丁文建　王　嚴(yán)

（城固縣水工隊(duì)陜西城固723200）

城固縣堰溝河水庫大壩混凝土防滲墻施工方法探討

丁文建王嚴(yán)

（城固縣水工隊(duì)陜西城固723200）

堰溝河水庫是城固縣綜合利用的重點(diǎn)?。ㄒ唬┬退畮?，但壩體心墻高度不符合規(guī)范要求，以及壩體出現(xiàn)的滲水問題影響其正常運(yùn)行及壩體安全和下游安全。本文著重對(duì)堰溝河水庫大壩除險(xiǎn)加固施工方案進(jìn)行論述和比較分析，以期對(duì)水庫大壩除險(xiǎn)加固有一定借鑒意義。

水庫；大壩；防滲墻；方案；探討

1　工程概況

城固縣堰溝河水庫位于漢江一級(jí)支流堰溝河出谷口處，屬河谷型水庫。壩址位于三合鎮(zhèn)余觀村，距縣城3km。水庫于1969年9月動(dòng)工，1974年5月建成并投入運(yùn)行。壩址以上控制流域面積147km2，總庫容515萬m3，其中設(shè)計(jì)核定興利庫容180萬m3，滯洪庫容200萬m3，死庫容20萬m3。水庫設(shè)計(jì)灌溉面積1.0萬畝，有效灌溉面積0.71萬畝，是一座以農(nóng)田灌溉為主，兼防洪、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小〈一〉型水庫。

水庫樞紐工程屬四等，主要建筑物級(jí)別為四級(jí)。主要包括心墻大壩，溢洪道和放水建筑物三部分組成。最大壩高27.1m，壩頂寬5m，壩頂長120m，壩頂高程530.60m。開敞式側(cè)堰溢洪道位于左岸山坡，基本與土壩軸線垂直，泄流段由三級(jí)陡坡跌水組成。溢流堰頂高程523.50m（原堰頂高程521.0m），設(shè)計(jì)堰頂寬35m，實(shí)測(cè)原堰頂寬僅26m，溢洪道渠槽寬22m，一級(jí)跌差14.53m，二級(jí)跌差5.5m，三級(jí)跌差2.0m，總跌差23.1m，總長度454 m。輸水建筑物由放水塔和放水涵洞組成，位于大壩右端。無壓涵洞長84m，設(shè)計(jì)引水流量為3m3/s，輸水洞進(jìn)口高程511.00m，放水塔高19.6m（原塔高16.4m），啟閉機(jī)室地面高程530.60m。

堰溝河水庫保護(hù)下游城固縣城、三合鎮(zhèn)、陽安鐵路、108國道、316國道、西漢高速公路以及9.5萬人口與1.5萬畝農(nóng)田。

2　大壩存在的主要問題

大壩結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷（心墻高度不滿足《規(guī)范》要求，壩基滲流穩(wěn)定超限），原心墻高程523m，設(shè)計(jì)水位下心墻高程需528.3m，心墻需加高5.3m；校核水位下心墻高程需529.4m，心墻需加高6.4m。洪水期間大壩背水坡524m高程以上2m～3m滲水嚴(yán)重。2005年水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)，遵照水庫除險(xiǎn)加固的同時(shí)兼顧工程效益的原則，根據(jù)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算成果，水庫正常蓄水位須在523.50m高程才能滿足灌區(qū)用水需要，水庫調(diào)洪計(jì)算成果表明：在大壩不加高的情況下，正常蓄水位可抬高3.10m，具有增加興利庫容的空間；正常蓄水位由521.0m提高到523.50m，壩高能滿足要求，大壩上下游邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)亦可滿足，原溢洪道亦具備溢流堰加高條件；說明正常蓄水位由521.0m提高到523.50m是可行的。故確定正常蓄水位523.50m，以滿足灌溉用水要求。為滿足灌溉需求堰頂加高到523.5m，心墻需加高至529.4m才能滿足規(guī)范要求。另外，迎水坡砌護(hù)高度不夠，原砌護(hù)破爛損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

