李雙英

（常德市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 常德市 415000）

1 水庫工況及主壩現(xiàn)狀

西溪水庫攔截沅水流域夷望溪水系的支流西溪，水庫集雨面積20.5km2，干流長(zhǎng)度10.8km，干流平均坡降29.3‰。壩址位于桃源縣南部茶庵鋪境內(nèi)的古溶溪村，距茶庵鋪鎮(zhèn)7km，距桃源縣城61km，庫區(qū)防汛公路直通319國(guó)道，交通方便。

水庫樞紐由大壩、溢洪道、輸水隧洞、壩后電站組成。水庫按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1000年一遇校核，正常蓄水位185.5m，相應(yīng)庫容1039萬m3，死水位152m，死庫容36萬m3，設(shè)計(jì)洪水位187.61m，校核洪水位188.09m，總庫容1182.4萬m3。

主壩為粘土心墻壩，壩頂高程188.92m，最大壩高50.92m，壩頂軸長(zhǎng)150m，面寬5m。壩頂設(shè)1.5m高防浪墻，主壩上下游壩坡各設(shè)4級(jí)平臺(tái)，每級(jí)平臺(tái)寬均為2m，平臺(tái)高程上下游壩坡相同，從上至下依次為182.00m、174.00m、166.00m、152.00m。上游壩坡從壩頂至壩腳坡比依次為1∶1.8、1∶2.5、1∶2.5、1∶3.0、1∶4.0。下游壩坡從壩頂至壩腳坡比依次為1∶1.8、1∶1.8、1∶2.0、1∶3.0、1∶1.75，下游坡腳布置排水棱體。

2 工程存在的主要滲漏問題

主壩基巖為元古界板溪群梵凈山組板巖,風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙較發(fā)育，透水性強(qiáng)，巖層走向及節(jié)理走向與壩線走向成較大角度相交，強(qiáng)透水巖體貫通大壩上下游，故大壩存在沿結(jié)構(gòu)面形成壩基及壩肩滲漏的地質(zhì)條件。大壩右側(cè)高程157m處存在一沿板巖裂隙的壩基滲漏點(diǎn)，滲漏量隨庫水位的升降而增減，每次降雨后滲流量增大，最大滲漏量1.2L/s，最小0.45L/s。

主壩雖作了斜心墻防滲，但由于沉陷作用，斜心墻的防滲作用失效，這是造成壩體滲漏的根本原因。目前主壩左端上游壩坡185.0m高程處有明顯漏水的現(xiàn)象，出水口不明。

水庫自建成運(yùn)行以來，主壩壩體出現(xiàn)過較為嚴(yán)重的不均勻沉陷，而且沉陷幅度較大，目前大壩壩體呈現(xiàn)兩頭高、中間低的狀況。大壩防浪墻左端出現(xiàn)較明顯的裂縫。

3 主壩防滲設(shè)計(jì)

3.1 總體布置

經(jīng)過初設(shè)時(shí)方案比選，主壩防滲方案為：壩基、壩肩帷幕灌漿+壩體混凝土防滲墻。

在壩體內(nèi)設(shè)置混凝土防滲墻。在壩頂（高程188.92m長(zhǎng)150m）軸線上游側(cè)布置一排槽形孔，每段槽孔長(zhǎng)8m，成墻厚度0.6m，槽孔搭接長(zhǎng)度0.6m，分兩序施工。槽孔深至基巖面下1m，鉆孔最大深度50.24m，最小深度12m，成墻材料為塑性混凝土。

對(duì)壩基和壩肩接觸面進(jìn)行帷幕灌漿。帷幕灌漿鉆孔深至相對(duì)不透水層邊界線q=10Lu處作為帷幕深度設(shè)計(jì)值（根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)資料，q=10Lu值在建基面以下5m左右，本次設(shè)計(jì)鉆孔深入基巖5m，施工時(shí)應(yīng)先打先導(dǎo)孔作壓水試驗(yàn)，根據(jù)壓水試驗(yàn)值對(duì)帷幕深度進(jìn)行調(diào)整），灌漿帷幕伸入兩岸的長(zhǎng)度由水庫正常蓄水位與相對(duì)不透水層在兩岸相交處確定。

3.2 防滲墻厚度確定

防滲墻的厚度應(yīng)滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應(yīng)力和變形的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮到地質(zhì)情況及施工設(shè)備等因素。

由于國(guó)內(nèi)防滲墻設(shè)計(jì)無規(guī)范，本次設(shè)計(jì)根據(jù)防滲墻破壞時(shí)的水力坡降確定墻體厚度，計(jì)算公式如下：

式中 ΔHmax——作用在防滲墻上的最大水頭差（m）；

K——抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取3～5。

Jmax——防滲墻滲透破壞坡降，取300；

根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計(jì)，防滲墻允許承受的水力坡降Jp=Jmax/K，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同，為46.18m，計(jì)算得δ=（0.46～0.77）m可滿足要求。為節(jié)約材料，降低成本，大壩混凝土防滲墻可以做得薄一些，參考國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)混凝土防滲墻墻體厚度確定為0.60m。

