黃院生

（福建省水利管理中心，350001，福州）

土石壩防滲漏處理的原則是“上堵、下排”。針對(duì)土石壩常規(guī)防滲技術(shù)存在的弊端，通過(guò)總結(jié)以往防滲技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，福建省水利管理中心提出采用土石壩新型防滲技術(shù),即采用單管高壓旋噴防滲墻（或射水法防滲墻）與鋪土工膜相結(jié)合的防滲技術(shù),在工程實(shí)踐中取得較好的防滲效果。由于新型履帶式旋噴鉆機(jī)鉆孔深度可達(dá)50 m，防滲效果較好，具有旋噴樁垂直度高、墻體整體性好、適用性廣、節(jié)約投資等特點(diǎn)，適合病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固。

一、新南水庫(kù)存在的主要問(wèn)題及原因分析

1.工程概況及存在的主要問(wèn)題

新南水庫(kù)位于福建省泉州市洛江區(qū)雙陽(yáng)街道新田村，所在河流為洛江支流,是一座以灌溉為主，兼有防洪、供水等功能的重點(diǎn)小型水庫(kù)。水庫(kù)壩址以上集雨面積3.2 km2，主河道長(zhǎng)度1.2 km，河道比降14.8‰。水庫(kù)原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，設(shè)計(jì)洪水位73.19m，相應(yīng)庫(kù)容129.19萬(wàn)m3；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)500年一遇,校核洪水位73.71m，相應(yīng)庫(kù)容143.00萬(wàn)m3；正常高水位71.60m，相應(yīng)庫(kù)容 118.5萬(wàn) m3；死水位53.00m，死庫(kù)容1.5萬(wàn)m3。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩頂設(shè)有防浪墻，防浪墻頂高程75.00 m，壩頂高程74.20 m，最大壩高28.68 m，壩頂長(zhǎng)度158.50 m，壩頂寬度4.0 m。

新南水庫(kù)于1956年動(dòng)工興建，1959年竣工，1965—1970年對(duì)大壩進(jìn)行加高擴(kuò)建,至今已運(yùn)行40多年,工程日趨老化，存在一些隱患,主要有大壩填土壓實(shí)度不夠，背水坡存在散浸、滲漏現(xiàn)象,尤其在樁號(hào) 0+060～0+070,背水坡高程60～65 m之間曾出現(xiàn)較大滲漏,經(jīng)福建省大壩安全管理中心核查,大壩屬三類壩。

2.原因分析

根據(jù)新南水庫(kù)大壩工程地質(zhì)勘察報(bào)告，現(xiàn)有大壩填土不均勻，大壩碾壓質(zhì)量較差，經(jīng)土層擊實(shí)試驗(yàn)，壓實(shí)系數(shù)低于規(guī)范規(guī)定;現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)結(jié)果表明大壩土料的平均滲透系數(shù)為 1.53×10-4cm/s，屬中等透水，且大壩加高擴(kuò)建時(shí)存在薄弱地段,因此壩體防滲性能差，存在滲漏隱患。

地質(zhì)勘察報(bào)告還表明左岸壩基位于殘積土和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上，河床及右岸壩基位于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖上。強(qiáng)中風(fēng)化花崗巖壓水試驗(yàn)透水率達(dá)27.14 Lu,屬中等透水性，壩基未采取防滲措施,基礎(chǔ)不滿足防滲要求。

二、大壩加固方案選擇

針對(duì)大壩滲漏原因分析，并結(jié)合以往類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在基巖采取帷幕灌漿的基礎(chǔ)上，大壩防滲采用全壩段充填灌漿和土石壩新型防滲技術(shù)兩種方案進(jìn)行比較。經(jīng)比較認(rèn)為黏土充填灌漿雖施工簡(jiǎn)單，可增加壩體密實(shí)度及滲透系數(shù),但運(yùn)行2～3年后漿液會(huì)干縮硬化，防滲效果漸漸失效,通常要反復(fù)灌漿；而新型防滲技術(shù)防滲效果明顯，從多個(gè)已建工程檢測(cè)指標(biāo)看，滲透系數(shù)小于 1×10-6cm/s，成墻質(zhì)量均勻，耐久性好，可提高壩身土體的穩(wěn)定性。因此推薦采用土石壩新型防滲技術(shù)——新型旋噴鉆機(jī)及防滲技術(shù)。

工程在壩軸線布設(shè)旋噴灌漿孔，旋噴樁樁徑不小于0.6 m，孔距為0.50 m，樁與樁搭接不小于10 cm；旋噴防滲墻鉆孔進(jìn)入基巖以下0.5 m，旋噴灌漿頂至校核洪水位73.71 m，共布設(shè)317個(gè)孔。

三、工程施工

1.施工機(jī)械

工程主要施工機(jī)械配置包括:

①鉆機(jī)。選用XL—50型履帶式旋噴鉆機(jī)，該鉆機(jī)具有履帶底盤裝載，行走、移動(dòng)、就位方便,全液壓動(dòng)力頭傳動(dòng)，配備鉆塔垂直、動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)及提升速度的顯示裝置,鉆進(jìn)效率高，垂直度好；鉆機(jī)鉆桿直徑為50 mm，鉆進(jìn)深度可達(dá)50 m。

