大洋河水庫除險加固工程大壩防滲方案選擇

黎 云

（廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023）

1 項目概況

大洋河水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。本次除險加固復(fù)核大洋河水庫總庫容為1103萬m3，正常蓄水位為80.08 m，死水位為70.58 m。水庫按100年一遇洪水設(shè)計，相應(yīng)的設(shè)計洪水位為80.58 m；1000年一遇洪水校核，校核洪水位為80.77 m；消能防沖按30 年一遇洪水設(shè)計。大壩及放水設(shè)施等主要建筑物級別為3 級，水庫進水渠、水庫進水閘為4級建筑物，附屬大莫支渠及其進水閘為5級建筑物。

2 大壩防滲存在的問題

大洋河水庫總共有3 個主壩和15 個副壩共計18座均質(zhì)土壩。各大壩主要存在的問題：壩體填土滲透系數(shù)及壓實度均不滿足規(guī)范要求；壩基清基不徹底，存在滲漏隱患，部分大壩壩腳有滲漏點。二副壩、三副壩以及六副壩、九副壩～十三副壩壩高較小，現(xiàn)場檢查無明顯滲漏，現(xiàn)狀壩體滲流穩(wěn)定計算成果滿足規(guī)范要求或加設(shè)排水棱體后降低浸潤線使壩體加固后滲流穩(wěn)定計算成果滿足規(guī)范要求，不考慮進行防滲加固處理。考慮到一主壩～三主壩、四副壩、五副壩、七副壩、八副壩、十四副壩以及十五副壩壩高較高，其中一主壩～三主壩、四副壩、十四副壩及十五副壩現(xiàn)場檢查有明顯滲漏，五副壩、七副壩以及八副壩現(xiàn)狀壩體滲流浸潤線在下游壩坡出逸點高，浸潤大部分壩體，滲流不安全，本次除險加固對其進行防滲加固處理。

3 大壩防滲方案設(shè)計

本次設(shè)計根據(jù)各大壩的壩高、壩體的填筑質(zhì)量、壩基地質(zhì)條件以及運行過程中大壩防滲存在的問題，并結(jié)合地質(zhì)勘察成果進行分析，考慮各大壩的防滲方案。結(jié)合本工程壩頂壩體寬度滿足規(guī)范要求的特點，針對各大壩的防滲加固，考慮到水平防滲方案需大范圍延長壩長，涉及兩岸用地較大，施工實施較困難，經(jīng)濟上不合理，故本次除險加固的防滲加固設(shè)計采取垂直防滲方案。

擬進行防滲加固的大壩壩高范圍為3.8～18.5 m，壩頂寬度均滿足滿足規(guī)范要求。根據(jù)地質(zhì)勘察成果，大壩地層從上到下分別為壩體填土、殘坡積土、全風(fēng)化土、強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，各壩體填土主要來源于泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化土和坡殘積土層，壩基為泥質(zhì)粉砂巖。由于一主壩壩高最高，大壩存在的滲流問題最明顯，本次選取一主壩為代表進行防滲加固處理方案的擬定。

3.1 防滲方案比較

一主壩壩體填筑土主要來源于泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化土和坡殘積土層，壩體填土滲透系數(shù)為8.86×10-4cm/s（平均值），大于1×10-4cm/s，屬中等透水性，不滿足規(guī)范要求。建壩時清基不徹底，壩基和壩肩持力層仍殘留有殘坡積土，透水性較強。左側(cè)壩基弱風(fēng)化巖體透水率一般為1～7 Lu，為弱透水層，可滿足設(shè)計要求壩基透水率q小于10 Lu的防滲要求。右側(cè)壩基弱風(fēng)化巖體的透水率一般為16～40 Lu，為中等透水層，厚度一般為6～9 m，不滿足設(shè)計要求壩基透水率q小于10 Lu的防滲要求，壩后坡腳存在滲漏問題。

目前壩基防滲加固處理方案較單一，主要采用帷幕灌漿；土壩壩體防滲加固處理主要有塑性混凝土防滲墻、高壓旋噴灌漿、上游黏土斜墻等方案。

上游黏土斜墻防滲方案存在如下缺點：①黏土斜墻工作面小，碾壓機械碾壓困難，規(guī)范要求的壓實度難以保證；②黏土斜墻為新建壩體，與舊壩體黏土存在結(jié)合不佳的問題；③黏土斜墻設(shè)置于大壩上游，擠占水庫部分庫容；④黏土斜墻對填土料要求較高，需設(shè)置專用土料場，大規(guī)模開采土料，對環(huán)境、生態(tài)影響大。基于上游黏土斜墻防滲方案的上述缺點，本次不考慮采用上游黏土斜墻防滲方案。

