高 坤 （安徽省碭山縣，安徽 碭山 230000）

1 工程概況

某水庫位于安徽省滁州市境內(nèi)，屬淮河流域女山湖水系，江淮丘陵區(qū)地形?，F(xiàn)狀興利水位33.40m，設(shè)計洪水位33.90m（20年一遇），校核洪水位34.28m（200年一遇），總庫容為40.4萬m3。水庫下游有8個村民組，約150人，灌溉面積100hm2，水面養(yǎng)殖近9hm2，水庫流域面積集水面積1.24km2，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小Ⅱ型水庫。該水庫于1973年興建，1974年建成并投入運行。

2 工程存在的問題

該工程由于建造時間較早，在建期間受資金及條件的限制，施工時主要由人工挑土填筑而成，大壩清基不徹底，壩體填筑質(zhì)量差，大壩部分壩段壩腳處存在滲漏現(xiàn)象。

2.1 壩體工程地質(zhì)

經(jīng)野外原位測試及室內(nèi)土工試驗資料綜合分析表明：壩身填土主要為①層重粉質(zhì)壤土，含水量范圍值24.80%～29.59%，干密度范圍值1.45～1.55g/cm3，平均干密度1.48g/cm3；標(biāo)準(zhǔn)貫入范圍值為2.4～6.0擊；液性指數(shù)平均值0.84，塑性指數(shù)平均值14.36；壓實度范圍值為86.8%～92.3%，平均壓實度88.1%，不滿足規(guī)范要求。在大壩頂孔做注水試驗，成果表明滲透系數(shù)均值1.9 ×10-4cm/s，屬中等透水性，說明該大壩碾壓不密實，防滲性能較差。直接快剪粘聚力小值平均值29.1kPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值平均值10.9о，Es=4.3MPa。

2.2 壩基工程地質(zhì)

壩基巖性自上而下分層如下：②層粉質(zhì)粘土(Q4al)，褐灰色，軟塑，濕；層厚0.70～2.50m，層頂分布高程29.61～30.04m，層底分布高程27.47～29.24m。③層粉質(zhì)粘土(Q4al)，黃褐夾灰色，可塑，濕，局部層底含有細(xì)砂約10%；層厚1.00～3.70m，層頂分布高程27.47～32.42m，層底分布高程24.91～31.32m。④層粘土(Q3al)，黃褐夾灰色，可塑～硬塑，濕；該層未揭穿，探及層厚≥（3.95～5.45）m，層頂分布高程27.53～29.45m，層底分布高程≤（24.00～24.05）m。⑤層泥質(zhì)砂巖，全風(fēng)化，該層僅探及層頂，探及層厚≥（0.30～1.00）m，層頂分布高程24.91～31.32m，層底分布高程≤（23.91～30.90）m。

3 除險加固方案

3.1 壩體防滲處理方案的選取

針對大壩部分壩段壩腳處存在滲漏現(xiàn)象，擬對大壩壩體進(jìn)行防滲處理。目前土石壩除險加固的方法主要有上游面土工膜防滲、混凝土防滲墻、高噴灌漿等等，因為該水庫屬于?、蛐退畮欤?guī)模不大，且投資有限，土工膜防滲作為一種新型的防滲處理方法正被廣泛的運用在小水庫的除險加固工程中，實際工程效果證明土工膜防滲效果出色且投資較小，故本次選用鋪設(shè)PE土工膜的方法對該土壩進(jìn)行防滲處理。采用的PE土工膜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：兩布一膜、幅寬4m（400g/m3），縱橫向斷裂強(qiáng)力不小于16kN/m，縱橫向斷率伸長率50%，縱橫向撕破強(qiáng)力不小于0.48kN，CPR頂破強(qiáng)力不小于2.5kN，垂直滲透系數(shù)1×10-8cm/s，耐靜水壓0.6MPa。均符合GB/T17642—1998的要求。具體施工步驟如下。

