水庫除險(xiǎn)加固工程大壩防滲墻應(yīng)用效果分析

劉建文，潘展釗（廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東省廣州市510635）

水庫除險(xiǎn)加固工程大壩防滲墻應(yīng)用效果分析

劉建文，潘展釗（廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東省廣州市510635）

滲漏是水庫大壩最為普遍的安全隱患，對(duì)大壩防滲措施主要有防滲墻、垂直鋪塑、高壓噴射板墻灌漿、鉆土貼坡、鉆土截水槽等。其中防滲墻可以比較徹底地解決壩基和壩體的滲透破壞問題，保證壩基滲透穩(wěn)定。本文以某水庫除險(xiǎn)加固工程為例，就大壩防滲墻的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析。

大壩；防滲墻；水庫；除險(xiǎn)加固

1 水庫除險(xiǎn)加固工程中使用大壩防滲墻的主要原因

大壩防滲墻主要是指修建于松散透水層以及土石壩中起有效防滲的地下連續(xù)墻，該項(xiàng)技術(shù)源于20世紀(jì)50年代，因結(jié)構(gòu)安全可靠、能夠適應(yīng)各種地層環(huán)境條件，有較好的防滲效果。在壩基滲漏處理、壩后“流土”控制以及“管涌”等多種滲透或者變形隱患，具有非常重要的作用，而且在國(guó)內(nèi)外水庫除險(xiǎn)加固工程，應(yīng)用非常廣泛。從國(guó)內(nèi)水利工程中的覆蓋層、土石圍堰防滲壓力防滲處理情況來看，防滲墻是首選。對(duì)于水庫除險(xiǎn)加固工程而言，防滲墻施工過程中的采用的新技術(shù)工藝，有效地解決了水庫除險(xiǎn)加固中的問題，比如混凝土截滲墻在復(fù)雜地層施工過程中的一些技術(shù)性難題，避免了利用倒掛井技術(shù)封堵老箱涵所帶來的安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也給建設(shè)單位以及施工單位，帶來節(jié)省了資源和成本，對(duì)于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有非常重要的作用。在當(dāng)前水庫大壩工程加固施工建設(shè)過程中，壩基加固處理時(shí)，嚴(yán)格遵循的是“上堵下排”的處理原則。對(duì)于水庫大壩防滲的上堵措施而言，其中又包括了兩種，即水平防滲以及垂直防滲。其中，水平防滲主要有粘土鋪蓋、水下拋土；對(duì)于垂直防滲而言，主要有混凝土防滲墻、截水槽回填粘土以及灌漿和高壓定向噴射灌漿構(gòu)筑防滲板墻等。在水庫大壩加固防滲下排施工過程中，可采取的措施有減壓井降壓導(dǎo)滲以及壩后蓋重壓滲透等。通常情況下，采用垂直防滲法的效果比較徹底，而且對(duì)大壩基礎(chǔ)滲漏問題有很好的處理效果，也是目前利用最多的一種形式。水庫除險(xiǎn)加固工程施工過程中，采用大壩防滲墻，不僅可以起到非常好的防滲效果，而且施工操作比較方便，能夠?qū)κ┕み^程進(jìn)行有效的管控。

2 水庫除險(xiǎn)加固工程大壩防滲墻應(yīng)用方案

2.1 工況概述

某待加固水庫，以灌溉為主，兼具防洪、發(fā)電以及供水，是一座中型水庫。該水庫除險(xiǎn)加固施工過程中，施工的主要內(nèi)容是大壩防滲墻與溢洪道改造建設(shè)。其中大壩壩頂寬度7m，屬含砂粉質(zhì)粘土墻壩；左岸與山體相連，右岸與溢洪道的泄洪閘邊墩相連。墻底延伸至弱風(fēng)化基巖深度超過1m，最大墻深達(dá)46m，采用C10型的塑性混凝土為墻體建筑材料，采用鉆劈法進(jìn)行鑿孔。壩址所在地區(qū)的地質(zhì)條件非常差，河床覆蓋含砂粉質(zhì)粘土以及砂卵石，整個(gè)壩基巖巖性是流紋熔結(jié)凝灰?guī)r，表層為強(qiáng)風(fēng)化巖體，以下是弱風(fēng)化巖體。

