張 愷

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 70003）

1 工程概況

西安市輞川河引水李家河水庫(kù)工程位于西安市藍(lán)田縣，工程的開(kāi)發(fā)目標(biāo)以西安市浐河以東城鎮(zhèn)供水為主，兼有發(fā)電。水庫(kù)樞紐距西安市約68 km，距藍(lán)田縣縣城23 km。李家河水庫(kù)工程總庫(kù)容為5260萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容為4400萬(wàn)m3，供水設(shè)計(jì)流量為3.15 m3/s，多年平均供水量7230萬(wàn)m3，電站裝機(jī)容量4800 kW。

攔河壩為碾壓混凝土拋物線雙曲拱壩，拱壩中心線走向NW63.14°，頂拱中心角79.42°，拱圈中心線在拱冠處的最大曲率半徑為左岸176.817 m，右岸168.117 m，壩頂上游弧長(zhǎng)324.931 m，弦長(zhǎng)294.273 m，壩體厚高比0.315。壩頂高程884.00 m，最大壩高98.50 m，壩頂寬8 m，壩底寬31.0 m。壩體上、下游面為變態(tài)混凝土，中間部位為二級(jí)配防滲碾壓混凝土和三級(jí)配碾壓混凝土。

泄洪表孔布設(shè)在壩頂中部的河床段，順應(yīng)河道主流方向布置。泄洪表孔采用單孔，孔寬12 m，堰頂高程872.00 m。壩腳河床設(shè)C25鋼筋混凝土防沖護(hù)坦，護(hù)坦厚度2.5 m，順河向長(zhǎng)度35.00 m。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄流量為509.0 m3/s，校核洪水位時(shí)最大泄流量為637.0 m3/s。根據(jù)模型試驗(yàn)，最大挑距為95 m，沖坑深度15 m。泄泄洪底孔緊臨溢流表孔主要任務(wù)是泄洪、放空兼顧排沙。進(jìn)口高程828.00 m，孔口尺寸4 m×4.5 m。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄流量為508 m3/s，校核洪水位時(shí)最大泄流量為515 m3/s。根據(jù)模型試驗(yàn)，底孔挑距在壩下45 m～110 m之間，沖坑深度為15 m。

泄洪表孔及底孔等為常態(tài)混凝土。大壩及泄洪系統(tǒng)混凝土總量約42萬(wàn)m3，其中碾壓混凝土及變態(tài)混凝土約34萬(wàn)m3。

2 李家河大壩分縫設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

混凝土大壩為滿足溫控防裂、施工強(qiáng)度的要求，拱壩壩體必須設(shè)置橫縫，厚度較大的拱壩可設(shè)置縱縫。

橫縫位置及間距確定應(yīng)考慮混凝土溫控防裂因素外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)布置（如壩身泄洪孔口尺寸、壩內(nèi)孔洞的布置等）和混凝土澆筑施工強(qiáng)度等因素。

2.2 大壩分縫設(shè)計(jì)

李家河水庫(kù)壩頂上游弧長(zhǎng)325 m。為減少施工期的溫度應(yīng)力，根據(jù)壩基地形和拱壩應(yīng)力分布的特點(diǎn)，結(jié)合壩身泄洪設(shè)施的布置及初步分縫計(jì)算成果，大壩共設(shè)6條縫，2條橫縫及4條誘導(dǎo)縫。橫縫及誘導(dǎo)縫將壩體從左至右分為七個(gè)壩段，其上游面壩頂弧長(zhǎng)依次為46.14 m，50.73m，50.96 m，56.25 m，40.87 m，40.71 m和39.27 m，最小寬度33 m。壩體采用C20碾壓混凝土，防滲層采用C9020W8F200二級(jí)配RCC混凝土，壩體內(nèi)部采用C9020W6F150三級(jí)配RCC混凝土，上下游壩面采用相應(yīng)部位變態(tài)混凝土，表孔、底孔及墊層采用C25混凝土，表孔、底孔過(guò)流面采用C50混凝土。大壩分縫示意圖見(jiàn)圖1。

