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(shè)計研究院有限責(zé)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(fā)電、城鎮(zhèn)供水等綜合利用的水利工程。現(xiàn)狀水庫樞紐工程包括大壩（1 座）、溢洪道（1 座）、1#灌溉發(fā)電輸水設(shè)施、2#發(fā)電放空輸水設(shè)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(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 年一遇洪水設(shè)計，5000 年一遇洪水校核；消能防沖按50年一遇洪水設(shè)計。相應(yīng)的正常蓄水位為220.57 m，設(shè)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(shù)未滿足規(guī)范要求；大壩計算最大滲透比降大于相應(yīng)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(fēng)化，局部出現(xiàn)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(wěn)定不利。因此有必要對大壩進(jìn)行防滲加固。

3 大壩防滲加固設(shè)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(hù)下進(jìn)行施工，增加了圍堰的工程量，施工較困難，經(jīng)濟(jì)上不合理，故本次除險加固的防滲加固設(shè)計采取垂直防滲方案。

防滲加固設(shè)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(jìn)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(fēng)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?jié)B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(xiàn)象，也存在集中冒水點，因此對壩肩和壩基全線進(jìn)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(chǔ)為強風(fēng)化砂巖，透水性較強，本次設(shè)計采用雙排帷幕灌漿，灌漿線長57.7 m。根據(jù)本工程的大壩基礎(chǔ)相對不透水層較深，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)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(fēng)化下線以上壩基范圍進(jìn)行高壓旋噴灌漿，壩肩和壩基全風(fēng)化線以下一定范圍進(jìn)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(guī)范允許孔斜范圍內(nèi)孔底灌漿能有效搭接，從而保證防滲效果，根據(jù)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(jù)本工程的大壩基礎(chǔ)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(zhì)粘土，壩殼填筑材料為碎石土，強風(fēng)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(jīng)計算，兩方案的大壩滲流及壩坡抗滑穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

塑性混凝土防滲墻方案的優(yōu)點是投資較少、技術(shù)安全可靠性高、防滲效果好，結(jié)合本工程大壩現(xiàn)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(yōu)點是施工速度較快，施工周期較短。缺點是投資較大，當(dāng)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(zhì)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(xù)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(jù)廣西大型水庫土石壩除險加固設(shè)計的施工經(jīng)驗，塑性混凝土防滲墻已得到普遍應(yīng)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(dá)開水庫等工程，均采用了塑性混凝土防滲墻技術(shù)，技術(shù)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(jù)大壩防滲方案比選結(jié)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(jìn)一步比選。

根據(jù)本次收集到的原設(shè)計資料，黏土心墻設(shè)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(cè)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(jù)本次地質(zhì)鉆孔揭露，大壩壩頂及外坡雖進(jìn)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(jié)合粘土心墻布置在原軸線位置和布置在現(xiàn)狀壩頂軸線位置進(jìn)行比較。

原心墻軸線布置方案的優(yōu)點是在原粘土心墻內(nèi)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(jìn)行，導(dǎo)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(jù)本次地質(zhì)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(shù)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(jié)合才能達(dá)到防滲需要高程。

現(xiàn)狀大壩軸線布置方案的優(yōu)點是可以在現(xiàn)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(jié)合。

圖1 那板水庫典型橫斷面圖（推薦方案）

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

4 結(jié)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(fā)揮，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)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(jié)合那板水庫實際情況，進(jìn)行方案比較、分析后，推薦大壩的防滲加固方案為：現(xiàn)狀大壩軸線位置的塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿方案。