3.3 防滲墻物理指標(biāo)確定

采用塑性混凝土作為墻體材料。這種材料有抗?jié)B性能好，變形模量低，極限應(yīng)變值大，適應(yīng)變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

參考國(guó)內(nèi)相似工程資料，塑性混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：28d彈性模量 （800～1000）MPa，抗壓強(qiáng)度≥2.5 MPa，滲透系數(shù)＜（1～9）×10-8cm/s。配合比見附表。

附表 塑性混凝土配合比 kg

3.4 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

壩基及壩肩采用帷幕灌漿防滲，單排孔，孔距2m，帷幕底線控制為巖石透水率＜10Lu。防滲軸線長(zhǎng)度150m。帷幕灌漿采用防滲槽內(nèi)下置定位器預(yù)埋灌漿管法。

3.5 各防滲體之間的銜接處理

防滲墻下部及兩側(cè)為防滲帷幕，對(duì)防滲墻與帷幕接觸面的處理，要防止接頭處出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生滲漏，影響壩體安全。為了保證防滲墻與帷幕連接成整體，灌漿時(shí)在壩基部位應(yīng)將帷幕套進(jìn)墻體內(nèi)1m以上，在兩側(cè)不應(yīng)小于2m。

為提高可施工期的施工效率，在壩體30m以內(nèi)采用兩鉆一抓法施工，并在槽孔接頭部位使用鉆鑿法完成，下部用沖擊式鉆機(jī)造孔至壩底，沖至壩底，并深入基巖1m。

4 施 工

設(shè)計(jì)把主壩劃分19槽段，每段8m，每段又10等分為0.8m為一井孔位，采用兩鉆一抓施工方法。用沖擊鉆或回轉(zhuǎn)鉆鉆主孔，用機(jī)械式抓斗成槽，形成槽段，然后采用泥漿固壁，采用直升管法澆筑混凝土防滲墻。

4.1 施工工藝

（1）平整場(chǎng)地，建造施工平臺(tái)。對(duì)作業(yè)面地基進(jìn)行平整壓實(shí)，確保施工機(jī)械運(yùn)行安全、穩(wěn)定。采取分層填筑，分層碾壓，每層經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，才允許回填上一層風(fēng)化砂。在回填過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制回填風(fēng)化砂中的最大粒徑，特別是在防滲軸線上下游各5m范圍內(nèi)，控制填料粒徑不得大于15cm。

（2）建造導(dǎo)槽。施工平臺(tái)形成后，按設(shè)計(jì)要求澆筑導(dǎo)向槽，并及時(shí)對(duì)防滲軸線和槽口板高程及控制樁號(hào)等進(jìn)行抽查校測(cè)，對(duì)不符合精度要求的應(yīng)返工。根據(jù)設(shè)計(jì)防滲墻軸線進(jìn)行測(cè)量放線，導(dǎo)槽軸線與防滲墻軸線應(yīng)重合。

（3）鋪設(shè)枕木、鋼軌。在平整堅(jiān)實(shí)的施工地基上鋪設(shè)枕木和鋼軌，軌道與防滲墻軸線平行，軌道間距2.66m，枕木間距（0.5～0.8）m，以保證拉槽機(jī)行走平穩(wěn)。在鋪設(shè)好的鋼軌上安裝拉槽機(jī)和澆筑臺(tái)車。

（4）泥漿制備。泥漿具有穩(wěn)定孔壁、懸浮棄渣、冷卻刀具等作用，施工中，向槽孔兩側(cè)滲透的泥漿還能有助于防滲。施工中所用泥漿性能指標(biāo)為：比重1.05～1.2，粘度（22～30）s。為減少環(huán)境污染、降低工程造價(jià)，對(duì)泥漿采用除砂器進(jìn)行凈化循環(huán)使用。

（5）先導(dǎo)孔及單孔基巖鑒定。為準(zhǔn)確掌握防滲墻底部高程，沿防滲墻中心線布置先導(dǎo)孔，設(shè)計(jì)要求先導(dǎo)孔鉆孔深入弱風(fēng)化巖層頂板以下1m。單元槽段的主孔造孔深度嵌入弱風(fēng)化層頂板以下1.0m，特殊副孔需作巖樣鑒定。根據(jù)先導(dǎo)孔確定的弱風(fēng)化頂板線，要求在進(jìn)入弱風(fēng)化頂板線以上開始取樣，并提出具體取樣要求，由設(shè)計(jì)、地質(zhì)、監(jiān)理和承建單位質(zhì)檢人員共同確定槽孔終孔深度。

先導(dǎo)孔孔位應(yīng)在防滲墻設(shè)計(jì)軸線上，在防滲墻深度變化處應(yīng)設(shè)置先導(dǎo)孔。

（6）安裝刀具。利用拉槽機(jī)的卷揚(yáng)吊裝刀具，在先導(dǎo)孔內(nèi)進(jìn)行安裝。

（7）拉槽。開始拉槽時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，待泥漿循環(huán)正常后，即可按正常速度拉槽。施工過程中，必須注意槽孔內(nèi)泥漿液面的升降變化，及時(shí)補(bǔ)充漿液，發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，必須采取有效的止漏措施，確保槽孔孔壁穩(wěn)定，防止塌孔。主孔未經(jīng)檢查驗(yàn)收合格不得鉆劈副孔，只有副孔劈孔完成，經(jīng)監(jiān)理同意后才可劈打小墻，使防滲墻造孔始終有條不紊地進(jìn)行，保證了防滲墻槽形一次檢查驗(yàn)收合格。

