馬小平 李雙生

（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 長(zhǎng)沙市 410014）

余軍明

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410131）

1 工程概況

峪塔水庫(kù)位于湖南省慈利縣三官寺鄉(xiāng)澧水水系溇水支流上，壩址距慈利縣城80 km。水庫(kù)控制集雨面積66.8 km2，壩址以上干流長(zhǎng)度12.5 km，干流平均坡降26.6‰。工程于1963年10月動(dòng)工興建，1970年5月主體工程竣工。是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用的小（Ⅰ）型水利工程。

峪塔水庫(kù)總庫(kù)容570萬(wàn)m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000），工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。大壩為漿砌石單曲拱壩，設(shè)水洪水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)按500年一遇，消能防沖工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇。

樞紐工程由大壩、輸水涵洞等永久性建筑物組成。

大壩為漿砌石單曲拱壩，上游面垂直，下游面傾斜，坡度為 1∶0.22；壩頂寬 2.7 m，最大壩高 28.5 m，壩頂高程234.5 m。溢流壩段為開(kāi)敞式實(shí)用堰，堰頂高程230.0 m，堰長(zhǎng)59 m，分兩孔，每孔凈寬7.25 m，總凈寬14.5 m。消能方式采用鼻坎挑流，鼻坎高程385.2 m，挑射角25°。溢流壩壩頂布置工作橋，橋面寬2.0 m，高程397.0 m，共設(shè)2跨。

輸水涵洞位于大壩壩體內(nèi)，為鋼筋混凝土圓涵，長(zhǎng)35 m，斷面尺寸為Φ1.4 m，進(jìn)口底板高程218.5 m，設(shè)計(jì)流量5.5 m3/s，進(jìn)口設(shè)啟閉閘門(mén)一扇，閘門(mén)尺寸0.6 m×0.6 m，采用5 t手搖絞車(chē)啟閉。

2 工程地質(zhì)

壩基巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，結(jié)構(gòu)面多張開(kāi)，順層面和節(jié)理裂隙巖溶比較發(fā)育。層面溶蝕與溶隙相互溝通，導(dǎo)致壩基滲漏增強(qiáng)。加上壩址附近出露11處滲漏點(diǎn)，尤其是右岸一處溶洞貫通庫(kù)區(qū)，通向下游，流量達(dá)到20 L/s。大壩清基不徹底，基礎(chǔ)未做防滲、帷幕灌漿施工，導(dǎo)致大壩壩基接觸面存在著較為嚴(yán)重的滲漏。鉆孔壓水試驗(yàn)成果顯示，壩基上部（10～13.9）m范圍內(nèi)巖體透水率一般大于10 Lu，最大的可達(dá)39.9 Lu，屬中等透水帶，蓄水后，大壩外坡左、右壩肩地帶出現(xiàn)漏水，且滲漏量逐年增大，大壩外坡兩岸壩肩地帶出現(xiàn)浸潤(rùn)面積達(dá)125 m2。因拱壩壩基（肩）存在較嚴(yán)重滲漏問(wèn)題，需進(jìn)行防滲處理。

3 大壩滲漏情況及原因分析

3.1 大壩滲漏情況

峪塔水庫(kù)于1970年5月建成蓄水運(yùn)行至今，由于水庫(kù)存在很多安全隱患，嚴(yán)重影響了工程效益的正常發(fā)揮。2007年4月，對(duì)本工程大壩進(jìn)行安全鑒定，評(píng)定本工程水庫(kù)大壩為三類(lèi)壩。大壩存在主要問(wèn)題：

（1）大壩壩體長(zhǎng)期存在滲漏現(xiàn)象，且滲漏量隨庫(kù)水位的升高而加大。

（2）兩岸壩肩存在溶蝕裂隙，漏水量較大，其右壩肩一處溶洞貫通庫(kù)區(qū)，滲漏流量達(dá)到20 L/s。

3.2 原因分析

3.2.1 壩體滲水的主要原因

由于大壩施工質(zhì)量較差，壩體砌筑塊石不密實(shí)，存在較多縫隙，施工時(shí)砂漿過(guò)稀，干縮后形成裂縫，使壩體防滲體冷縫出現(xiàn)了自上而下貫穿性滲水通道，導(dǎo)致滲水。

