河道橡膠壩的滲漏防治

□宋守國

（汝州市水利局）

0 引言

當前河道治理工程中的橡膠壩建設，主要基于壩基存在的滲漏、滲透變形或涌水問題，以及河道流域橡膠壩壩體土質的透水性等要素，進行排水蓄水、壩體滲流狀況的分析，并提出壩區防滲墻、橡膠壩滲漏加固裝置的建構對策。其中汝州市北汝河1號橡膠壩場區地下水為第四系松散層孔隙潛水，卵石混合上地層為主要含水層，勘探期間灘地地下水埋深一般為0.20～1.50 m。灘地及河床段地下水與地表水聯通，一般豐水期河水補給地下水，枯水期地下水補給河水。該區卵礫類地層厚度較大，力學強度較高，允許承載力建議值300～350 kPa。各壩址區壩基第②層強度較高，無軟弱下臥層，在清除表層的人工采砂堆積物后可采用天然地基，但應采取適當防滲、抗沖刷措施。

1 河道壩體工程的地質條件與橡膠壩設計規范

1.1 河道橡膠壩壩體的工程建設與地質狀況

文章以汝州市北汝河河道橡膠壩作為研究案例，北汝河橡膠壩作為具有防洪、灌溉的綜合性水資源調控設施，其在二期壩體加固設計時，對原有壩基、溢洪道等作出加固。汝州市北汝河1號橡膠壩場區地下水為第四系松散層孔隙潛水，卵石混合上地層為主要含水層，勘探期間灘地地下水埋深一般為0.20～1.50 m。灘地及河床段地下水與地表水聯通。該區卵礫類地層厚度較大，力學強度較高，允許承載力建議值300～350 kPa。各壩址區壩基第②層強度較高，無軟弱下臥層，在清除表層的人工采砂堆積物后可采用天然地基，但應采取適當防滲、抗沖刷措施。河道長期沖刷、浸泡情況下易出現泥化，不穩定巖體受到水動力沖擊易發生裂縫、切穿等問題，這表明原有壩體的透水性較強，壩基、壩肩等主體結構需進行防滲漏加固處理。

1.2 橡膠壩整體設計規范

根據北汝河河道橡膠壩的改造與運行要求，重新進行橡膠壩壩高、混凝土中墩高度、壩袋內壓比等的設計，選擇橡膠壩類型為注水型橡膠壩。1 號橡膠壩共6 跨，單跨凈長78.50 m，壩高2.50 m，內壓比1.35，單跨充水量763 m3，橡膠壩段總長476.00 m，蓄水高度2.90 m；回水長度1 000 m，蓄水量70萬m3，壩袋使用螺栓壓板完成錨固操作。

其中橡膠壩底板結構采取鋼筋混凝土，底板高程高于河床0.50 m，滿足蓄水、排水泄洪的使用需求。壩袋內縱向、徑向抗拉強度分別為450 kN/m、900 kN/m，安全強度系數為8.00、內壓比1.25。河道及兩岸包括亞砂土巖、砂質泥巖和黏土巖等土層，其透水性好、抗沖刷能力弱，因而橡膠壩注水時需始終保持壩頂在溢流狀態下，來作為蓄水、排水泄洪過程中的防滲補充，減少由于土壤滲透產生的壩體破壞問題。

2 河道橡膠壩存在的滲漏問題分析

2.1 河道壩體、壩基存在的主要滲漏問題

當前北汝河河道橡膠壩面臨的地質工程問題，通常包含有壩體滲透變形、壩基滲漏、地震液化、基坑涌水等。與橡膠壩相連河道水域的土質結構，為第四系地貌全新統沖積細砂質巖，砂礫巖石層下部為黏土巖、泥質砂巖層，河床為砂卵石夾淤泥所覆蓋，可以當做隔水層來保證防滲。在壩體滲漏大于土壤防滲指標情況下，則會由于蓄水或地下水位升高，而發生滲流破壞與變形現象。多層演示的細顆粒土質結構，很容易受到水動力沖刷、管涌、流土的作用影響，使壩體出現滲透變形問題。

其中壩基使用砂礫巖石顆粒構筑，通常由第五系地貌礫石群組成，砂礫直徑約為2～5 mm、土質顆粒不均勻系數Cu 80，壩內蓄水后將迅速形成沿水流方向的滲漏通道。而壩基在蓄水及泄洪中的滲漏問題產生，則往往由巖石性質、人工開挖或填土，以及地下水位沖擊而形成涌流砂產生，夏秋豐水季節地下水位高于壩基，河道施工過程中基坑涌砂、涌水情況嚴重。