左 1＃、右 1＃兩條橫縫和左 2＃、左 3＃、右 2＃、右 3＃四條誘導(dǎo)縫。各橫縫的具體參數(shù)見(jiàn)表1。其中橫縫布置在拱壩左右壩頭的高拉應(yīng)力區(qū)，誘導(dǎo)縫為全鏡像縫面及通過(guò)大壩頂拱中心軸線上距拱冠弧長(zhǎng)為S點(diǎn)，與其曲率中心點(diǎn)做直線，延長(zhǎng)此連接線與區(qū)間內(nèi)任意高程拱圈軸線交一點(diǎn)，由交點(diǎn)與相應(yīng)的曲率中心點(diǎn)作直線，這些連線在壩面內(nèi)的線段就構(gòu)成了全徑像縫面。

圖1 大壩分縫示意圖

表1 橫縫(誘導(dǎo)縫)分段特性及控制參數(shù)一覽表

2.3 大壩分縫止水設(shè)計(jì)

李家河水庫(kù)在橫縫及誘導(dǎo)縫均設(shè)止水帶。上游兩道止水，分別為W型銅（厚2.0 mm）止水和651橡膠止水帶，兩道止水間隔0.3 m。止水高度為壩頂高程884.00 m。下游設(shè)一道W型銅（厚1.2 mm）止水，止水高度為高程803 m。

2.4 水庫(kù)蓄水期大壩分縫的開(kāi)裂情況

李家河水庫(kù)建成后于2014年11月28日開(kāi)始試下閘蓄水。在試蓄水期間，壩體誘導(dǎo)縫設(shè)置成功，縫位全部張開(kāi)，壩體應(yīng)力得到有效釋放。隨著蓄水水位上升至828.5 m高程后，在大壩802.5 m高程廊道內(nèi)出現(xiàn)4條漏水縫和3個(gè)滲漏點(diǎn)，有不同程度大小的滲漏現(xiàn)象?？倽B漏量約198 L/min。

3 滲漏原因分析及處理措施

3.1 滲漏原因分析

（1）壩體兩側(cè)山體地下水水位偏高，裂隙發(fā)育，滲透水從混凝土與巖石結(jié)合部位滲透而出；

（2）大體積碾壓混凝土汽車(chē)直接入倉(cāng)，混凝土出現(xiàn)粗骨料集中情況，形成滲水通道；

（3）大壩壩體左側(cè)山體單薄，水庫(kù)蓄水后，出現(xiàn)水流繞壩滲透。

3.2 滲漏處理要求

（1）在802.5 m高程拱肩槽部位，對(duì)廊道上游側(cè)沿基巖與混凝土面增加接觸灌漿。

（2）加強(qiáng)灌漿孔孔距2 m，入巖5 m，鉆孔傾向上游布置，鉆孔孔底距原帷幕線2 m。

（3）從802.5 m高程兩岸坡開(kāi)始向河床中部推進(jìn)進(jìn)行加強(qiáng)灌漿。

（4）對(duì)843 m高程廊道兩岸岸坡段局部區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)灌漿，并從802.5 m廊道搭接。

（5）對(duì)802.5 m高程加強(qiáng)灌漿區(qū)之間滲漏壩體段進(jìn)行檢查。

（6）施工過(guò)程中應(yīng)控制灌漿壓力與等高程水頭相匹配，避免壓力過(guò)高對(duì)聚脲防滲。

3.3 滲漏處理措施

滲漏處理工序：廊道漏水點(diǎn)（縫）臨時(shí)處理→843 m廊道內(nèi)壩肩淺層加強(qiáng)灌漿→802.5 m廊道內(nèi)壩肩淺層加強(qiáng)灌漿→802.5 m廊道內(nèi)搭接灌漿孔→802.5 m廊道內(nèi)強(qiáng)灌漿區(qū)之間滲漏壩體段探查→滲漏縫面灌漿加強(qiáng)。

3.3.1 滲漏臨時(shí)封堵

針對(duì)802.5 m高程廊道內(nèi)的滲漏進(jìn)行了臨時(shí)封堵灌漿。臨時(shí)封堵灌漿包括上游墻壁3個(gè)滲漏點(diǎn)及4條滲漏縫。臨時(shí)封堵灌漿采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，根據(jù)吸漿量漿液由稀到濃調(diào)整。封堵灌漿壓力為0.5 MPa，以不吸漿后延續(xù)10 min結(jié)束。