2.2 水庫大壩防滲墻施工方案

2.2.1 造 孔

劃分單元槽段：槽段劃分時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮擬建工程所在地的地質(zhì)條件、施工要求以及墻體的深度等因素。就該工程而言，原來的設(shè)計(jì)槽段12m長(zhǎng)，因原始基壩土質(zhì)差而將槽段長(zhǎng)度進(jìn)行了調(diào)整，及中對(duì)中長(zhǎng)度7m，槽段劃分成24個(gè)。混凝土導(dǎo)向槽以及施工平臺(tái)、防滲墻的軸線處在壩頂中間，為有效滿足防滲墻施工操作平臺(tái)的寬度要求，先降低壩頂高程，再制作防滲墻施工操作平臺(tái)。對(duì)于該防滲墻而言，其施工操作平臺(tái)的總寬度為11.14m，如圖1所示。

圖1 本工程防滲墻施工平臺(tái)橫剖面示意圖

施工過程中，用泥漿將孔壁穩(wěn)定住，并且懸浮巖屑，對(duì)孔底進(jìn)行沖洗。結(jié)合施工規(guī)范和要求，造孔固壁泥漿的性能指標(biāo)參考施工規(guī)范中的相關(guān)數(shù)據(jù)。本工程施工時(shí)，采用當(dāng)?shù)氐恼惩林谱髂酀{，即利用粘土與水進(jìn)行攪拌，放置于泥漿池中水化；或者是鉆孔與填粘土造漿同時(shí)進(jìn)行。除某槽段存在這輕微的漏漿問題，其余沒有明顯的坍孔。

利用鉆機(jī)進(jìn)行造孔：造孔時(shí)選用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行施工操作，主孔鉆進(jìn)、副孔劈打，每以個(gè)槽段均布設(shè)兩臺(tái)鉆機(jī)。受工程地質(zhì)條限制，造孔時(shí)應(yīng)當(dāng)配以空心長(zhǎng)鉆頭來提高其在粘土層中的鉆進(jìn)質(zhì)量和效率。該鉆頭切削力非常大，而且重心較穩(wěn)，能夠有效加快造孔速度，確保鉆孔垂直度，避免坍孔。孔位控制過程中，在防滲墻的軸線上，于左、右兩岸山坡上的適當(dāng)位置布置軸線控制點(diǎn)（半永久性）；在槽段上、下游兩側(cè)導(dǎo)向槽的上口頂面，布設(shè)單孔中心點(diǎn)，然后標(biāo)明孔號(hào)、孔位。實(shí)際施工過程中，隨時(shí)檢查造孔垂直度，特別是二期槽的接頭鉆孔操作過程中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)胤怕@速；基于相似三角形的方法對(duì)孔斜進(jìn)行測(cè)量，一旦孔斜較大，則需及時(shí)進(jìn)行糾偏，以免導(dǎo)致墻體底部位置出現(xiàn)不連續(xù)問題。

