工方案實際選用

2008年10月大壩采用槽鉆鉆孔現澆砼防滲墻（方案二）具體施工時，由于堰溝河大壩除險加固工程較小，購買設備不劃算。本地區又沒有槽鉆施工設備，從外地區聯系槽鉆鉆孔施工單位施工，所花的費用是概算的幾倍，故放棄此方案。后改為槽孔型防滲墻，開槽機臨近縣有此設備費用較大，而且通往堰溝河水庫的道路寬度滿足不了開槽機通行的要求，村內彎道多，施工時影響壩頂交通數月，阻礙村民日常通行。且原壩體砂質土易塌方，無法支護，故放棄此方案。

2009年3月經過論證決定采用挖運走大壩上部部分土，然后挖機挖槽澆筑混凝土防滲墻的施工方案。設計C15混凝土防滲墻底高程521.5m，防滲墻頂高程529.4m，混凝土墻高7.9m，10m預留伸縮縫一道，伸縮縫內澆筑低熔點瀝青，防滲墻寬0.5m，深入原粘土心墻1.5m，壩頂高程530.6m，開槽9.1m深。由于挖機臂長達不到設計防滲墻底高程，而且上層7.6m為砂土，塌方嚴重，無法澆筑混凝土，需把上層4m深砂土全部挖運走，其余3.6m砂層土采用支護澆筑混凝土。此方案優點費用低，施工期較短，防滲效果好，不用放空水庫，不影響灌溉，壩頂一側可作為臨時交通道路，也不影響車輛及行人通行。缺點是需在主汛期前完成施工或需在冬季施工。此方案：挖運土方5200m3，土方回填5000m3，混凝土500m3，總投資48.6萬元。

2009年4月采用此方案開始施工，施工時由于現行挖機挖斗太寬，防滲墻設計墻寬只有0.5m，施工單位在本縣自行加工挖掘機外寬0.5m的挖斗，伸縮縫在混凝土澆筑時用Dg200鋼管斷縫，每段混凝土墻頭兩邊其余部位用厚20mm木模板支護，待混凝土墻初凝后拆除模板，臨近兩混凝土墻初凝后拔掉鋼管，混凝土在初凝過程中每30分鐘轉動鋼管3圈，防止混凝土與鋼管粘結。每段墻體分兩期澆筑，一期澆筑4.0m高，二期澆筑3.9m高。所有混凝土墻體澆筑達到設計高程及完全凝固后，對預留伸縮縫填筑低熔點瀝青，在施工結束后回填壩體土并碾壓。在碾壓過程中振動碾在距墻體50cm時不再震動，其余部位震動碾壓并達到設計相對密度。

6　結語

堰溝河水庫大壩除險加固采用部分開挖挖機挖槽澆筑混凝土防滲墻處理后，經過6年高水位運行，壩體原滲漏點未出現滲漏水，防滲效果明顯，說明施工質量可靠。通過比較選擇的除險加固采用的部分開挖挖機挖槽澆筑混凝土防滲措施是行之有效的，而且費用少，經濟可靠。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

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