本次一主壩防滲加固設(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”兩種型式進行方案比選。

3.1.1 方案一：塑性混凝土防滲墻+帷幕灌漿

壩體塑性混凝土防滲墻布置在壩軸線下游側(cè)2.45 m 處，防滲墻穿過壩基覆蓋層，并嵌入巖層1.0 m。防滲墻長348 m，最大墻深18.3 m。塑性混凝土防滲墻厚600 mm，抗?jié)B等級W6，允許滲透坡降50～60。

考慮到壩基殘坡積土層透水性較大，壩腳有滲漏現(xiàn)象，因此對壩基和壩肩全線進行帷幕灌漿。帷幕灌漿沿防滲墻軸線單排布置，灌漿總長1553 m，最大孔深15.4 m。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2020），并根據(jù)本工程的實際情況參考類似工程，初步選定帷幕灌漿孔距為2 m，單排布孔。帷幕灌漿上限為塑性混凝土防滲墻下限線，帷幕灌漿下限為單位透水率10 Lu的相對隔水層以下5 m。

3.1.2 高壓旋噴灌漿＋帷幕灌漿

高壓旋噴灌漿與帷幕灌漿軸線布置在壩軸線下游側(cè)2.45 m處，單排布置，總長5117 m，帷幕灌漿總長2364 m。壩體及壩基至巖土分界線以下1 m范圍進行高壓旋噴灌漿，高壓旋噴灌漿最大孔深19.0 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1 m，帷幕灌漿孔距為2 m。帷幕灌漿上限為高壓旋噴灌漿下限線，帷幕灌漿下限為單位透水率10 Lu的相對隔水層以下5 m。

3.2 大壩防滲加固方案的確定

一主壩壩體填土以全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和殘坡積土為主，壩基下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖，最大壩高為18.5 m。兩防滲加固方案均適用于本工程的防滲加固。

塑性混凝土防滲墻方案的優(yōu)點是技術(shù)安全可靠性高、防滲效果好；其缺點是施工技術(shù)較復(fù)雜，施工速度較慢，施工周期較長，心墻剛度較大，心墻把大壩分為上、下游兩部分，對壩體結(jié)構(gòu)影響較大，且投資較大。

高壓旋噴灌漿方案的優(yōu)點是施工技術(shù)簡單，施工速度較快，施工周期較短，心墻剛度較小，對壩體結(jié)構(gòu)影響比較小，且同等條件下投資比塑性混凝土防滲墻方案節(jié)約135.72 萬元。缺點是當(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。

大洋河水庫現(xiàn)狀壩頂寬度約5～6 m，采用塑性混凝土防滲墻方案時，原壩頂寬度不能滿足防滲墻施工時至少8 m 寬的施工平臺的要求，需開挖現(xiàn)狀壩頂高程降低0.8 m，才能保證施工平臺的寬度，破壞原壩體結(jié)構(gòu)，施工完后需恢復(fù)壩頂，恢復(fù)壩頂填土層較薄，新舊填土結(jié)合處理難度大。且根據(jù)廣西大中型水庫土石壩除險加固工程的施工經(jīng)驗，高壓旋噴灌漿防滲墻已得到普遍應(yīng)用，技術(shù)已比較成熟，如：桂平市布新水庫、欽北區(qū)京塘水庫、貴港市平龍水庫等。施工噪音低，可灌性強，可靠性高，防滲效果較好。選擇具有良好資信、豐富的高噴灌漿施工經(jīng)驗、先進造孔機械設(shè)備和技術(shù)的施工承包商承擔(dān)施工，可以確保灌漿效果。大洋河水庫壩高不高，采用高壓旋噴灌漿方案比較適于本工程實際。

綜合分析，本階段推薦采用“高壓旋噴灌漿＋帷幕灌漿”方案。

3.3 主要設(shè)計參數(shù)

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距為1 m，灌漿頂高程根據(jù)各壩體實際浸潤線確定，灌漿下限線穿過壩基覆蓋層，并嵌入巖層1.0 m。初步選定帷幕灌漿孔距為2 m，單排布孔，灌漿上限為高壓旋噴灌漿下限線，灌漿下限為單位吸水率10 Lu的相對隔水層以下5 m。

4 結(jié)語

本次大洋河水庫經(jīng)過灌漿處理后的水庫大壩防滲性能滿足規(guī)范的要求，有效消除大壩存在的安全隱患，確保樞紐工程安全平穩(wěn)運行，使水庫的綜合效益得到正常發(fā)揮，保障下游灌溉用水需求，對灌區(qū)的恢復(fù)、改造以及提高灌溉保證率有重大意義，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供堅實的安全保障。