王家坎水庫除險加固后的大壩滲流效果分析

吳洪兵

(山東省巨野縣水務局，山東 菏澤 274900)

0 前 言

王家坎水庫位于遼寧省海城市八里河，該水庫距離海城市城區10km，且位于幾大高速公路網的交匯處，距離沈大高速20km，丹錫高速2km。王家坎水庫的溢洪道對于海英公路以及右側山體也造成了嚴重的沖刷，并對海英公路的路基以及右側的山體的穩定性造成了嚴重威脅，客觀上也需要進一步加強對于該水庫進行加固處理，以更好的預防大壩溢洪道對周邊所形成的潛在風險。從水庫所處的居住環境來看，王家坎水庫的下游存在有四個鄉鎮，八里、毛祁、西柳、中小等四個鄉鎮，水庫下游合計約有75個行政村、約11萬人口，約有2940hm2良田，其水庫的安全是確保下游人民生命財產安全的重要保障。需要通過對王家坎水庫進行除險加固防滲漏處理，以應對可能存在的重要水庫安全風險[1]。

1 工程概況

王家坎水庫始建于1958年，壩長525m，壩頂寬6m，最大壩高為18m，整個水庫為黏土斜墻壩。該大壩上游壩坡以及下游壩坡比例分別為1∶3.5和1∶3，整個水庫工程設計的最大泄流量為6m3/s，進口底高程為99 m，整個大壩的溢洪道設置在左岸，為開敞式溢洪，且為無閘門控制。該工程的整個堰頂高程106.2 m，堰寬22 m，最大泄流量378.4m3/s，水庫設計總庫容為1706.62×104m3。

王家坎水庫大壩處于年久失修的狀態，原有的設計已經不能滿足當前最新的水利防洪要求。當前，整個王家坎水庫控制流域的面積為62km2，且是按照100a一遇的洪水來進行設計，從水庫的等級來看，屬于中等級別的水庫。并且近年來，該水庫的大壩已經開始呈現滲漏的傾向，這主要是因為原有大壩在施工合攏段時未設置水平的防滲，從而導致壩基部開始出現漏水[2-4]。為提升大壩的防洪防滲水平，進一步對溢洪道以及輸水洞等病險問題進行根除，需要對整個大壩水庫進行加固處理，以應對可能出現的險情。

2 基于防滲流的大壩除險加固工程實施

2.1 基于防滲流的大壩高壓定噴灌漿技術

為了更好的提升王家坎水庫的防滲漏安全等級，本工程采用高壓定噴灌漿技術來對大壩進行實施防滲處理，從而確保大壩的運行安全。在整個工程過程中，將整個大壩的處理過程布置為兩排灌漿孔，高壓定噴灌漿的處理在壩頂進行[5-7]。其主要的施工工藝如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程圖

在實際的壩體高壓噴射灌漿施工過程中，設置第一排灌漿孔布置范圍從0+000—0+525m，底部深入到基巖內1.0m，頂部高程至校核洪水位。第二排灌漿孔布置的范圍為0+100—0+450m，其底部深入到基巖內的深度也同樣為1.0m，頂部高程也為98m。

2.2 大壩高壓定噴灌漿工程的實施檢測

整個大壩的壩體實施高壓孔沿防滲軸線布置后，可以分為I和II孔進行施工，通過每10個孔選取一個I序孔作為先導孔，通過鉆進中采取巖心，設置1.8m的孔距，確保第二個試驗段有3個孔孔距1.2m，2個孔孔距為1.5m。對整個大壩的壩體實施高壓定噴灌漿工程后，在設計、監理、施工等單位的聯合配合下，針對與施工高噴灌漿施工技術所需要的技術標準進行對比，并對整個大壩防滲單位的施工單元工程進行檢驗，工程全部確保符合施工質量的要求，如表1所示。

3 除險加固的大壩滲流效果分析

王家坎水庫的在實施防滲漏工程以及相應的配套工程施工后，該大壩的滲流效果進行檢驗。文章通過對該大壩的初期運行情況分析，并通過三個方面來進行檢驗其實際的運行效果。

3.1 工程運行滲透系數情況

從大壩初期的運行情況可以看出，針對大壩實施高壓灌漿防滲工程后，整個工程的運行基本發揮出實際的運行水平。通過對壩下的滲流量進行觀察可知，大壩防滲心墻滲透系數為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個指標與水利水電地質勘察規范(GB50287-99)進行對比可知，這屬于微透水-極微透水級別，其整個大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達到了設計標準。

表1 大壩防滲單元工程已完工程分部及單元質量等級評定統計表

3.2 橫斷面水位線對比分析

通過對大壩防滲漏處理后的橫斷面顯示對比分析可知，整個大壩內部的測壓管的實際觀測數據通過直方圖的形式進行展示如圖2所示。

圖2 橫斷面顯示對比柱狀圖

從圖2中可以看出，整個大壩不同部位的庫水位的橫斷面的顯示對比柱狀圖。

通過對以上橫斷面顯示對比狀態圖的各種水位顯示狀態可知，對所有觀測點的同一時間內的觀測水位情況進行分析可知，整個大壩各個觀測點的水位均低于大壩的庫水位，且設計范圍取得符合設計的標準。如圖3所示。

圖3 水位過程線分析圖

從圖3中也可以看出，從2012年6月10日—2012年6月18日，整個庫水位、繞壩體、0+250、0+380兩個斷面的9個測點的水位變化情況繪制成水位過程的分析圖。圖中以橫軸為時間，縱軸為各測點位，從圖中的各個測水位的水位均小于庫水位，并同庫水位同時產生相應的變化。這充分說明了水位過程線變化比較穩定，且并不存在突變的情況。

從以上也可以充分說明，王家坎水庫的大壩經過滲流加固后，整個大壩的滲流符合規律，且大壩的滲流穩定，整個大壩的運行也較為正常。

3.3 大壩壩體斷面對比分析

從壩體斷面為例，通過對大壩的斷面進行分析，用計算機的防滲繪制相應斷面曲線圖，并將整個斷面2012年6月15日的實際浸潤線進行分析，對整個壩體的橫斷面分析匯總如下圖4所示的曲線，如下所示。

圖4 斷面分析圖

從圖4可以看出，整個斷面分析圖如上所示，整個斷面的分析以橫軸為壩軸距，縱坐標為高程值，并通過繪制如上所示的實際浸潤線，通過與設計的值進行對比分析可知，這與實際的設計要求比較符合，這表明整個壩體內部的滲流處于基本穩定的狀態。

4 結 論

文章對王家坎水庫大壩壩體進行防滲漏加固，并采用高壓定噴灌漿技術進行處理，在實際的工程過程中，針對大壩的滲漏加固采取了特殊的施工手段，并借助信息化的方式對整個大壩的防滲漏進行監測。通過檢測表明，本工程的加固防滲漏效果達到了設計的標準，通過分析可知，大壩防滲心墻滲透系數為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個指標與水利水電地質勘察規范(GB50287-99)進行對比可知，這屬于微透水-極微透水級別，整個大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達到了設計標準。王家坎水庫的大壩經過滲流加固后，整個大壩的滲流符合規律，且大壩的滲流穩定，整個大壩的運行也較為正常。通過繪制實際浸潤線，通過與設計的值進行對比分析可知，這與實際的設計要求比較符合，這表明整個壩體內部的滲流處于基本穩定的狀態。