□ 林文鋒（福建省安溪縣水利局）

1 水庫概況

垅頭水庫位于安溪縣城廂鎮(zhèn)墩坂村，屬晉江西溪英溪支流，水庫大壩工程于1955年9月動工興建，1959年10月建成。水庫壩址以上流域面積0.84 km2，總庫容34.40萬m3。是一座以灌溉為主，結合養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫。大壩壩型為均質土壩，最大壩高為10.50m，壩頂長137.00m，壩頂寬9.00m。

2 大壩滲漏問題及原因分析

2.1 存在問題

2012年4月，經安溪縣水利局組織的有關專家鑒定，垅頭水庫大壩為三類壩，壩體存在滲漏問題。根據(jù)鉆孔注水試驗及室內滲透試驗統(tǒng)計成果分析，壩體填筑土具弱～中透水性，其滲漏部位主要集中在壩體中部標高19.50～25.00m處，結合現(xiàn)場勘查資料，迎水坡混凝土面板局部破損，背水坡中部過壩渠道高程以下大面積濕坡，有多處集中滲水，且隨水位升高而增大，需進行壩體防滲處理。

2.2 原因分析

2.2.1 歷史原因

工程建設時期處于“大躍進”階段，工程建設存在邊勘測、邊設計、邊施工，施工階段停停續(xù)續(xù)，造成了一些工程質量問題，工程建設嚴重存在先天不足。

2.2.2 地質原因

填筑土室內垂直滲透試驗和水平滲透試驗顯示，垂直滲透系數(shù)為3.66×10-5 cm/s～3.02×10-4 cm/s，平均值為K＝9.15×10-5cm/s；水平滲透系數(shù)為 3.65×10-5 cm/s～5.12×10-4cm/s，平均值為K＝1.77×10-4cm/s。同時在現(xiàn)場對壩身填筑土進行注水試驗，壓水試驗在弱風化巖進行，結果表明：填筑土滲透系數(shù)為2.18×10-5～5.39×10-4 cm/s，滲透系數(shù)算術平均值為K=5.77×10-5cm/s；殘積砂質粘性土滲透系數(shù)為3.62×10-5～5.09×10-5cm/s，滲透系數(shù)算術平均值為K=5.09×10-5cm/s；強風化英安質晶屑凝灰熔巖滲透系數(shù)為3.15×10-4～5.78×10-4cm/s，滲透系數(shù)平均值為K=4.83×10-4cm/s；弱風化英安質晶屑凝灰熔巖呂榮值2.70～3.15 Lu,平均值為2.92 Lu，呂榮值＜10 Lu。上述試驗表明填筑土屬弱～中等透水層，滲透系數(shù)低于規(guī)范的規(guī)定。

壩體填筑土為粉砂質粘性土，為可塑狀，干密度ρd值為1.50～1.71 g/cm3，為室內擊實試驗（輕型）成果值的90.90%～100%，壓實度大部分偏低，低于規(guī)范要求。

2.2.3 滲流原因

垅頭水庫大壩為均質土壩，滲流計算采用的滲透系數(shù)是根據(jù)大壩鉆探的試驗值選用的，滲透系數(shù)為3.95×10-4cm/s。計算斷面選用大壩最大斷面進行計算，按水電部天津勘測設計院編寫的“土壩滲流計算程序”計算。

通過土壩滲流的分析，土壩段實際的水力坡降在2.36×10-1～2.76×10-1之間，均小于計算的[J允]=0.66，能夠滿足設計要求；但從現(xiàn)場檢查及日常管理情況來看，大壩背水坡中部過壩渠道高程以下大面積濕坡，有多處集中滲水，且隨水位升高而增大；大壩周圍存在白蟻活動的痕跡，形成滲水通道，實際滲流量遠比計算值大，在造成水資源損失同時，不利于大壩安全。

3 大壩加固方案選擇

針對垅頭水庫大壩存在的問題，根據(jù)大壩滲漏原因分析，并結合以往類似工程的實踐經驗，大壩防滲處理初始擬定兩種方案：

方案一：死水位以下部位采用高壓旋噴樁、以上上游面鋪設土工膜防滲

壩體迎水坡死水位以上水庫水位經常降落（高程23.40m以上），采用復合土工膜防滲，并在復合土工膜面設濾層及護面結構；壩體死水位以下(高程23.40m以下)，采用垂直防滲墻進行防滲，垂直防滲采用單管高壓旋噴樁固結填料形成防滲體。