3　工程地質(zhì)概況

工程區(qū)位于秦嶺與巴山之間楊子準(zhǔn)地臺(tái)北部邊緣之“漢南臺(tái)拱”中部地段。巖性以比較單一的下元古代末期侵入漢南雜巖體構(gòu)成，地殼運(yùn)動(dòng)以間歇性上升為主，區(qū)域構(gòu)造比較簡單。主要斷層北部為洋（縣）～勉（縣）斷裂，距測(cè)區(qū)直線距離大于6 km；南部為二里壩～曹家壩斷層，該斷層走向N75°W，延伸長度約150km，在二里壩尖滅，距測(cè)區(qū)直線距離大于10km。

工程區(qū)位于下元古代侵入的花崗巖巖基上，遠(yuǎn)離區(qū)域性活斷層，區(qū)域構(gòu)造基本穩(wěn)定。地震基本烈度建議為6度。

4　大壩壩體防滲方案

堰溝河水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)中，大壩除險(xiǎn)加固列出三種方案：粘土心墻防滲方案（方案一）；槽鉆鉆孔現(xiàn)澆砼防滲墻方案（方案二）；帷幕防滲方案（方案三）進(jìn)行比較。

4.1粘土心墻防滲方案

粘土心墻防滲方案（方案一）主要通過大開挖，挖運(yùn)走原粘土心墻以上的透水砂質(zhì)土，裸露出原心墻，在其上回填粘土并碾壓達(dá)到設(shè)計(jì)密度。達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，進(jìn)行原壩殼土碾壓回填。優(yōu)點(diǎn)是防滲效果好，施工簡單。缺點(diǎn)是施工期長，土方量大，需放空水庫，影響灌溉，受夏季汛期影響，只能冬季施工。鑒于壩頂又是水庫上游當(dāng)?shù)卮迩f主要交通道路，長期施工嚴(yán)重影響上游村民出行及農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸，建議不采用此方案。此方案經(jīng)概算需壩體土方開挖9360m3，粘土心墻回填土1785m3，壩體回填土6455m3，修建交通便道8.0萬元，總投資60.60萬元。

4.2槽鉆鉆孔現(xiàn)澆砼防滲墻

槽鉆鉆孔混凝土防滲墻是在松散透水地基或土石壩壩體中連續(xù)鉆孔成槽的樁柱型防滲墻，以泥漿固壁，在泥漿護(hù)壁下現(xiàn)澆筑砼而成，起防滲作用的連續(xù)墻。

堰溝河水庫大壩現(xiàn)狀，槽鉆鉆孔現(xiàn)澆砼防滲墻（方案二），采用C15素混凝土防滲墻進(jìn)行防滲加固處理方案。經(jīng)計(jì)算選用鉆孔孔徑600mm，4.4m接頭孔一眼，孔徑800mm。防滲墻的優(yōu)點(diǎn)在于防滲效果可靠，墻體的滲透和力學(xué)性能可根據(jù)地質(zhì)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制，可以適應(yīng)各種地質(zhì)條件，最大優(yōu)點(diǎn)可以在施工時(shí)不需要放空水庫，不會(huì)影響灌溉和水庫的其他使用功能，防滲效果好；土石方工程量小。但施工規(guī)模大、技術(shù)要求高，一旦開工要求連續(xù)作業(yè)。缺點(diǎn)：工序多，防滲墻為隱蔽工程，若發(fā)生質(zhì)量問題，重新處理比較困難。堰溝河水庫大壩除險(xiǎn)加固槽鉆鉆孔混凝土防滲墻方案經(jīng)概算：槽鉆成槽120m；砼防滲墻672m3，回填土220m3，交通便道3萬元，其他費(fèi)用4萬元，總投資57.43萬元。

鑒于此方案防滲效果好，及考慮滲漏帶來問題的嚴(yán)重性，加之造價(jià)較低，推薦選用此方案。比選過程如表4-1所示。

4.3帷幕防滲

帷幕防滲優(yōu)點(diǎn)是：不破壞原壩體；工期短，工序少；施工干擾小。缺點(diǎn)是：防滲效果欠佳；投資較大。堰溝河水庫大壩除險(xiǎn)加固帷幕防滲方案經(jīng)概算：鉆孔總進(jìn)尺1080m，灌漿總進(jìn)尺840m，總投資61.41萬元。

