那板水庫除險加固工程大壩防滲處理方案選擇

唐 思

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

那板水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、城鎮供水等綜合利用的水利工程。現狀水庫樞紐工程包括大壩（1 座）、溢洪道（1 座）、1#灌溉發電輸水設施、2#發電放空輸水設施、電站等。

那板水庫總庫容為8.28億m3，屬大（2）型水庫，采用設計洪水標準為500 年一遇洪水設計，5000 年一遇洪水校核；消能防沖按50年一遇洪水設計。相應的正常蓄水位為220.57 m，設計洪水位為227.98 m，校核洪水位為229.68 m，死水位為209.57 m。水庫工程等別為Ⅱ等，主要建筑物的級別為2級。

2 大壩防滲加固的必要性

待加固大壩壩體填土壓實度和心墻滲透系數未滿足規范要求；大壩計算最大滲透比降大于相應土層的允許比降，存在滲透破壞或排水淤堵失效的可能；大壩滲漏量較大；大壩外坡腳排水棱體外拱開裂、風化，局部出現松動、沉陷架空；電站尾水長期淹沒壩腳排水棱體，壩體排水不暢，對壩坡穩定不利。因此有必要對大壩進行防滲加固。

3 大壩防滲加固設計

3.1 大壩防滲方案比選

由于水平防滲方案需放空水庫，并在圍堰保護下進行施工，增加了圍堰的工程量，施工較困難，經濟上不合理，故本次除險加固的防滲加固設計采取垂直防滲方案。

防滲加固設計方案選擇工程中常見的“塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿”和“高壓旋噴灌漿+帷幕灌漿”兩種型式進行比較。

3.1.1 方案一：塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿

塑性混凝土防滲墻沿壩軸線布置，防滲墻穿過壩基覆蓋層，并嵌入強風化巖層1.0 m。防滲墻長329.3 m，最大墻深57.7 m。塑性混凝土防滲墻厚0.8 m，抗滲等級W6，允許滲透坡降[J]=60～80。

考慮到壩基及壩肩巖層透水性較大，壩腳常年有滲漏現象，也存在集中冒水點，因此對壩肩和壩基全線進行帷幕灌漿。帷幕灌漿沿防滲墻軸線布置，灌漿線總長363.3 m，最大孔深70.7 m。其中右壩肩和壩體部分采用單排帷幕灌漿，灌漿線長305.6 m；左壩肩由于靠近溢洪道出口，基礎為強風化砂巖，透水性較強，本次設計采用雙排帷幕灌漿，灌漿線長57.7 m。根據本工程的大壩基礎相對不透水層較深，根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），并參考類似工程，初步選定帷幕灌漿孔距為1.5 m，采用懸掛式帷幕，深度采用0.7倍水頭取值。

3.1.2 方案二：高壓旋噴灌漿＋帷幕灌漿

壩體及全風化下線以上壩基范圍進行高壓旋噴灌漿，壩肩和壩基全風化線以下一定范圍進行帷幕灌漿。高噴與帷幕灌漿孔沿壩軸線方向布置，旋噴灌漿孔在大壩壩高不小于30 m 范圍采用雙排布置，大壩壩高＜30 m 范圍及壩肩采用單排布置；帷幕灌漿為單排布置。高壓旋噴灌漿總長329.3 m（其中單排布置長116.5 m，雙排布置長212.8 m），帷幕灌漿總長363.3 m。高壓旋噴灌漿最大孔深57.7 m，高壓噴射灌漿孔距需確保鉆孔在規范允許孔斜范圍內孔底灌漿能有效搭接，從而保證防滲效果，根據本工程實際情況并參考類似工程，初步選定高壓旋噴灌漿孔孔距為0.7 m，帷幕灌漿孔距為2.1 m，根據本工程的大壩基礎相對不透水層較深，并參考類似工程，初步選定帷幕灌漿采用懸掛式帷幕，深度采用0.7倍水頭取值。