（8）槽段隔離。在槽段隔離部位用鉆機(jī)在槽中心擴(kuò)孔，孔徑為槽寬的1.4（1.5）倍，然后下入管式隔離體。

（9）清槽驗(yàn)收和換漿。槽孔隔離后，用反循環(huán)進(jìn)行清槽，達(dá)到規(guī)定要求，經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行清孔換漿。清孔結(jié)束后，應(yīng)檢查孔底，孔底淤積應(yīng)小于10cm，孔內(nèi)泥漿比重、含砂量、粘度均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，方可進(jìn)行下道工序的施工。

二期槽孔清孔結(jié)束前，用刷子鉆頭清除混凝土孔壁上的泥皮，以刷子鉆頭上基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加為合格標(biāo)準(zhǔn)；否則，必須返工，直至滿足設(shè)計(jì)要求。

（10）混凝土澆筑?；炷涟凑赵O(shè)計(jì)配合比準(zhǔn)確計(jì)量拌制，并按水下混凝土導(dǎo)管法澆筑。槽內(nèi)混凝土面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)，且上升速度不小于2m/h。墻體混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，間斷時(shí)間不宜超過40min。

入槽骨料級(jí)配必須良好，最大骨料粒徑不應(yīng)大于40 mm。嚴(yán)禁不合格料入槽。

（11）起拔隔離體。待初凝后用起拔油缸松動(dòng)隔離體，達(dá)到墻體自立強(qiáng)度后，起拔隔離體。

4.2 防滲墻施工中應(yīng)注意的問題

（1）防滲墻施工過程中，造孔質(zhì)量是保證防滲墻質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。同時(shí)，在防滲墻施工過程中，造孔時(shí)間占總工期的2/3以上，是制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工中應(yīng)采取預(yù)防偏孔措施，有效地防止或減少偏孔，使孔斜控制在允許范圍內(nèi)。

（2）保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量和速度的關(guān)鍵在于開槽的連續(xù)性，澆筑的及時(shí)性。并且要把泥漿固壁作為一個(gè)重要的施工環(huán)節(jié)去對(duì)待。否則，一旦出現(xiàn)塌孔，將導(dǎo)致施工中斷，而斷開段的處理相當(dāng)困難。因此，各工序必須嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行操作，控制進(jìn)度和質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)，保證完好率，確?；炷练罎B墻“連續(xù)作業(yè)”，達(dá)到保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量的目的。

（3）配制混凝土的骨料宜選用天然卵石、礫石和中粗砂，骨料最大粒徑應(yīng)不大于40mm。

（4）在槽孔接頭處混凝土澆筑時(shí)，一期槽孔兩端的導(dǎo)管距端面的距離不宜大于（1～1.5）m，二期槽孔兩端的導(dǎo)管距端面的距離宜為1m，開澆時(shí)導(dǎo)管口距孔底 （15～25）cm。

（5）施工中若遇到陡坡、塊球體及弱風(fēng)化基巖，要采用高強(qiáng)耐沖擊合金刃焊在重鑿（5～10t）或沖擊鉆頭（1.5～3.0t）上進(jìn)行沖擊破碎，并輔之以爆破以提高工效。爆破方法根據(jù)實(shí)際情況可以采用傳統(tǒng)的聚能爆破，也可使用鉆孔預(yù)爆和槽內(nèi)定位鉆孔爆破。特別是槽內(nèi)定位鉆孔爆破對(duì)在陡坡上鉆鑿成槽起到了決定性的作用。

（6）由于混凝土防滲墻下要進(jìn)行帷幕灌漿，故應(yīng)在澆筑混凝土防滲墻之前預(yù)埋灌漿管，采用適合深槽的定位架預(yù)埋鋼管法，以確保墻下帷幕灌漿的進(jìn)度和質(zhì)量。

5 質(zhì)量檢測(cè)

防滲墻體檢測(cè)主要檢測(cè)混凝土28天彈性模量，采用攪拌機(jī)口取樣并用三軸儀試驗(yàn)的方法；混凝土抗?jié)B性按照檢查滲透系數(shù)和允許滲透坡降進(jìn)行試驗(yàn)檢查，檢查時(shí)宜用較低的試驗(yàn)壓力。

6 實(shí)施效果

西溪水庫主壩防滲于2009年3月實(shí)施，從現(xiàn)場(chǎng)情況來看，加固后主壩滲漏現(xiàn)象基本消失。在主壩防滲時(shí)大膽采用了新材料、新工藝，并總結(jié)出具有代表性的成功經(jīng)驗(yàn)，為塑性混凝土防滲墻在湖南的推廣奠定了基礎(chǔ)。