根據(jù)堰溝河水庫地質(zhì)特點(diǎn)，選用水泥漿液作為膠凝材料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)回填砂土帷幕灌漿防滲效果欠佳，堰溝河水庫地理位置特殊，下游有堰賓公園、西漢高速、陽安鐵路、村莊及縣城較近，一旦失事?lián)p失較大。此方案不在采用。

表4-1　堰溝河水庫大壩除險(xiǎn)加固方案比較

5　施工方案實(shí)際選用

2008年10月大壩采用槽鉆鉆孔現(xiàn)澆砼防滲墻（方案二）具體施工時(shí)，由于堰溝河大壩除險(xiǎn)加固工程較小，購買設(shè)備不劃算。本地區(qū)又沒有槽鉆施工設(shè)備，從外地區(qū)聯(lián)系槽鉆鉆孔施工單位施工，所花的費(fèi)用是概算的幾倍，故放棄此方案。后改為槽孔型防滲墻，開槽機(jī)臨近縣有此設(shè)備費(fèi)用較大，而且通往堰溝河水庫的道路寬度滿足不了開槽機(jī)通行的要求，村內(nèi)彎道多，施工時(shí)影響壩頂交通數(shù)月，阻礙村民日常通行。且原壩體砂質(zhì)土易塌方，無法支護(hù)，故放棄此方案。

2009年3月經(jīng)過論證決定采用挖運(yùn)走大壩上部部分土，然后挖機(jī)挖槽澆筑混凝土防滲墻的施工方案。設(shè)計(jì)C15混凝土防滲墻底高程521.5m，防滲墻頂高程529.4m，混凝土墻高7.9m，10m預(yù)留伸縮縫一道，伸縮縫內(nèi)澆筑低熔點(diǎn)瀝青，防滲墻寬0.5m，深入原粘土心墻1.5m，壩頂高程530.6m，開槽9.1m深。由于挖機(jī)臂長達(dá)不到設(shè)計(jì)防滲墻底高程，而且上層7.6m為砂土，塌方嚴(yán)重，無法澆筑混凝土，需把上層4m深砂土全部挖運(yùn)走，其余3.6m砂層土采用支護(hù)澆筑混凝土。此方案優(yōu)點(diǎn)費(fèi)用低，施工期較短，防滲效果好，不用放空水庫，不影響灌溉，壩頂一側(cè)可作為臨時(shí)交通道路，也不影響車輛及行人通行。缺點(diǎn)是需在主汛期前完成施工或需在冬季施工。此方案：挖運(yùn)土方5200m3，土方回填5000m3，混凝土500m3，總投資48.6萬元。

2009年4月采用此方案開始施工，施工時(shí)由于現(xiàn)行挖機(jī)挖斗太寬，防滲墻設(shè)計(jì)墻寬只有0.5m，施工單位在本縣自行加工挖掘機(jī)外寬0.5m的挖斗，伸縮縫在混凝土澆筑時(shí)用Dg200鋼管斷縫，每段混凝土墻頭兩邊其余部位用厚20mm木模板支護(hù)，待混凝土墻初凝后拆除模板，臨近兩混凝土墻初凝后拔掉鋼管，混凝土在初凝過程中每30分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)鋼管3圈，防止混凝土與鋼管粘結(jié)。每段墻體分兩期澆筑，一期澆筑4.0m高，二期澆筑3.9m高。所有混凝土墻體澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)高程及完全凝固后，對(duì)預(yù)留伸縮縫填筑低熔點(diǎn)瀝青，在施工結(jié)束后回填壩體土并碾壓。在碾壓過程中振動(dòng)碾在距墻體50cm時(shí)不再震動(dòng)，其余部位震動(dòng)碾壓并達(dá)到設(shè)計(jì)相對(duì)密度。

6　結(jié)語

堰溝河水庫大壩除險(xiǎn)加固采用部分開挖挖機(jī)挖槽澆筑混凝土防滲墻處理后，經(jīng)過6年高水位運(yùn)行，壩體原滲漏點(diǎn)未出現(xiàn)滲漏水，防滲效果明顯，說明施工質(zhì)量可靠。通過比較選擇的除險(xiǎn)加固采用的部分開挖挖機(jī)挖槽澆筑混凝土防滲措施是行之有效的，而且費(fèi)用少，經(jīng)濟(jì)可靠。陜西水利

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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