①清除上游壩坡的雜草，通過回填、削土的方法將壩坡修整為1:2，在修整好的壩坡上鋪設(shè)0.1m的粗砂墊層，厚度為0.1m⑨

②鋪設(shè)PE土工膜，自上向下鋪設(shè)，留有一定余量，不能緊繃，以適應(yīng)地形的變化，采用熱焊法接縫⑨

③在PE土工膜上鋪設(shè)黏土層，厚0.3m，作為保護(hù)層，保護(hù)層應(yīng)該保持與設(shè)計上游坡面一致。

④再在粘土層上鋪設(shè)0.1m厚的粗砂墊層，然后在粗砂墊層上鋪墊混凝土預(yù)制塊面板護(hù)坡。

⑤PE土工膜防滑設(shè)置。因為上游壩坡總長330m，為防止土工膜滑落，需要在壩坡中央位置防滑齒槽，齒槽深1m，底寬0.5m，口寬1m，土工膜深入齒槽鋪設(shè)后，澆筑混凝土。

⑥壩腳處理。壩腳需開挖截水槽至不透水層，并深入不透水層1m，槽底寬1.2m，在開挖好的截水槽里澆筑C15混凝土，將土工膜澆筑于混凝土內(nèi)。

⑦岸坡處理。壩體與兩岸坡接合處須開挖截水槽，槽深為不透水層以下0.5m，槽底寬0.5m，邊坡1:0.5，槽內(nèi)現(xiàn)澆C15混凝土，厚度0.2m，土工膜澆入混凝土內(nèi)0.5m，混凝土上回填粘土夯實。

3.2 土工膜鋪設(shè)前后土壩滲流計算結(jié)果對比

3.2.1 計算參數(shù)的選取

根據(jù)工程地質(zhì)勘探鉆孔及土工試驗等資料，選取樁號為0+196的典型斷面進(jìn)行滲流計算。滲流計算參數(shù)結(jié)合注水試驗成果取值，具體參數(shù)選用值詳見表1

各分區(qū)的滲透系數(shù) 表1

3.2.2 計算工況

依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，土壩滲流計算應(yīng)考慮水庫運行中出現(xiàn)的不利條件，本次滲流計算考慮下列4種工況：

①上游正常蓄水位33.4m，下游無水時；

②上游設(shè)計洪水位33.9m，下游無水時；

③上游校核洪水位34.28m，下游無水時；

④正常蓄水位33.4m降至死水位30.98m，下游無水時。

土工膜處理前滲流計算結(jié)果匯總表 表2

土工膜處理后滲流計算結(jié)果匯總表 表3

從上述計算結(jié)果可以看出，未采用土工膜進(jìn)行防滲處理時，壩體最大的滲透比降多發(fā)生在下游壩腳處，大于滲透允許比降，導(dǎo)致滲流性態(tài)極不安全，易發(fā)生流土現(xiàn)象，且下游浸潤線逸處位置較高，導(dǎo)致壩體飽和區(qū)增加，飽和區(qū)內(nèi)石料承受上浮力，減輕了抵抗滑動的有效重量，不利于壩坡的穩(wěn)定；采用土工膜進(jìn)行防滲處理后，土石壩壩體的滲透比降減小，其值在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)；同時，浸潤線高度也大幅度降低，壩體飽和區(qū)減小，增加了抵抗滑動的有效重量，有利于壩坡的穩(wěn)定。

4 結(jié)語

某水庫作為集灌溉、防洪等綜合效益為一體的?、蛐退畮?，運行至今已有40年，其壩體和壩腳多處發(fā)生滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了大壩的安全。本文采取在大壩上游鋪設(shè)PE土工膜的方式對壩體進(jìn)行防滲處理，該方案既保證了水庫的安全運行，使得其能充分發(fā)揮防洪、灌溉等綜合效益，也有效降低了除險加固的資金預(yù)算。