水庫混凝土壩體防滲加固施工技術分析

李燕麗

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

0 引言

在水庫大壩的修建中，受河道底部巖土環境復雜性的影響，純砂層、淤泥層、密集孤石層、水下拋填未經壓實的砂礫石層均在一定程度上影響著水庫大壩的穩定性[1]。同時，在河道水流長期的沖擊和滲透作用下，大壩出現滲水問題的概率也在大大增加[2]。因此，合理的防滲加固施工技術是保障水庫混凝土壩體長期穩定運行的重要基礎[3]。現階段水庫大壩除險加固方式中，以混凝土為基礎材料的灌漿施工技術得到了廣泛應用。

為了總結水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術，本文從混凝土防滲墻參數設計出發，結合具體項目施工，對混凝土壩體防滲加固施工技術的應用與效果進行分析。

1 混凝土防滲墻參數設計

為了確保水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術能夠在實際應用中發揮有效的防滲作用，在施工前需先對具體的施工參數進行設計，其中，混凝土防滲墻的滲流量是必須計算的參數。滲流量是在水壓力作用下，通過土或混凝土結構中與滲透水流方向垂直的橫斷面的水量。滲流量一般可以分為單寬滲流量和總滲流量，總滲流量等于不同的單寬滲流量之和。不同的土體或材料，滲流系數一般是不相同的，計算滲流量時要分別計算。

混凝土防滲墻的滲流量的計算公式如下：

式中：q——混凝土防滲墻的滲流量；

k——混凝土防滲墻的防滲系數；

h0——混凝土壩體對應水庫的死水位；

h——在外界環境變化作用下混凝土壩體對應水庫的最大水位；

T——塑性混凝土防滲墻單位厚度的坡降值；

λ——混凝土防滲墻的平均厚度；

L——混凝土壩體對應河道的流量峰值；

e——混凝土壩體對應河道的流量波動閾值。

根據公式（1）可知，要確保水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術達到理想效果，即確保q值滿足巖石地基工程防滲標準，按照相關規定的具體要求，q值應≤5.00Lu。

下文以q≤5.00Lu 為基準，實施對水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術的設計。

2 水庫大壩壩體防滲加固施工

2.1 防滲墻布置與構造設計

按照圖1 所示，墻體材料根據工程設計要求進行選擇，下游側可以采用普通混凝土防滲墻，厚度不宜低于0.4m。細石混凝土采用剛性混凝土材料，壩體的主要填料為混凝土與粉煤炭的混合料，摻用量根據工程實施情況試驗確定。

圖1 防滲墻布置與構造設計

對于混凝土防滲墻平面的布置設計，首先需要沿壩頂在縱向上對壩基設置砂卵石覆蓋層，其鋪設范圍延伸至壩體河槽端口外至少5.0m，確保后期混凝土施工具有可靠的基礎。在此基礎上，沿上下游方向設置混凝土防滲墻的軸線，確保其與壩軸線處于水平狀態，以其上游2.0m 處的位置為定點，為后續防滲墻施工設備布置提供便利，同時也確保槽孔的穩定性。

混凝土防滲墻立面的布置，設計采用封閉式施工方式，在墻底嵌入基巖，使墻頂高程能夠滿足水庫最大水位的蓄水需求。一般情況下，設計基巖的厚度不低于0.6m，此時再將原有的壩頂挖低，適當加寬后進行整平處理，與混凝土防滲墻形成統一的施工平臺，以便于施工機械設備的使用。通過這樣的方式，墻頂、填筑黏土以及壩頂之間即可形成連續完整的防滲結構。

2.2 壩體防滲加固施工

壩體防滲加固重點在混凝土防滲墻的施工，一般采取分段分序挖槽澆灌的方式進行。為了確保各墻段之間的穩定性，利用半圓形鋼接頭管進行連接。在完成一段施工墻段槽孔的開挖處理后，分別在槽孔兩端設置接頭管，與該墻段前后的施工結構建立吊裝關系。需要注意的是，在施工過程中要確保弧面位于先施工墻端槽孔方向，完成對該槽孔的混凝土澆灌后，拔出接頭管，此時在槽孔端部即可形成半圓形接口工況，實現與下一墻段的連接。

對墻體在基巖中嵌入深度的設置，需結合2.1節對混凝土防滲墻參數的設計結果，綜合考慮防滲和施工兩方面因素。墻體入巖太深會增加施工難度，且巖體對墻體的約束也會在一定程度上影響墻體應力分布的均勻程度，同時，會使墻體受到河道底部淤積的影響，導致防滲性能的降低。因此，本文以河道底部基巖完整性為基準，向下嵌入0.6m，確保q值滿足≤5.00Lu 的防滲標準。但需要注意的是，對于風化程度較深且破碎較為嚴重的基巖，嵌巖深度需要適當增加，但最大值不宜超過1.0m。

3 實例分析

3.1 工程概況

某河口水庫的主壩位于所在區域主干流域的分支水系上游河段，水庫的主要作用是防洪、灌溉，同時具有一部分發電、水產養殖的應用開發。對水庫的作用范圍進行分析，其負責壩址上游流域1110.0km 面積的水文控制，覆蓋下游約10.50hm2的灌溉面積以及3.50 hm2的防洪保護面積。水庫除險加固后的總庫容可以達到8.56 億m3，對應的校核洪水位為72.50m。在設計階段，對應的洪水位為70.40m。在正常狀態下，水庫的蓄水水位為65.30m，其中，死水位為55.00m。常態下河道流量為6500m/s，汛期流量峰值可以達到28500m/s。水庫的大壩位于主河道上，屬于黏土心墻砂殼壩類型，壩頂的高程為75.0m，庫的防浪墻頂高程為76.50m，壩頂設計參數為300.0m×5.0m×32.0m。在此基礎上，對其進行防滲加固處理。

3.2 應用效果分析

采用上文提出的方法對河道進行防滲加固處理，并對施工后的透水率進行檢測，在檢測階段，為了確保整體結果的可靠性，筆者統計了不同流量條件下10 個監測點的透水率（監測點采用隨機選擇的方式選取），如表1所示。

表1 防滲加固后壩體透水率監測結果（單位：Lu）

通過表1 數據可知，在實施水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術后，常態下河道流量在6500～15000m/s之間，壩體透水率始終在2.00Lu以內，當汛期流量峰值28500m/s 情況下，壩體透水率也穩定在4.00Lu 以下，按照巖石地基工程防滲標準中1.0～5.0Lu的要求，防滲加固后的壩體完全達標。由此可見，本文設計的水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術可以起到良好的防滲效果。

4 結束語

水庫大壩的穩定性是水庫上下游區域水文安全的重要基礎。受客觀環境的影響，極端天氣如暴雨、山洪等氣象出現的頻率逐漸增加，長期處于運行狀態下的大壩自身狀態也會出現一定的波動，其安全問題備受重視。本文提出的水庫大壩混凝土壩體防滲加固施工技術，在實踐中表現出良好的效果，大大降低了壩體透水率，在提高水庫大壩安全性方面發揮著重要作用。