龍王山水庫除險加固滲流效果分析

方 涓

(江蘇天源建設集團有限公司，江蘇 淮安 211700)

1 工程概況

盱眙縣龍王山水庫位于盱眙縣中部丘陵山區，維橋河中游，穆店鄉境內，于1976年5月建成，該水庫主要包括主壩、溢洪閘、灌溉涵洞等主體工程。水庫設計集水面積196.6km2，總庫容約9099萬m3，興利庫容為3748萬m3，主要發揮著防洪、農田灌溉、地區供水、水產養殖等功能，屬于中型水庫，設計灌溉面積為8933.33hm2，實際灌溉面積僅為6666.67 hm2。龍王山水庫大壩設計斷面壩體和壩基材料滲透系數詳見表1。

表1 龍王山水庫大壩設計斷面壩體和壩基材料滲透系數

2 防滲加固方案

盱眙縣龍王山水庫除險加固工程建設任務為：對大壩壩體進行防滲處理，拆除并重建大壩迎水面的擋浪墻及護坡，并在背水面重新設置反濾設施與排水設施；拆除重建溢洪閘下游的翼墻與海漫，將溢洪閘下游的跌水坡重新維修并加固處理；將東西輸水涵洞拆除后重建；工程設計洪水標準50a一遇，校核洪水標準1000a一遇。

2.1 大壩加固工程

采用多頭小直徑水泥土攪拌樁垂直防滲的方式處理大壩樁號0+250-2+600段的壩體并增設排滲處理措施，截滲墻墻頂設計高程值為34.9m，設計底高程值為18.9-28.9m，截滲墻厚0.26m，并通過10%水泥土回填截滲墻和穿壩涵洞的接頭處。拆除并重建漿砌石擋浪墻，墻頂和墻底設計高程分別為37.7m和35.4m。對樁號0+200-2+500段的大壩迎水面護坡高程30.63m以上段的現有塊石護坡全部拆除并整平坡面，由下向上鋪設厚度0.1m的黃砂墊層，并按350g/m2的使用量鋪設一層土工布，對于高程在30.63m以下的護坡段用厚度0.8m的水下拋石護砌。

在水庫大壩背水坡0+200-1+800標段增設貼坡反濾排層，排水層頂高程為31.00-29.00m，反濾排層的設置直至壩腳。貼坡反濾層由上至下分別為：厚0.05m的黃砂+1層土工布(350g/m2)+厚0.1m的碎石層+厚0.2m的漿砌層。同時將漿砌石導滲排水溝設置在設計樁號2+000-2+600段的壩腳處，并將所設置的導滲排水溝和原排水溝連接。在大壩頂新建長*寬為2300m×5.0m的瀝青混凝土路面，瀝青混凝土層和碎石底基層厚度分別為0.07 m和，多孔隙水泥穩定碎石基層厚0.1m。

2.2 溢洪道維修加固

將溢洪道下游末端的翼墻和下游海漫段護坡拆除重建，并將溢洪閘下游跌水坡進行維修加固處理。所重建的溢洪道下游末端翼墻底板面設計高程21.8m，翼墻后填土設計高程為28.7m，翼墻結構按照鋼筋混凝土扶壁式結構設計。拆建溢洪道下游海漫段護坡長63.0m，前10.0m采用漿砌塊石護砌，漿砌石厚0.3m，下墊厚0.1m碎石墊層，后53.0m采用干砌塊石進行護砌，干砌塊石厚0.3m，下墊厚0.1m碎石墊層。鑿除溢洪閘下游跌水坡表面碳化混凝土，厚約10cm，表面鋪設一層直徑φ5mm的鋼筋網，現澆厚10cm的C20鋼筋混凝土。

2.3 東、西放水涵洞拆建

采用1孔鋼筋混凝土箱涵結構將原址東、西兩座放水涵洞拆除重建，斷面設計尺寸應為長*寬1.5×1.5m，各配鑄鐵閘門、啟閉機1臺套。順水流方向總長47.6m，上游設長8.0m的鋼筋混凝土防滲鋪蓋，下游設長10m鋼筋混凝土消力池，后接長16m漿砌石海漫。進、出口翼墻均采用漿砌塊石重力式擋土墻。