3.3.2 拱肩槽接觸灌漿

拱肩槽部位，對(duì)廊道上游側(cè)沿基巖與混凝土面增加接觸灌漿。結(jié)合開(kāi)挖實(shí)際斷面、相應(yīng)部位淺孔搭接灌漿布置等考慮，接觸灌漿布置在廊道內(nèi)左右兩岸。鉆孔采用巖芯鉆造孔，孔深穿過(guò)縫面。灌漿前需要埋設(shè)灌漿孔口封閉裝置，確保封孔質(zhì)量。灌漿水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。在灌漿壓力0.8 MPa～1.0 MPa下，孔內(nèi)不吸漿延續(xù)10 min結(jié)束。接觸灌漿注灰量情況見(jiàn)表2。

表2 接觸灌漿注灰量情況統(tǒng)計(jì)表

3.3.3 岸坡加強(qiáng)灌漿

（1）所有加強(qiáng)灌漿孔均采用自上而下分段卡塞、孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法施工。

（2）灌漿段長(zhǎng)自上而下劃分，與壓水段長(zhǎng)一致?；炷馏w內(nèi)當(dāng)透水率大于3.0 Lu時(shí)單獨(dú)灌漿，基巖內(nèi)間隔5.0 m進(jìn)行灌漿。

（3）加強(qiáng)灌漿壓力：灌漿壓力根據(jù)蓄水水頭、灌漿深度和碾壓混凝土體的承壓能力綜合考慮，混凝土內(nèi)最大灌漿壓力1.0 MPa，基巖內(nèi)最大壓力1.5 MPa。參考表3。

表3 加強(qiáng)灌漿壓力參考表

（4）灌漿結(jié)束條件：灌漿段在規(guī)定的最大灌漿壓力下，注入率不大于1.0 L/min后，繼續(xù)灌注60 min，灌漿即可結(jié)束。

3.3.4 鉆孔探查

在802.5 m高程廊道左右岸加強(qiáng)灌漿區(qū)之間布置探查孔，共布置6個(gè)。在802.5 m高程廊道滲壓計(jì)讀數(shù)偏大的鉆孔旁增加布置1個(gè)。

探查孔采用巖芯鉆造孔，孔徑φ76 mm，深入到基巖面以下5.0 m。

探查孔采用自上而下分段壓水，段長(zhǎng)一般為5 m。在檢查結(jié)束后，對(duì)透水率較大的孔段采用自下而上分段灌漿。檢查結(jié)束后對(duì)其中15段次進(jìn)行了灌漿處理。

3.3.5 滲漏處理效果

（1）在處理前，802.5 m高程廊道內(nèi)有明顯的兩處“水簾”，在處理后已不復(fù)存在了，且墻壁上的滲水點(diǎn)不再滲水。

（2）在處理前，802.5 m高程廊道底板有明顯積水、四條排水溝“水量充沛”，在處理后右岸兩條排水溝內(nèi)水量甚微，左岸有一條排水溝水量較少，另一條因壩體內(nèi)排水盲管滲水導(dǎo)致排水溝水量較多。

（3）壩后（特別是左岸）混凝土裂縫有2條有明顯股狀滲水，在廊道內(nèi)灌漿處理后壩后滲水已基本消失。

（4）左岸支洞與灌漿廊道交叉部位向左岸方向一個(gè)排水孔涌水量較大，經(jīng)過(guò)岸坡加強(qiáng)灌漿處理后已不再涌水。

（5）左岸支洞內(nèi)處理前有6個(gè)明顯滲漏點(diǎn)，在左岸加強(qiáng)灌漿孔處理后不再滲水。

（6）河床中部2#監(jiān)測(cè)支洞內(nèi)倒垂孔及下游墻壁處理前滲漏量較大，在F4縫面臨時(shí)處理后滲水逐漸消失。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)李家河水庫(kù)壩后裂縫的灌漿處理，壩后漏水問(wèn)題基本解決，大壩目前運(yùn)行良好。說(shuō)明李家河大壩分縫設(shè)計(jì)是合理的。在對(duì)本工程滲漏原因及工程實(shí)際情況分析，大體積混凝土碾壓應(yīng)嚴(yán)格控制骨料的均勻入倉(cāng)，防止壩后裂縫形成滲漏通道。并加強(qiáng)拱壩拱肩及壩后岸坡灌漿，減小繞壩滲漏。