湯梅珍

（福建省漳州市水利水電勘測設(shè)計研究院，福建漳州363000）

巖坑水庫除險加固中大壩防滲方案設(shè)計

湯梅珍

（福建省漳州市水利水電勘測設(shè)計研究院，福建漳州363000）

福建省漳州市龍文區(qū)巖坑水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩體填筑土土質(zhì)均勻性較差、壓實度偏低、滲透系數(shù)較大；壩體與壩肩接觸部位填筑質(zhì)量較差，文章對巖坑水庫大壩主要存在問題及原因進(jìn)行了分析，對大壩除險加固方案作了介紹。除險加固中采用單管高壓旋噴樁防滲墻技術(shù)對大壩進(jìn)行了防滲處理，效果顯著。

巖坑水庫；除險加固；防滲方案；大壩壩體；單管高壓旋噴防滲墻

1 工程概況

巖坑水庫位于漳州市龍文區(qū)朝陽鎮(zhèn)漳濱村，壩址以上集雨面積0.26 km2，主河道全長0.68 km，河道平均坡降39.5‰。

流域形狀系數(shù)0.56，呈狹長型。流域以紅山為分水嶺，下游與紅山溪匯合，由西南向東北經(jīng)農(nóng)場、漳濱村后匯入九龍江北溪，是一座以灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖等綜合利用的小（2）型水庫。

水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程34.0 m，壩頂長度97 m，壩頂寬度3.6～6 m，最大壩高14.6 m［1］。

2 主要存在問題及原因分析

2.1 主要存在問題

巖坑水庫于1967年12月竣工，運行40多年來經(jīng)過幾次除險加固，工程存在問題得到部分解決，但由于資金等方面原因，工程維修加固不夠徹底。目前仍存在壩面不平整，溢洪道泄水能力不足，輸水涵洞出口漏水，壩體填筑土土質(zhì)均勻性差，壩體填筑土的壓實度偏低，滲透系數(shù)較大，迎水坡及背水坡坡面局部坑洼嚴(yán)重，壩體局部存在蟻巢，大壩壩體與壩肩接觸部位填筑質(zhì)量差，大壩兩岸壩體與壩肩接觸部位存在滲漏等一系列問題［2］。

2.2 原因分析

根據(jù)巖坑水庫除險加固工程地質(zhì)勘察報告，壩體填筑土的干密度ρd范圍值為1.38～1.51 g／cm3，平均值1.43 g／cm3，根據(jù)室內(nèi)擊實試驗（25擊）成果，壩體填筑土的最大干密度ρdmax＝1.70 g／cm3，壩體填筑土的壓實度（ρd范圍值與ρdmax平均值比值）為：81.2%～88.8%，ρd平均值僅為ρdmax平均值的84.1%，依據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（SL189—96），填筑土壓實度應(yīng)為95%～97%，因此，壩體填筑土的壓實度均偏低，填筑土的干密度大小差異較大，表明壩體填筑土的壓實度變化較大。

現(xiàn)場對壩體填筑土進(jìn)行7段注水試驗，根據(jù)試驗成果，壩體填筑土滲透系數(shù)K值（5.57×10－6～1.05×10－3）cm／s，屬微～中等透水性，壩體防滲性能差。

勘察成果顯示，大壩壩基為全風(fēng)化花崗閃長巖，壩基較穩(wěn)定。大壩迎水坡及背水坡穩(wěn)定性均較差。局部壩體填筑土與壩基全風(fēng)化花崗閃長巖接觸帶碾壓未密實，達(dá)不到設(shè)計要求，水庫高水位運行時，易由該處薄弱帶形成滲漏通道，大壩左岸壩基可能存在滲漏問題。

大壩當(dāng)時施工技術(shù)和施工機(jī)械設(shè)備相當(dāng)落后，大壩壩體與壩肩接觸部位填筑質(zhì)量較差，大壩兩岸壩體與壩肩接觸部位仍可能存在滲漏問題。水庫反濾排水棱體的有效性較差。大壩滲流從理論計算上浸潤線過高，逸出點滲透坡降大于規(guī)定值，不能滿足規(guī)范要求。

3 大壩防滲加固設(shè)計構(gòu)思

壩體防滲加固設(shè)計主要可采取充填式灌漿、劈裂式灌漿、迎水坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜、射水法混凝土防滲墻、振動沉?；炷练罎B墻、高噴防滲板墻等方案。

根據(jù)巖坑水庫大壩的實際情況，考慮充填式灌漿前期可以取得一定的防滲效果，后期防滲效果得不到保障；劈裂式灌漿劈裂壩體，會對壩體產(chǎn)生較大擾動，可能影響壩體的整體穩(wěn)定性；射水法施工工藝要求高，防滲墻之間連接不夠可靠；因此本工程加固不考慮充填式灌漿、劈裂式灌漿、射水法混凝土防滲墻等方案，只考慮振動沉模、單管高壓旋噴防滲板墻、復(fù)合土工膜等方案。

本次防滲加固設(shè)計擬定3種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，大壩防滲采取全壩段布置。

4 大壩防滲加固方案選擇

4.1 方案一：壩體振動沉模混凝土防滲墻

振動沉?；炷练罎B板墻是利用強(qiáng)力振動原理，將空腹鋼模板沉入土中，向空腹內(nèi)注滿混凝土，邊振動邊提升模板，漿液留于槽孔中形成單塊板墻，將單板連接起來，從而形成連續(xù)的防滲板墻。

