山溝坪水庫的防滲處理方案

吳浩雪

(南靖縣水利局水利水電工程建設(shè)與管理股，福建 漳州 363600)

1 水庫大壩防滲工程情況

南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩于1975年12月正式投入使用，主河道長1.28 km，河道坡降為15%，參照《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》中SL258-2000對于大壩防滲等級規(guī)定,將南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩安全評為C級。由于其建設(shè)時間較早，相關(guān)維修制度及維修記錄管理不完善，結(jié)合其設(shè)計報告審查，大壩壩基廣泛覆蓋全風(fēng)化花崗巖,全風(fēng)化花崗巖為弱透水性，可視為壩基滿足防滲要求。

2 水庫大壩防滲設(shè)計中常用技術(shù)

2.1 防滲帷幕技術(shù)

防滲帷幕技術(shù)是指在水庫大壩上形成了一道類似帷幕的阻水防滲帶，該技術(shù)施工時為保障實際應(yīng)用效果，應(yīng)提高完工質(zhì)量，盡量降低重復(fù)處理，避免出現(xiàn)防滲失效的情況。一般來說，防滲帷幕要深入到大壩底部不透水基層往下5～10 m左右的位置，若施工深度過低，雖然能夠在短時間起到防滲效果，但就長遠(yuǎn)應(yīng)用而言，其施工質(zhì)量難以支持長時間的水壓沖擊，無法發(fā)揮水庫大壩的長期防滲應(yīng)用，出現(xiàn)節(jié)點滲漏現(xiàn)象。除此之外，在實際進(jìn)行防滲墻搭接施工的過程中，為保障整體施工質(zhì)量，一方面，要確保機(jī)架和鉆桿垂直，垂直偏差要控制在1.50%以下，另一方面，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求控制噴漿量以及攪拌提升的速度。實際施工環(huán)節(jié)，根據(jù)滲漏情況的不同，可以制定相應(yīng)的前期規(guī)劃，在考慮到工程預(yù)算成本的情況下，進(jìn)行防滲帷幕組合，采用雙排、三排等多樣化的施工工藝，保證水庫大壩防滲效果。

2.2 雙液灌漿技術(shù)

水庫大壩防滲施工中，雙液灌漿技術(shù)是一種較為常見的處理技術(shù)，其成本低廉、工藝簡單、實用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各種水利工程中。在完成大壩主干作業(yè)后，配置灌漿漿液，并利用管道系統(tǒng)將漿液輸入滲漏區(qū)域中，形成較為結(jié)實大壩防滲區(qū)域，集合雙液注漿加固技術(shù)能有效提高工程穩(wěn)定性，如圖1所示。一般來說，由于水泥漿的流動性較低，采用純水泥漿的灌漿方式，降低注漿管堵塞的情況發(fā)生概率。應(yīng)保證施工環(huán)境溫度在7℃～25℃，若溫度>25℃，應(yīng)及時加入冷水進(jìn)行攪拌，防止因溫度過高影響灌漿質(zhì)量。加強(qiáng)對注漿強(qiáng)度及注漿時間的控制，采用鍍鋅鐵管、鋼管等抗腐蝕性較高的材質(zhì)作為注漿管，按照規(guī)定比例進(jìn)行注漿材料添加。灌漿技術(shù)的實施能夠?qū)⑺畮齑髩螡B漏區(qū)域中的散落巖石進(jìn)行固結(jié)，尤其對于整個大壩的基礎(chǔ)加固效果。在實際注漿過程中要做好參數(shù)控制工作，保證水灰比滿足建筑要求，若出現(xiàn)注漿問題，要及時中斷注漿，找出問題原因，采取有效措施進(jìn)行處理。

圖1 雙液灌漿機(jī)液壓注漿泵圖

2.3 大壩閘門施工技術(shù)

大壩閘門墻是一種土體加筋技術(shù)，它一般在水庫大壩地基中連續(xù)造孔，使其與其周圍土體牢固結(jié)合而成，在鋼筋網(wǎng)與混凝土面層的作用下，經(jīng)過混凝土澆筑后，形成較為結(jié)實的防滲工程，從而實現(xiàn)水庫大壩防滲效果。它的施工技術(shù)主要分為以下幾點：①應(yīng)提高大壩閘門的自身混凝土強(qiáng)度，防止在其阻止大壩滲透時出現(xiàn)損壞情況；②要保證大壩閘門與巖土之間直接接觸，并具有相對運動的力，從而形成支護(hù)阻力；③常見大壩閘門有樁基大壩閘門、混合大壩閘門、槽孔型大壩閘門等多種類型，要根據(jù)不同類型的地基情況，選擇適應(yīng)的大壩閘門施工類型；④施工人員要注意大壩閘門本體的防護(hù)措施，在容易發(fā)生斷裂事故的連接位置用鋼絲進(jìn)行固定，考慮到經(jīng)濟(jì)成本的情況下，選擇造價較低的材料。