3.1.3 方案比較

方案一和方案二的工程投資分別為3615.2萬元、3854.4萬元，方案一工程投資比方案二少239.2萬元。

大壩心墻填筑材料為含礫砂質粘土，壩殼填筑材料為碎石土，強風化壩基以砂巖為主。最大壩高59 m。兩種方案均適用于本工程的防滲加固。經計算，兩方案的大壩滲流及壩坡抗滑穩定均滿足規范要求。

塑性混凝土防滲墻方案的優點是投資較少、技術安全可靠性高、防滲效果好，結合本工程大壩現狀問題，塑性混凝土防滲墻方案可較為徹底解決大壩存在的上述問題，其缺點是施工速度較慢，施工周期較長。

高壓旋噴灌漿方案的優點是施工速度較快，施工周期較短。缺點是投資較大，當防滲墻深度較大時，由于鉆孔偏斜旋噴墻下部容易開岔，施工質量不容易控制，目前尚無較好的檢查旋噴墻體下部是否連續的方法，因此無論防滲可靠性或使用年限均不如混凝土防滲墻。

根據廣西大型水庫土石壩除險加固設計的施工經驗，塑性混凝土防滲墻已得到普遍應用，如已施工完成的大型水庫：百色市澄碧河水庫、貴港市六陳水庫、貴港市達開水庫等工程，均采用了塑性混凝土防滲墻技術，技術比較成熟，可靠性高，防滲效果較好。綜合分析，推薦采用方案一，即“塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿”方案。

3.2 防滲墻布置方案的比選

根據大壩防滲方案比選結果，本工程采用“塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿”方案。本階段需對防滲墻的布置方案做進一步比選。

根據本次收集到的原設計資料，黏土心墻設計頂高程為226.37 m，頂寬4.8 m，上、下游坡比分別為1∶0.2、1∶0.26，心墻上下游放坡至185.00 m高程后，兩側再向上、下游分別延伸12.0 m、13.0 m，最后以1∶0.57分別向上、下游放坡至心墻壩基。根據本次地質鉆孔揭露，大壩壩頂及外坡雖進行過培厚加固，但鉆孔均未揭露明顯的分層界線，判斷原填筑材料與培厚土料性狀相同。因此，防滲墻的軸線布置可結合粘土心墻布置在原軸線位置和布置在現狀壩頂軸線位置進行比較。

原心墻軸線布置方案的優點是在原粘土心墻內新建防滲墻，充分利用了原黏土心墻的防滲作用，增強大壩的整體防滲效果；缺點是由于原大壩培厚加高在下游壩坡進行，導致防滲中心線偏向上游，在上游壩坡填筑防滲墻施工平臺的工程量較大。此外，根據本次地質鉆孔，原黏土心墻上部的壩體填筑材料與培厚土料性狀相同，滲透系數較大。因此，原黏土心墻上部土料的防滲效果較差，需重新填筑上部黏土防滲斜墻與壩頂防浪墻結合才能達到防滲需要高程。

現狀大壩軸線布置方案的優點是可以在現狀大壩頂部施工防滲墻，施工平臺施工較簡單、方便，不需要拆除重建壩頂上部黏土斜墻；缺點是上部新建防滲墻位于原心墻之外，新建心墻與與原心墻位置不能完全結合。

圖1 那板水庫典型橫斷面圖（推薦方案）

經復核計算，兩個防滲墻位置方案下的滲流穩定均能滿足要求，浸潤線相差甚小。因此，從方便施工和節省投資考慮，推薦采用在現狀大壩軸線的防滲墻布置方案（見圖1）。

4 結語

那板水庫除險加固工程的實施將有利于排除工程安全隱患，使工程綜合效益充分發揮，為地區經濟發展和社會穩定提供安全保障，水庫除險加固非常必要，也十分緊迫。本文結合那板水庫實際情況，進行方案比較、分析后，推薦大壩的防滲加固方案為：現狀大壩軸線位置的塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿方案。