3 加固后滲流效果分析

通過3個方面進行龍王山水庫出現加固工程在防滲堵漏措施及配套性工程施工后大壩初期運行情況及實際運行效果的分析。

3.1 滲透系數

根據本水庫除險加固大壩的實際運行情況，在對大壩進行高壓灌漿加固處理后，整個工程的運行基本處于穩定狀態。大壩防滲心墻滲透系數取值在6.1×10-7cm/s-9.5×10-7cm/s范圍內，將這一取值區間與《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-1999)相比可以發現，本水庫除險加固大壩屬于微透水-極微透水狀態[1]，也表明大壩防滲加固效果較好，基本達到設計標準。根據本水庫除險加固大壩防滲單元質量等級結果評定，大壩防滲單元工程質量合格率均為100%，優良率在63.6%-100之間。

3.2 橫斷面水位線

通過分析水庫除險加固大壩防滲漏處理后橫斷面水位線，可以將大壩內部測壓管實測水位線數據采用直方圖予以直觀表示，通過分析不同水位狀態下庫水位橫斷面情況以及同一觀測時間內不同觀測水位情況發現，本水庫除險加固工程大壩各觀測點的水位均比大壩庫水位低，見圖1，圖中橫軸表示觀測時間，縱軸為水位，且各觀測點水位變動趨勢較為平緩，也與庫水位變動趨勢較為吻合，符合設計及相關規范的要求，也充分說明，本工程大壩水位過程線變動趨穩定，不存在任何突變的跡象[2]。

圖1 水庫除險加固工程大壩各觀測點的水位

以上分析表明龍王山水庫除險加固大壩經滲流處理后整個大壩滲流符合設計規律，且大壩滲流較為穩定，運行正常。

3.3 大壩壩體斷面對比

通過有限元軟件繪制水庫除險加固工程大壩斷面曲線圖，并分析整個斷面2019年8月18日的實際浸潤線結果表明，在正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位下，大壩壩體出逸滲透坡降從加固前的0.161、0.154和0.176分別增大至加固處理后的0.167、0.171和0.183，導致出逸段滲透坡降增大的原因主要在于下游坡腳處增設的排水溝水頭存在較大趨勢的變化以及下游干砌石貼坡的修建，所以，大壩發生滲透破壞的可能性較小。

在正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位下，下游壩坡加固后的出逸點高程分別減小0.18m、0.20m和0.32m，僅在排水溝底部存在出逸現象，且正常蓄水位所對應的浸潤面高度平均降低0.13m，在總水頭中僅占比4.3%，所以，防滲加固措施實施后對降低壩段浸潤面效果顯著。

在正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位下，大壩混凝土面板東西側水頭減小0.20m、0.29m和0.38m，黏土防滲墻東西側水頭減小0.34m、0.30m和0.31m，水頭降低幅度較大，防滲效果明顯。所以，當庫水位不同時，水庫除險加固大壩混凝土面板和黏土防滲墻灌漿防滲加固效果具有較強的防滲作用，從而使加固前壩體滲漏嚴重的問題得到緩解，壩體抗滲性能和滲透穩定性均顯著改善，壩體抗水頭滲透的整體性能提升。對于庫水位較低的情況下，大壩混凝土面板防滲效果較差，通過灌漿防滲墻的建設使結構防滲效果增強，對于高水位情況下，混凝土面板和黏土灌漿防滲墻可以發揮聯合防滲作用[3]。

4 結 論

文章對龍王山水庫除險加固大壩壩體防滲漏加固效果進行了對比分析，并借助信息化的方式對大壩防滲漏運行效果進行了監測和分析，結果表明，大壩加固防滲處理效果達到了設計及相關規范要求，且分析結果表明，大壩防滲心墻滲透系數顯著提升，也達到了相關規范所規定的微透水-極微透水等級。龍王山水庫除險加固大壩滲流加固處理后，大壩整體滲流更加具備規律性和穩定性，整個大壩運行過程也趨于正常。通過分析大壩實際浸潤線，并將其與設計值進行比較表明，其取值與設計要求也更為相符，從不同側面表明了大壩內部滲流已基本趨于穩定狀態。