3.2.2 壩基滲水的主要原因

（1）大壩清基不徹底，基礎(chǔ)未做防滲、帷幕灌漿施工，導(dǎo)致壩基接觸面存在著較為嚴(yán)重的滲漏。

（2）壩基巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，結(jié)構(gòu)面多張開(kāi)，順層面和節(jié)理裂隙巖溶比較發(fā)育。層面溶蝕與溶隙相互溝通，導(dǎo)致壩基滲漏增強(qiáng)。

（3）壩址右岸一處溶洞貫通庫(kù)區(qū)，通向下游。

4 大壩壩體、壩基防滲加固設(shè)計(jì)

為解決大壩目前存在的滲漏問(wèn)題，對(duì)拱壩壩體采取充填灌漿的方法，壩基采取帷幕灌漿的措施進(jìn)行防滲處理。大壩防滲加固縱剖面見(jiàn)附圖。

4.1 壩體充填灌漿

4.1.1 灌漿孔布置

壩體采用單孔灌漿，為了節(jié)約工程投資，充填灌漿鉆孔利用帷幕灌漿的鉆孔，其孔距與帷幕灌漿孔孔距一致，均為2.5 m。壩頂全長(zhǎng)約78 m，共32孔，充填灌漿共進(jìn)尺730 m。

附圖 漿砌石拱壩防滲加固縱剖面

4.1.2 灌漿參數(shù)

充填灌漿是利用較少的灌漿壓力或漿液自重，將漿液灌入壩體隱患處，以堵塞洞穴和裂縫，且不對(duì)其產(chǎn)生辟裂破壞的目的。

（1）灌漿方法。

充填灌漿孔從壩頂鉆孔，充填灌漿應(yīng)一次鉆孔，分段灌水泥漿，每段長(zhǎng)4 m，灌漿時(shí)采用下套管“自下而上，分段灌注”的方法，在灌漿中應(yīng)先對(duì)第一序孔輪灌，采用“少灌多復(fù)”的方法，待第一序孔終灌后再時(shí)行第二序孔，第二序孔結(jié)束后再進(jìn)行第三序孔。每孔灌漿次數(shù)一般為5～10次。

（2）灌漿壓力。

壩體灌漿中，孔口壓力應(yīng)控制在按設(shè)計(jì)時(shí)的最大允許灌漿壓力范圍內(nèi)。灌漿壓力控制在（0.1～0.2）MPa，并應(yīng)加強(qiáng)觀(guān)測(cè)。

（3）漿液材料。

充填灌漿主要材料是土料，加入少量的水泥，漿液為粘土漿。

4.2 壩肩壩基帷幕灌漿

4.2.1 灌漿孔布置

大壩壩基及壩肩存在比較嚴(yán)重的滲漏，本次加固設(shè)計(jì)采用帷幕灌漿作防滲加固處理。帷幕灌漿孔布置于壩軸線(xiàn)上。灌漿范圍為正常蓄水位線(xiàn)與基巖5 Lu線(xiàn)下5 m范圍線(xiàn)所包涵部分，孔距2.5 m。

右岸壩肩的帷幕灌漿結(jié)合考慮右岸滲漏通道的處理，帷幕灌漿范圍延伸至滲漏通道處，右岸壩肩帷幕灌漿考慮在右岸壩肩設(shè)置灌漿平洞，灌漿平洞尺寸設(shè)為2 m×2.5 m，城門(mén)洞形。

根據(jù)地勘成果及相關(guān)規(guī)范要求，灌后基巖透水率應(yīng)不大于5 Lu，并要求帷幕孔深入相對(duì)不透水層5 m。按此原則布置，設(shè)計(jì)大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿孔為77孔，總進(jìn)尺2 210 m。檢查孔按帷幕孔的10%計(jì)，共7孔，進(jìn)尺為220 m，布置在帷幕軸線(xiàn)上，一般地段均勻布置，在吸漿量大的部位稍作變更。灌漿深度的確定，一序孔為先導(dǎo)孔，鉆入基巖層作壓水試驗(yàn)，當(dāng)吸水率小于或等于5 Lu時(shí)，再施工下一段。

4.2.2 灌漿參數(shù)

本設(shè)計(jì)所提供的灌漿基本參數(shù)孔深、灌漿壓力等根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可作調(diào)整。