垂直防滲墻：高壓旋噴樁樁徑為600mm，孔距500mm，按單排布孔，孔深應穿過所有填土料層至基礎面以下0.50m。平均孔深為2.90m，旋噴樁總長度270m。

上游坡上部防滲及護面結構：上游壩坡上部(高程22.40m以上)防滲采用復合土工膜防滲，拆除現(xiàn)有壩坡塊石護面結構，平整壓實壩坡，然后鋪設復合土工膜（600 g/m2）。護面結構為干砌塊石，先在復合土工膜上鋪砂、碎石各100mm厚，壓實作為墊層，再在碎石墊層上鋪干砌塊石250mm厚，以防止水位驟降和風浪淘刷及水庫漂浮物的撞擊破壞。方案一工程投資71.02萬元。

方案二：全壩段高壓單管旋噴樁防滲結合巖基帷幕灌漿防滲

地基灌漿帷幕頂部與壩體連接，底部深入相對不透水巖層一定深度，以阻止或減少地基中地下水的滲透；與位于其下游的排水系統(tǒng)共同作用，還可降低滲透水流對壩體的揚壓力。

高壓旋噴樁是高壓噴射注漿法地基處理中的一種，就是利用鉆機、注漿管、高壓泥漿泵等裝置，把水泥漿液形成高速噴射流束噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，同時鉆桿使土體與水泥漿充分攪拌混合凝固，形成樁柱或板墻狀的凝結體，用以提高地基防滲或承載能力的施工技術。旋噴樁的特點是：可提高地基的抗剪強度；能利用小直徑鉆孔旋噴成大直徑固結體；施工特點是噪聲低，振動小；可用于任何軟弱土層，并可控制加固范圍；設備較簡單、輕便，機械化程度高，更人性化。

此方案沿壩軸線全壩段采用單管高壓旋噴樁，樁徑為600mm，孔距500mm，按單排布孔，旋噴樁頂高程30.50m，樁底高程應穿過所有填料層至基礎面以下0.50m，河床部分最大孔深為11.00m，旋噴樁總長度3407.00m。該方案投資98.64萬元。

4 方案比較

方案一防滲效果能滿足要求，造價適中，但對土工膜的整體性要求較高，壩坡較陡，死水位處沒有平臺，施工機械進場比較困難；方案二防滲效果好，耐久性強，可靠性高，但造價比較高；由于壩體填筑質量不均勻，方案二對大壩防滲處理的質量更有保證。綜合考慮投資、工藝、質量、使用年限及壩體實際滲漏情況，推薦方案二為壩體防滲加固方案。

5 工程施工

工程施工安排在枯水期，工期5個月。本次防滲加固工程需要天然建筑材料主要為條石塊、土料及砂粗骨料。原料來源：石料場：工程區(qū)一定范圍內沒有可供開采利用的石料場分布，附近有簡易公路通至大壩區(qū)，運輸較方便；砂礫石料場：工程區(qū)一定范圍內沒有可供開采利用的天然砂礫石料場分布，工程建設所需的混凝土粗、細骨料建議外購；土料場：位于水庫大壩右岸，距大壩500m，分布于山丘表部及低緩的坡腳，土料為坡積粘性土，含砂量約15%，以粘性土為主，有用儲量約0.50萬m3，開采及運輸方便。

按照設計，在壩頂軸線上設置兩排布孔。第一排布孔，孔距500mm，樁徑600m，軸線總長123.50m；高壓旋噴樁底部高程12.00m,頂部高程30.30m,孔深穿過填料層至基礎面以下0.50m，最大孔深18.30m。第一排高壓旋噴樁總長3407.00m。第二排布孔，孔距500mm，樁徑600mm，軸線總長70.00m；高壓旋噴樁底部高程12.00m,頂部高程18.30m,最大孔深6.30m。第二排高壓旋噴樁總長849.30m。

施工具體操作過程：壩體防滲體高壓旋噴樁施工采用100型地質鉆機造孔，灌漿采用中壓灌漿，灌漿壓力≥25MPa，注漿的主要材料為水泥，采用標號42.5及以上的普通硅酸鹽水泥，通過單管高壓旋噴樁固結填料形成的防滲體，達到大壩壩體防滲的效果。鉆孔至設計高程后，即將旋噴管插至孔底，邊噴漿邊旋轉提升，形成由水泥、砂或土形成的固結樁體。

考慮到施工對環(huán)境的影響較大，且主要發(fā)生在施工期，應做到施工過程中嚴格控制廢水的排放，避免下游水質遭受污染；注意施工人員勞動保護工作；工程完工后，及時清理施工跡地，盡快開展復土、平整、植被恢復工作；做好棄渣場的坡面平整、壓實，及時種草植樹，減少水土流失。

6 結語

目前大壩防滲加固方法較多，各類方案各有其特點和適用條件。在垅頭水庫大壩防滲加固中根據(jù)其存在的問題初步擬定兩種解決方案，雖然方案一較方案二經濟，但考慮到工程質量及施工難度等方面，方案二較優(yōu)，推薦采用方案二。垅頭水庫防滲加固的施工方案選擇與普通工程有所差別，此現(xiàn)象可供類似工程借鑒，便于方案選擇。