3 南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩的防滲處理方案探討

3.1 防滲帷幕大壩設(shè)計

若想發(fā)揮南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩的最大防滲效果，應(yīng)強(qiáng)調(diào)對大壩安全性與穩(wěn)定性的防滲帷幕設(shè)計重視程度，設(shè)計人員要根據(jù)施工現(xiàn)場資料，計算出大壩的安全性指標(biāo)，以及大壩基底應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定性的具體數(shù)值。經(jīng)過多次模擬試驗后，得到最優(yōu)化的大壩防滲帷幕設(shè)計方案，強(qiáng)調(diào)工程竣工檢修時的項目計算，得到相應(yīng)的抗滑穩(wěn)定系數(shù)。在大壩尺寸設(shè)計時，涉及高港、書洋、梅林、奎洋、船場、南坑至山城巖前匯合花山溪等地區(qū)作業(yè)施工，常會使用混凝土進(jìn)行大壩養(yǎng)護(hù)。針對壩閘的有無進(jìn)行防滲設(shè)計時，其設(shè)計要點存在一定的差異性，主要是根據(jù)取水方式進(jìn)行設(shè)計，保證水量設(shè)計尺寸符合工程防滲方面要求。注意要在探測好施工地點的實際情況后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，修建相應(yīng)的消能設(shè)施，如消力池等，發(fā)揮防滲功能的設(shè)計效用。設(shè)計人員要考慮到南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫的實際情況，避免出現(xiàn)集中水流或折沖水流等意外引水流態(tài)，對整個防滲工程安全運轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定影響。實際設(shè)計施工環(huán)節(jié)，要減少大壩在運行時的振動頻率，保證閘門硬度要與實際施工地點相匹配。

3.2 雙液灌漿加固要點

考慮到南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩的滲漏地點主要在下游及大壩結(jié)構(gòu)體中，常采用高壓噴射灌漿、劈裂灌漿或土工膜防滲等方式進(jìn)行壩體防滲加固，可以根據(jù)不同水域的受力情況及實際防滲需求，選擇上游臥倒或下游臥倒兩種模式。在資金投入環(huán)節(jié)，若采用高壓噴射灌漿，其資本投入較高，不過防滲效果較好；若采用劈裂灌漿或土工膜防滲，其資本投入較低，不過大壩防滲效果較差。平臥大壩常選用多主橫梁焊接結(jié)構(gòu)，以及MC.B內(nèi)襯無油潤滑軸承，配合不銹鋼材質(zhì)的鉸座，進(jìn)行壩體防滲加固，滿足整個水庫大壩的長期防滲需求。高壓噴射灌漿防滲加固的特點主要為：利用鉆機(jī)按單排灌漿，利用高壓水汽進(jìn)行土體切割，在汛期到來時，通過敞泄不對汛期泄洪進(jìn)行影響，從而提高自身防滲效果。

3.3 大壩閘門防滲施工

通過對南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩的特點分析，在進(jìn)行防滲處理時，應(yīng)結(jié)合大壩節(jié)制閘施工，降低大壩主體的防滲壓力。常見的水庫大壩閘門主要有三種設(shè)計形式，即弧形閘門、平板閘門、拱形閘門，這三種閘門都能夠滿足在南靖縣汛期、非汛期抬高上游水位的需求。首先，弧形閘門在設(shè)計時需要采用升式平板定輪焊接鋼閘門。在正常水流時，閘門垂直運動實現(xiàn)底部擋水，溢出水量從門頂流出，而在汛期時，門體高度能夠超出水位50 m以上，從而滿足敞泄需求，降低大壩的防滲壓力。一般來說節(jié)制閘閘門門葉是主橫梁焊接結(jié)構(gòu)，其吊點設(shè)置在邊梁頂部，采用簡支滑動軸承滾輪，根據(jù)實際情況滿足局部開啟的要求。其次，平板閘門的特點主要為，在大壩日常使用時，閘門主干會在平臺上，通過敞泄不對大壩水流流通進(jìn)行影響，且建筑物排架較高，需要相應(yīng)的資金投入較低，進(jìn)行閘門等部位維修時容易操作。最后，常見的拱形閘門為半圓拱形結(jié)構(gòu)，如圖2所示，將其圓弧點凸向上游，在進(jìn)行防滲處理時，能夠根據(jù)實際情況臨時成為受壓拱。可以在每個拱形排架上布置若干導(dǎo)向卷筒，有效降低節(jié)制閘門閉合時對整個建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響，提高防滲效果。此外，拱形閘門上部能夠設(shè)置人性通道，主要用來交通運輸及旅游觀光，尤其是閘門水平狀態(tài)擋水形成的瀑布奇觀，是一個具有地方性色彩的標(biāo)志建筑。不過這種閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，金屬材料投資成本較高，后續(xù)維修作業(yè)不便。

圖2 拱形閘門圖

3.4 南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩防滲處理方案總結(jié)

①本次大壩防滲加固設(shè)計擬定劈裂灌漿、塑性混凝土防滲墻、復(fù)合土工膜防滲、粘土斜墻防滲等4個防滲加固設(shè)計方案，從施工、造價、優(yōu)缺點等方面進(jìn)行方案比選，經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)分析后，山溝坪水庫大壩適合采用劈裂灌漿進(jìn)行防滲加固。②左右壩頭處理方面，由于其地形山體主要為巖石，不適宜采用劈裂灌漿，且右壩頭大壩填土與岸坡接觸帶存在嚴(yán)重的集中滲漏屬于局部滲漏，一般情況下，整體性防滲多采用劈裂灌漿，而局部滲漏多采用充填灌漿。③對于大壩滲流及穩(wěn)定分析可知，在完成劈裂灌漿后，計算得校核洪水降至正常蓄水時壩體滲流揚(yáng)壓力，其浸潤線相比加固前降低較多，再次校核洪水位降至正常蓄水位和正常蓄水位降至死水位，通過比較分析可知，當(dāng)降至死水位工況時的上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)，均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

伴隨著中國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷發(fā)展，進(jìn)行水庫大壩的防滲處理施工技術(shù)探索，對于社會城市化發(fā)展的影響程度越來越高。就南靖縣船場鎮(zhèn)山溝坪水庫大壩的實際情況，明確防滲處理管理要點及施工工藝，保障相關(guān)項目建設(shè)安全。根據(jù)不同防滲處理技術(shù)適用性和優(yōu)缺點，結(jié)合當(dāng)?shù)厮虻奶攸c，對適用的防滲處理技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗，采取具有針對性的施工策略，保證水庫大壩長期運行的防滲效果。