（1）灌漿段長(zhǎng)度。

灌漿段的長(zhǎng)度是根據(jù)巖石裂隙的發(fā)育情況、破碎情況、滲透性以及設(shè)備條件決定的，本次灌漿參照類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，確定灌漿段長(zhǎng)度為5.0 m，實(shí)施中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改。射漿管距孔底不得大于50 cm，灌漿塞應(yīng)塞在前一灌漿段底以上50 cm處，防止漏灌。灌漿前對(duì)灌漿段處進(jìn)行沖洗。孔內(nèi)沉積厚度不超過(guò)20 cm，沖洗壓力為0.7 MPa，至回清水為止。

（2）灌漿壓力。

灌漿壓力是影響灌漿質(zhì)量的重要因素，以回漿壓力為準(zhǔn)，本次灌漿壓力要求現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)壓水試驗(yàn)確定。

壩體與巖基接觸面的灌漿壓力應(yīng)以不使壩體底部劈開(kāi)或上抬為原則。

當(dāng)灌漿孔離岸坡面較近，為防壓力過(guò)大擠動(dòng)岸坡，按情況降低最大壓力值，但不小于最小壓力值。在接觸面處的第一灌漿段應(yīng)從最小壓力開(kāi)始，視吸漿情況逐步加大或不變。

（3）漿液稠度。

灌漿壓力是影響灌漿質(zhì)量的重要因素，本次灌漿壓力一般要求現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)灌漿試驗(yàn)確定。漿液稠度一般應(yīng)隨基巖的單位吸水量而變，起始水灰比采用5∶1，以后依次采用 3∶1、2∶1、1:1、0.8∶1、0.6∶1，個(gè)別灌漿段可視情況采用0.5∶1。漿液稠度的變換原則是：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級(jí)漿液的灌入量已達(dá)300 L以上或灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

（4）結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)。

符合下列條件者，即可結(jié)束灌漿：采用自下而上分段灌漿時(shí)，灌漿段在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注60 min后，可結(jié)束灌漿。

（5）灌漿材料。

灌漿材料必須是新鮮的普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5，對(duì)因受潮而結(jié)塊的水泥一定要清除，以免影響施工質(zhì)量。

（6）灌漿次序。

帷幕灌漿布設(shè)單排孔。分兩序施灌，同序孔距為4 m（異序孔距為2 m）。

（7）施工要求。

帷幕灌漿的鉆孔、沖洗、壓水試驗(yàn)的各種要求必須符合 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T 5148-2001和技施設(shè)計(jì)要求。全孔灌漿完畢后，采用自下而上分段封孔，每段（15～20）m，灌入水灰比為0.5的濃漿封孔。

4.2.3 檢查標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量檢查應(yīng)以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，檢查孔數(shù)為灌漿總孔數(shù)的10%，檢查孔應(yīng)布置在帷幕中心線(xiàn)上或巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位，檢查孔壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束14 d后進(jìn)行，自上而下分段卡塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)，采用單點(diǎn)法或五點(diǎn)法。壓力為1H0（H0為正常蓄水位至試驗(yàn)段處高差），且不大于該處灌漿壓力的80%。檢查孔各段壓水試驗(yàn)測(cè)得的q值應(yīng)≤5 Lu，如出現(xiàn)大于5 Lu的試驗(yàn)段，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）由于峪塔水庫(kù)漿砌石單曲拱壩施工質(zhì)量較差，壩體砌筑塊石不密實(shí)，形成裂縫，造成壩體嚴(yán)重漏水，對(duì)在大壩安全運(yùn)行帶嚴(yán)重隱患。在除險(xiǎn)加固工程實(shí)踐中，采用壩體充填灌漿方案解決滲漏問(wèn)題，該方案不僅工期短，工藝簡(jiǎn)單，而且防滲效果較好。

（2）峪塔水庫(kù)建成運(yùn)行40多年，限于當(dāng)時(shí)的施工條件，基礎(chǔ)大多未進(jìn)行徹底處理，大壩蓄水后，出現(xiàn)壩基滲漏、壩肩繞壩滲流等現(xiàn)象十分普遍。根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合實(shí)際情況采用帷幕灌漿基礎(chǔ)處理措施，有效地解決壩肩及壩基滲漏問(wèn)題。