由于兩岸壩端岸坡較陡，施工場地窄少，振動沉模防滲墻無法施工，且不能打入壩基，所以大壩部分采用振動沉模防滲墻，兩岸壩端及壩基采用單管高壓旋噴防滲墻［3］。

4.2 方案二：壩體單管高壓旋噴防滲墻

高壓噴射注漿技術(shù)的主要機(jī)理是鉆孔灌注水泥漿，通過漿液與壩內(nèi)土體的強(qiáng)制拌合，形成堅固的防滲板墻。

4.3 方案三：復(fù)合土工膜防滲結(jié)合單管高壓旋噴防滲墻

復(fù)合土工膜防滲主要機(jī)理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道。

該方案設(shè)計迎水坡23.00 m高程以上鋪設(shè)復(fù)合土工膜（長絲無紡復(fù)合土工膜，兩布一膜，200／0.5／200），并于拓寬27.00 m高程平臺處至3.0 m寬施工平臺，23.00 m高程以下采用單管高壓旋噴防滲墻進(jìn)行加固。

復(fù)合土工膜與高壓旋噴防滲墻之間設(shè)寬、深均為1.0 m的C20混凝土帽梁連接。

經(jīng)深入分析并參考類似工程經(jīng)驗，各方案的優(yōu)缺點如表1、表2。

表1 大壩壩體防滲加固方案工程量及投資估算對照表

表2 大壩壩體防滲處理方案技術(shù)參數(shù)比較表

從施工工藝要求、施工難度、防滲效果、投資情況等綜合考慮，采用“單管高壓旋噴防滲板墻”對大壩壩體進(jìn)行防滲加固。

5 單管高壓旋噴防滲墻設(shè)計

防滲墻布設(shè)在壩軸線上游1.0 m處，單排布孔，孔距0.45 m，樁徑0.6 m，墻頂高程33.10 m，墻底深入相對隔水層2 m，防滲墻從左岸樁號0＋000至右岸0＋097總長97m，共布設(shè)217孔，最大孔深15m，鉆孔總進(jìn)尺2 482.9 m。巖坑水庫大壩加固橫斷面圖如圖1所示，單管高壓旋噴防滲墻縱剖面圖如圖2所示。

圖1 巖坑水庫大壩加固橫斷面圖

圖2 單管高壓旋噴防滲墻縱剖面圖

6 大壩防滲加固效果情況

巖坑水庫大壩防滲處理后，委托廈門捷航工程檢測技術(shù)有限公司對壩體進(jìn)行鉆孔取芯及壓水試驗，其滲透系數(shù)試驗值3.92×10－7cm／s～6.66× 10－7cm／s，滿足滲透系數(shù)≤1×10－6cm／s的設(shè)計要求；抗壓強(qiáng)度試驗值在2.2～3.8 MPa，滿足要求。綜合近年來工程除險加固后運行情況看，除險加固前的滲漏等問題得到了解決，未再出現(xiàn)漏水問題，水庫大壩能夠正常運行。

7 經(jīng)驗與建議

1）水庫一般建在山上，交通條件較差，在除險加固設(shè)計時應(yīng)充分考慮機(jī)械的進(jìn)出場運輸問題。

2）在大壩防滲墻方案比選時，不能僅僅從經(jīng)濟(jì)可行性最優(yōu)方面進(jìn)行比選，而應(yīng)該綜合考慮后續(xù)施工問題、工期問題、防滲效果等。

3）大壩防滲墻方案設(shè)計應(yīng)盡可能的參考當(dāng)?shù)匾延械墓こ虒嵗捌涮幚硇Чこ淘O(shè)計既要有理論的計算研究，更要有實例的驗證。

4）大壩防滲墻設(shè)計要綜合考慮大壩的等級及工程量的大小，本文中水庫為?。?）型水庫且工程量較小，若為中型水庫、大型水庫的方案比選，還應(yīng)考慮拓寬進(jìn)場道路、拓寬壩頂?shù)却胧┻M(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選。

8 結(jié) 語

單管高壓旋噴防滲墻具有施工簡易、速度快、固結(jié)強(qiáng)度大、耐久性較好、防滲效果好、不會造成環(huán)境和地下水污染、施工噪音較小、適應(yīng)各類地層條件等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。巖坑水庫大壩單管高壓旋噴防滲墻的應(yīng)用，對單管高壓旋噴防滲墻理論進(jìn)行了實踐檢驗，為國內(nèi)單管高壓旋噴防滲墻的設(shè)計提供和積累了一定的經(jīng)驗。

［1］江攀毅，等.龍文區(qū)巖坑水庫除險加固初步設(shè)計地質(zhì)報告［R］.福建：福建省漳州市水利水電勘測設(shè)計研究院，2011.

［2］陳偉達(dá)，等.龍文區(qū)巖坑水庫除險加固工程初步設(shè)計［R］.福建：福建省漳州市水利水電勘測設(shè)計研究院，2011.

［3］中華人民共和國水利部.SL274—2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2001.

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2014－10－31

湯梅珍（1976－），女，福建云霄人，工程師。