黃志恒

（福建省永川水利水電勘測設(shè)計院有限公司 福州市 350002）

1 工程概況

1.1 工程概況

際頭水庫位于福建省浦城縣富嶺鎮(zhèn)靖坑村，于1985年11月動工，1991年11月竣工。水庫總庫容為394.7 萬m3，其中興利庫容為332 萬m3，死庫容為15 萬m3。大壩為雙曲砌石拱壩，壩頂高程462 m，最大壩高35 m，壩頂弧長110 m，壩頂寬2 m，底寬7.0 m，厚高比為0.2；大壩迎水面為100#砂漿砌條石護砌厚0.8 m，緊接著為防滲體，150#混凝土，壩體采用100#細骨料混凝土砌塊石砌筑，背水面為100#砂漿砌條石護砌厚0.8 m。大壩基礎(chǔ)為中粗長石石類砂巖、壩基設(shè)置了一道固結(jié)灌漿。

1.2 工程地質(zhì)

際頭水庫壩址地基均埋設(shè)于強風(fēng)化以上基巖，地基穩(wěn)定條件良好。右壩肩下伏基巖為強風(fēng)化凝灰?guī)r，壩肩處巖質(zhì)風(fēng)化強，應(yīng)進行加固處理，加固后能滿足壩基穩(wěn)定要求。中、左壩肩基底均為弱風(fēng)化花崗斑巖和細?；◢弾r，強度高，壩基和左壩肩穩(wěn)定條件良好。

1.3 大壩存在的主要問題

（1）大壩在剛開始蓄水運行時就出現(xiàn)了十分嚴重的滲漏現(xiàn)象，防滲墻沒有起到應(yīng)有作用，在經(jīng)過灌漿處理后目前大壩的滲漏依然十分嚴重。

（2）防滲標(biāo)準(zhǔn)取30年一遇，設(shè)計洪水量88 m3/s,設(shè)計洪水位為461.38 m，下泄流量為48.61 m3/s；200年一遇校核，校核洪水位為461.72 m，下泄流量67.09 m3/s，以此推求的壩頂高程不能滿足規(guī)范要求。

（3）大壩的滲漏情況十分嚴重，有40%的壩面有滲漏和析鈣的跡象，在高水位時有幾處噴射水流的現(xiàn)象，大壩在高水位時亦存在繞壩滲流的現(xiàn)象。

（4）根據(jù)設(shè)計地質(zhì)資料，際頭水庫壩肩巖體較為破碎、存在繞壩滲流現(xiàn)象。

（5）大壩壩基未進行帷幕防滲處理。

2 砌石拱壩防滲加固設(shè)計

本次防滲加固設(shè)計任務(wù)是針對際頭水庫樞紐工程存在的諸多問題和隱患，提出可行的加固改造工程措施。

（1）在壩頂修建一道防滲墻。

（2）對大壩壩體進行補強灌漿，壩基進行帷幕灌漿，壩面進行防滲處理，下游面脫落砂漿部分重新勾縫。

（3）新建大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。

3 防滲加固工程施工

本文防滲加固工程施工著重闡述防滲加固設(shè)計中的第二條措施

3.1 對大壩迎水面采取噴錨措施

（1）坡面及壩腳清理。將迎水面壩基的淤積泥土以及多年積存的有機物質(zhì)清除干凈，對松動巖塊、裂隙碎屑進行清理；并對壩肩的巖面清洗干凈，對已出露的新鮮巖面進行鑿毛處理、對原壩坡護墻上的舊混凝土進行鑿毛、露出新鮮混凝土面以及漿砌塊石面。

（2）埋錨掛網(wǎng)。在迎水面壩體壩肩、壩基巖面按梅花形排列埋設(shè)錨桿。錨桿孔鉆完后必須將孔內(nèi)巖粉沖洗干凈，錨桿直徑為22 mm 錨桿，鋼筋深入壩體長度為70 cm；錨桿孔在鋼筋插入后用1∶3 的水泥砂漿固結(jié)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格20 cm×20 cm（為增加整體性和減少回彈率，在鋼筋網(wǎng)格布設(shè)基礎(chǔ)上增設(shè)鐵絲網(wǎng)一道），網(wǎng)格鋼筋選用6 的鋼筋按雙層分布；搭接按規(guī)范要求進行。

鋼筋網(wǎng)片現(xiàn)場搭設(shè)，利用錨桿頭點焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網(wǎng)緊貼迎水面，網(wǎng)間用鉛絲扎緊。

（3）噴射C25 混凝土。噴射混凝土采用濕噴工藝。正式施工前，按規(guī)范進行噴混凝土生產(chǎn)性試驗，以確定混凝土噴射作業(yè)參數(shù)。噴混凝土材料采用早強型水泥，堅硬中粗砂，細度模數(shù)控制在2.2～3.0 之間，粒徑小于15 mm 的碎石，混凝土配合比由實驗室確定。噴混凝土前用水或風(fēng)沖洗迎水面。噴射混凝土作業(yè)分段分片依次進行，噴射順序自下而上。