2.2.2 澆筑混凝土

澆筑混凝土?xí)r，采用的是直升導(dǎo)管法，管內(nèi)徑小于230mm，管壁的厚度為4mm，導(dǎo)管提升時(shí)，采用的是16t的汽車吊機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)。選用導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意與澆筑的混凝土強(qiáng)度及其面上升速度保持匹配，而且導(dǎo)管的施工安裝應(yīng)當(dāng)保持豎直，接頭位置的連接應(yīng)當(dāng)緊密，以不漏水為宜。同時(shí)，每一個(gè)根導(dǎo)管均應(yīng)當(dāng)布設(shè)在槽寬1/2位置。漏斗的容量應(yīng)當(dāng)滿足混凝土開澆封底、埋管1m以上的要求。按照傳統(tǒng)慣例，導(dǎo)管中應(yīng)當(dāng)布設(shè)適當(dāng)?shù)母羲颍陙淼慕?jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沒有隔水球的情況下，開澆混凝土更加的順利。基于此，澆筑混凝土?xí)r，在漏斗的底部位置加裝活板。混凝土自攪拌出料以后，用混凝土泵直接運(yùn)送至施工平臺(tái)儲(chǔ)料斗中，經(jīng)卸料槽流至導(dǎo)管漏斗中。澆筑混凝土的強(qiáng)度，以槽段中混凝土面上升速度2m/h左右為宜，其面高差不超過50cm。澆筑開始以后，及時(shí)測(cè)量槽中的混凝土頂面高程，并對(duì)混凝土量、上升高度之間是否吻合進(jìn)行核對(duì)。隨槽中的混凝土面不斷上升，每隔大約30min的時(shí)間測(cè)量一次，嚴(yán)格控制導(dǎo)管底口，不可從混凝土面上提出來。澆筑混凝土?xí)r，需對(duì)導(dǎo)管拆卸、澆筑情況做好記錄。在澆筑過程中，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，并且按規(guī)范抽取試樣。在澆注完成后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)將導(dǎo)管拔出來，徹底清理并沖洗導(dǎo)管、儲(chǔ)料斗以及漏斗等裝置，為下一槽利用做準(zhǔn)備。

3 防滲墻檢測(cè)結(jié)果分析

通過對(duì)水庫大壩混凝土防滲墻工程施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，大壩防滲墻成墻施工質(zhì)量檢驗(yàn)采取了現(xiàn)場(chǎng)檢查、取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，并進(jìn)行綜合檢驗(yàn)。通過開挖防滲墻探槽以及壓水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，對(duì)混凝土防滲墻鉆孔取芯進(jìn)行混凝土試塊抗壓強(qiáng)度以及滲透系數(shù)試驗(yàn)等指標(biāo)檢測(cè)，并且對(duì)防滲墻墻體施工質(zhì)量整體性進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)。經(jīng)過檢查和分析，設(shè)計(jì)的防滲墻最小厚度為40cm，防滲墻的墻體表面非常的平順，沒有蜂窩或者麻面等現(xiàn)象，而且接頭搭接應(yīng)確保其緊密性，避免出現(xiàn)縫隙，這樣墻體整體性就會(huì)非常的好。通過檢查所得的結(jié)果，均可有效滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

在現(xiàn)場(chǎng)滲透系數(shù)為4組，檢測(cè)的結(jié)果是4.3×10-7cm/s、4.3× 10-7cm/s以及7.6×10-7cm/s和2.05×10-7cm/s。鉆孔取芯共計(jì)三組，而且抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果為 3.4MPa、3.2MPa以及3.7MPa。這些檢測(cè)結(jié)果，完全可以有效滿足混凝土抗壓強(qiáng)度要求，即R28≥2.0MPa滲透系數(shù)K≤1×10-6cm/s的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)情況以及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行全面的分析，以確保水庫大壩混凝土防滲墻厚度、抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)等指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

總而言之，水庫除險(xiǎn)加固工程大壩防滲墻的應(yīng)用效果非常顯著，自本水庫大壩采用防滲墻施工技術(shù)進(jìn)行加固以來，已先后經(jīng)歷了多個(gè)汛期的實(shí)踐考驗(yàn)。從運(yùn)行管理來看，大壩原有的滲漏點(diǎn)已經(jīng)完全消失，防滲效果明顯；不僅實(shí)現(xiàn)了水庫除險(xiǎn)加固之目的，而且還能夠有效保證加固后的水庫正常運(yùn)行，充分發(fā)揮其綜合應(yīng)用效益。

[1]劉桂孫.塑性混泥土防滲墻在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2015（06）：47～49.

TV697.3

A

2095-2066（2016）24-0055-02

2016-8-10

劉建文（1993-），男，漢族，廣東清遠(yuǎn)人，助理工程師，大專，從事水利水電工程工作。