2.2 河道橡膠壩出現的滲漏問題

2.2.1 橡膠壩滲漏規律的檢測

為減少正常河道蓄水所帶來的干擾影響，文章采取橡膠壩袋注水檢測的方式，對壩袋泄水后的滲漏情況作出檢測分析。其中3孔橡膠壩共存在2個混凝土中墩，在壩袋南北孔正常運行期間內補水，觀測不同壩袋一段時間內高度的變化情況（觀測時長兩個月為最佳）。

2.2.2 壩袋外觀檢查和漏水原因排查

2017年10月，汝州北汝河河道管理所、工程管理單位與壩袋廠家等，對工程建設的壩袋外觀作出例行檢查，得出壩袋外露部分無破損、漏水問題。而壩袋觸水區域、底部壓板和混凝土中墩等，也無明顯的水位變化、滲漏現象，其中壩袋底部迎水面存在著20～30 cm 高度的水草。北邊孔壩袋補水后高度由2.25 m 升高至2.70 m，南邊孔壩袋補水后高度升高趨勢較小，水位差為0.18 m。這表明北汝河河道橡膠壩壩袋北邊孔，出現的滲漏問題最為嚴重、中孔較穩定，南邊孔也有一定程度滲漏，且滲漏水量與當下氣溫呈現反比例關系。

因而可以判定壩袋壓板處、非擋水部位，以及充泄水閘閥不存在漏水情況，壩袋下部2 個混凝土中墩也不漏水，充水池水位變化狀況不明顯。初步認定為，北邊孔橡膠壩壩袋的滲漏問題嚴重，且低溫時段滲漏的現象更加明顯，分析可能是壩袋螺栓破損、錨固受熱脹冷縮撕裂，或者壩袋底部墊片漏水，而造成壩袋注水后在上、下游產生滲漏點狀況。

3 河道橡膠壩的滲漏防治處理方案研究

3.1 河道壩體防滲處理對策

河道橡膠壩壩區采取“水平防滲+垂直防滲”相結合方式，對橡膠壩區域地質條件做下防滲處理，通常包含庫底防滲、庫岸護坡防滲等內容。其中壩體使用垂直防滲模式，設置鋼筋混凝土防滲墻，防滲應與相對隔水層深度保持平齊。而在橡膠壩區水平防滲方面，選取鋼筋混凝土、土工膜和黏土毯等防滲技術，以及厚度5 mm的膨潤土防水毯，進行河道壩肩、壩底防滲層的設計，還要在防水毯上回填并壓實2 cm的厚素土，然后將一定厚度無紡布放于素土作為過濾層，以避免石籠護墊對黏土毯、防水毯等的穿刺作用。

而對于橡膠壩河岸的防滲操作，則需要圍繞河道漿砌石護岸、景觀平臺等進行加固處理，漿砌石護坡混凝土配合比為砂（1.08）∶中石（0.81）∶小石（1.21），護岸防滲墻已完成區域使用面板防護，面板頂部與防水毯形成錨固固定，寬度為0.40 m。景觀親水平臺與庫岸防滲結構層形成連接，高度應高于地表水位0.50 m以上。通過河道壩體、壩肩防滲之間的互相結合，構建起封閉式的橡膠壩防滲漏體系。

3.2 橡膠壩防滲漏處理對策

橡膠壩壩基、壩袋等的防滲漏處理，要根據不同區域所在的地質條件、滲漏情況，進行橡膠壩防滲漏方案的制定。針對北邊孔橡膠壩壩袋出現的滲漏問題，依照壩基擋水高度3.00 m、壩袋內壓比1.25，以及壩底壓板高程高于河床0.20 m 的要求，用高壓噴射灌漿方法，進行橡膠壩縱剖防滲面的垂直加固工作，同時對鋼筋混凝土防滲墻作出清理。隨后開始壩袋供水管道、墊片和壓板等重點位置的安裝作業，進行壩袋錨固螺栓緊固、壓板更換、清理壓板螺栓、錨固槽，完成壓板安裝后使用砂漿抹平。最后將完成安裝設置的壩袋注水，24 h后觀察壩袋高度、是否存在漏水點等狀況，從而實現橡膠壩蓄水、排水泄洪的養護工作。

4 結語

利用橡膠壩來實現河床防滲漏處理，需要根據《橡膠壩技術設計規范（SL227-98）》，圍繞河床高程、橡膠壩底板、壩袋注水等，進行河道內橡膠壩整體結構的設計。通過采取相應的壩基加固、邊坡支護措施，以及橡膠壩基、壩袋滲漏的檢測與加固工作，能夠完成河道近于地表壩體、壩基及橡膠壩隱患等的防滲加固工作。