噴射混凝土采用濕噴，將拌合后的水泥、砂、細粒碎石和水拌合均勻后，借助空壓機將拌好后的混凝土噴至壩迎水面，噴射分2 次進行，每層厚度為100 mm,噴射總厚度為200 mm，在第一層混凝土終凝之后噴第二層混凝土。噴射混凝土考慮添加劑的副作用，本工程基本不加添加劑。為了加強上游壩面防滲面層與岸坡接觸部位防滲，向兩岸相鄰山體延伸加做C25 混凝土鑲邊，鑲邊寬5 m，鑲邊形式與壩體掛網(wǎng)噴混凝土型式一致。

3.2 對大壩壩體進行補強灌漿

壩體灌漿分為壩頂灌漿和440.0 m 高程以下壩體補強灌漿。

（1）壩頂灌漿。壩頂灌漿沿大壩中軸線布置單排灌漿孔，視壩體形狀布置0～10°的斜孔（即與豎直方向的夾角），采用150 型鉆機造孔。大壩右岸壩肩與左岸壩肩灌漿至基巖面，壩體中段灌漿至440 m高程，孔距2 m。使用150 型鉆機造孔時，考慮正常情況下用水力循環(huán)攜帶巖粉及其它雜質(zhì)無法徹底清除，將影響灌漿強度和防滲效果，在造孔完成后借助空氣壓縮機將孔內(nèi)巖粉及其它雜質(zhì)吹干凈后再行灌漿。

為進一步確定大壩的滲透特性，提供灌漿必要的技術(shù)參數(shù)，鉆孔時進行壓水試驗，使用壓力為同段灌漿壓力的70%～80%，壓水試驗自下而上分段進行，自段長（5～6）m。

灌漿采用自下而上分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿。灌漿漿液配制由稀到濃逐級變化，變換原則如下：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時或注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不改變水灰比；當(dāng)某一比級漿注入量已達300L 以上，或灌注時間已達1h 時，而灌漿壓力或注入率均無顯著改變時，應(yīng)換濃一級水灰比漿液灌注；當(dāng)注入率大于30L/min 時，應(yīng)根據(jù)施工具體情況，越級變濃。越級只能越一級，且越級后注入漿量也應(yīng)達到300 L 以上，或灌注時間已達1h 才能第二次越級。

本工程壩頂灌漿壓力0.30 MPa，施工中灌漿水灰比由5∶1 變換成3∶1。

（2）440 m 高程以下的壩體補強灌漿。使用潛孔鉆在大壩下游面打灌漿孔（斜孔），與豎直方向成70°，孔距2 m，采用梅花形布孔，孔深伸入壩體（3.0～5.1）m，以離防滲墻30 cm 為限。造孔完成后借助空氣動力將孔內(nèi)巖粉吹洗干凈，以保證灌漿效果。灌漿前壓水試驗，灌漿壓力和灌漿水灰比與壩頂補強工藝相同。

3.3 對壩基進行帷幕灌漿

大壩帷幕灌漿水平長度140 m，其中壩體段110 m，向大壩左岸延伸20 m，向大壩右岸延伸10 m，灌漿孔孔距2 m，伸入到相對隔水層頂板線以下1 m?？咨睿?.8～21.6）m。大壩右岸0+000～0+020 m 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂灌漿相結(jié)合的方式，灌漿孔壩體部分為補強灌漿，基礎(chǔ)部分為帷幕灌漿。大壩0+020 m～0+090 m 段帷幕灌漿孔的布置采用從大壩下游壩面高出基礎(chǔ)出露面1 m 處打帷幕灌漿孔，灌漿孔與豎直方向成20°，使用潛孔鉆機進行施工。大壩左岸0+090～0+110 段帷幕灌漿孔的布置采用與壩頂垂直灌漿相結(jié)合的方式，灌漿孔壩體部分為補強灌漿，基礎(chǔ)部分為帷幕灌漿。灌漿分二序進行，第一序孔間距4 m，第二序孔間距2 m；第一序孔采用的壓力為（0.3～0.4）m，第二序孔采用的壓力為（0.4～0.5）MPa。灌漿采用單排布置。

4 實施效果

（1）補強灌漿和帷幕灌漿檢查孔共抽查9 個孔，壓水試段26 段，試驗結(jié)果為灌前最大透水率8.53 Lu，最小透水率3.53 Lu，平均透水率5.62 Lu;灌后最大透水率為1.58 Lu，最小透水率為0.83 Lu，平均透水率1.27 Lu。具體數(shù)據(jù)詳見附表。

（2）通過對水庫防滲加固一個汛期（2011.2～2012.2）壩體觀察，背水面由40%面積滲漏變?yōu)橐鸦厩宄凉B漏（偶見滲漏，不超過5%面積），且未見析鈣現(xiàn)象發(fā)生，在高水位時未見噴射水流的現(xiàn)象，亦不存在繞壩滲流的現(xiàn)象發(fā)生，說明采取本文所述防滲加固措施是得當(dāng)?shù)摹?/p>

附表 浦城縣際頭水庫大壩補強灌漿和帷幕灌漿灌漿前后比較成果一覽表

5 結(jié) 語

（1）在壩頂造斜孔時，要依據(jù)雙曲線拱壩斷面圖精確定位和定好斜角，造孔過程中隨時注意觀測，預(yù)防打穿壩體。

（2）造孔過程中產(chǎn)生的巖粉借助空氣壓縮機產(chǎn)生的空氣攜帶至孔口后再行灌漿可較好地保證灌漿質(zhì)量。

（3）灌漿過程中注漿量、注漿壓力要結(jié)合灌前壓水試驗透水率實施。