②高壓泵。選用1臺(tái)GZB—CR型高壓注漿泵，最大泵壓42 MPa，流量99 L/min。

③雙缸灰漿泵。選用HLB35A雙缸灰漿泵。

④旋噴管。包括單層注漿管、單管導(dǎo)流器和單管噴頭，單層注漿管采用外徑50 mm的地質(zhì)鉆桿，每根長(zhǎng)2.5 m，連接螺紋處采取密封措施，單管噴頭采用平頭型，其底端鑲有硬質(zhì)合金。

⑤高壓管路。采用鋼絲纏繞液壓膠管，其工作壓力不低于噴射泵壓，內(nèi)徑根據(jù)流量確定為19 mm。

2.施工方法

施工采用兩序跳孔法，既先施工單序孔，后加密偶數(shù)孔；經(jīng)試噴主要參數(shù)為：輸漿壓力為25～32 MPa，輸漿率70～80 L/min，漿液比重1.45 g/cm3,提升速度15～18 cm/min。主要施工工序見(jiàn)圖1。

表1 大壩加固前后滲流分析

表2 檢測(cè)位置及工作量

四、大壩加固效果

1.滲流分析

新南水庫(kù)在正常蓄水位71.60 m、下游無(wú)水時(shí),大壩加固前后滲流分析成果見(jiàn)表1。從成果可知,加固后大壩理論單寬滲流量和最大水力坡降均滿足規(guī)范要求,且比加固前小很多,說(shuō)明新型旋噴防滲墻防滲效果較好，解決了大壩滲漏問(wèn)題。

2.鉆孔取芯和注水檢測(cè)

新南水庫(kù)大壩加固完成后,福建省泉州市水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)壩體進(jìn)行鉆孔取芯和注水、壓水試驗(yàn)，以檢驗(yàn)新型旋噴防滲墻的完整性和抗?jié)B性能,主要檢測(cè)位置及工作量見(jiàn)表2。

現(xiàn)場(chǎng)共進(jìn)行21段注水，其滲透系數(shù)試驗(yàn)值為 4.27×10-7～9.98×10-7cm／s，平均值為8.34×10-7cm/s，可以滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)室內(nèi)芯樣抗壓、抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果，旋噴防滲墻#39～#40樁間混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值為2.3 MPa， 滲透系數(shù)為 9.26×10-7cm/s；#104～#105樁間混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值為2.6 MPa，滲透系數(shù)為 8.17×10-7cm/s；#112～#113 樁間混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值為2.2 MPa， 滲透系數(shù)為 9.77×10-7cm/s；#212～#213樁間混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值為2.5 MPa，滲透系數(shù)為 8.90×10-7cm/s；#268～#269 樁間混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值為2.3 MPa，滲透系數(shù)為 9.00×10-7cm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 旋噴施工工序

3.物探檢測(cè)

工程運(yùn)行半年后,再次委托某物探公司對(duì)新南水庫(kù)大壩進(jìn)行物探檢測(cè)，此次檢測(cè)共完成全壩段高密度電法剖面1條,其中大壩樁號(hào)0+060～0+070處,背水坡在打樁治理前曾經(jīng)出現(xiàn)滲漏，樁號(hào)0+080～0+120是大壩打樁深部區(qū)段，因此在大壩樁號(hào)0+060～0+140區(qū)段增加多道瞬態(tài)面波法檢測(cè)。

檢測(cè)結(jié)果表明，大壩采用高密度電法檢測(cè)及面波重復(fù)檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)明顯的異常區(qū)；打樁前曾經(jīng)發(fā)生滲漏的部位，經(jīng)檢測(cè)也未發(fā)現(xiàn)有滲漏及滲漏通道。水庫(kù)大壩新型旋噴防滲處理后效果明顯，高壓旋噴樁整體防滲質(zhì)量較好。

五、結(jié) 語(yǔ)

①土石壩新型旋噴鉆機(jī)及防滲技術(shù)主要施工設(shè)備為XL—50型履帶式旋噴鉆機(jī),由于工程招標(biāo)投標(biāo)時(shí)不能指定設(shè)備限制施工企業(yè)準(zhǔn)入,給技術(shù)推廣造成困難。技術(shù)推廣部門今后在科技成果推廣應(yīng)用時(shí),應(yīng)當(dāng)重視如何保證技術(shù)設(shè)備的可靠性。

②目前大壩防滲加固應(yīng)用防滲墻方法較多,各類防滲墻各有其特點(diǎn)和適用條件。土石壩新型防滲技術(shù)主要適用于均質(zhì)土壩和心墻壩，XL—50型旋噴鉆機(jī)深度可達(dá)50 m，但在壩高超過(guò)30 m時(shí)建議適當(dāng)減少孔距或布設(shè)雙排孔。

③土石壩新型防滲技術(shù)在福建省新南水庫(kù)推廣應(yīng)用，實(shí)施旋噴防滲總進(jìn)尺5 700 m，防滲面積2 500 m2，經(jīng)檢測(cè)大壩滲漏系數(shù)小于1×10-6cm/s，有效解決了大壩滲漏問(wèn)題，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]黃院生.新型旋噴技術(shù)在湖后水庫(kù)大壩加固中的應(yīng)用[J].水利科技，2010(1).

[2]李長(zhǎng)華，龔德新，郭祥初.運(yùn)用高壓旋噴建造土壩壩基灌漿蓋板技術(shù)[J].中國(guó)水利，2002（08）.