景紅軍

（運城市苦池蓄滯洪區(qū)管理中心 山西運城044000）

1 漿砌石拱壩概述

漿砌石拱壩歷史悠久，上世紀(jì)七十年代以來，我國砌石拱壩發(fā)展迅速，型式也多樣化（單曲拱、雙曲拱、變截面拱、設(shè)周邊縫拱壩等）。砌石拱壩之所以廣泛運用，究其原因主要有兩方面：一方面是拱壩所具有的安全性和經(jīng)濟性強的優(yōu)點在中小工程中顯得更為突出；另一方面，是砌石拱壩同樣具有其它當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚膬?yōu)點，如就地取材、施工簡易，溫控問題相對易于解決（與混凝土壩相比）等。但在砌石拱壩發(fā)展過程中，防滲防裂、允許應(yīng)力的合理確定等問題一直不能徹底解決，有待于進一步研究分析。本文以山西省運城市境內(nèi)的幾座漿砌石拱壩運行及除險加固方案為例，通過研究分析，對漿砌石拱壩壩體防滲提供參考。

2 滲漏病害及成因分析

漿砌塊石壩一般塊石占65%～70%，其余30%～35%為砂漿填塞。分析其滲漏原因，主要是由于實際施工中壩體砌筑質(zhì)量掌握不好，砂漿質(zhì)量不佳，且砌縫中砂漿填砌不滿以及養(yǎng)護不夠等原因。如果不采取防滲措施，一般均會有漏水現(xiàn)象。

以運城市境內(nèi)絳縣陳村峪水庫、紫家峪水庫及平陸縣大河廟水庫為例，三座水庫均修建于上世紀(jì)七十年代，壩型均為單曲重力拱壩。1）陳村峪水庫自1974年12月水庫竣工蓄水以來，由于壩址地形條件復(fù)雜，左右兩壩肩巖體裂隙發(fā)育，風(fēng)化較厚，兩壩肩滲漏嚴(yán)重，建成后一直未敢高水位運行。水庫于1975年、1981年、1986年、1995年先后對其進行過四次灌漿處理，當(dāng)時以大壩左、右壩肩和壩基固結(jié)灌漿和局部防滲灌漿為主，蓄水位有所提高，但滲漏問題并未得到徹底處理。隨著運行時間的增長及水位的增高，蓄水位以下壩體下游面全面積滲漏，滲漏量在除險加固前實測值為0.012 m3/s，壩體內(nèi)大量的游離CaO 析出，集結(jié)于壩體表面，背水面勾縫砂漿大面積脫落。根據(jù)除險加固地質(zhì)資料顯示，砌石大都具有不同程度的風(fēng)化，從巖石試驗成果可看出，強度差異較大，水泥砂漿充填不均勻，吃漿不飽滿。2）紫家峪水庫與陳村峪水庫同屬涑水河流域上游，1972年蓄水運行，壩肩也長期存在滲漏，由于滲漏量較小，未進行防滲處理，但壩體滲漏量呈逐年增大趨勢，壩體水泥中分離出的游離氧化鈣隨滲漏水流淅出，集結(jié)于壩體表面，使?jié)B漏裂隙進一步發(fā)育。2011年水庫除險加固中對壩體、壩肩及壩基采用全斷面帷幕灌漿，滲漏問題基本消除。3）大河廟水庫自1977年10月完工蓄水以來，壩體及壩端存在明顯滲漏。其后四次對大壩進行了防滲處理，1980年、1986年對壩體迎水面進行了兩次煤焦油防滲處理；1986年、1993年對壩基及兩壩肩進行了固結(jié)灌漿處理。但由于受水位變幅影響，隨著水庫運行年限增加，其防滲效果銳減，從1994年開始，壩體滲流量急劇加大，1998年9月1日和2004年9月10日在相同庫水位（928.50 m）時所測滲流量分別為15.0 L/s 和19.8 L/s。

壩體滲漏不僅影響水庫蓄水，而且由于滲透水流在壩體內(nèi)將水泥帶走，破壞了砂漿的粘結(jié)作用，降低了砌石體強度，還會影響壩體安全。因此，對于漿砌石壩的防滲應(yīng)有足夠的重視。

3 防滲加固處理方案

3.1 壩體的一般處理方法

砌石壩防滲加固一般從壩體防滲和壩面防滲兩個方面考慮。

1）壩體防滲

（1）壩體固結(jié)灌漿：通過灌漿加固，堵塞漏洞和縫隙，形成防滲體，提高防滲性能。

（2）壩體帷幕灌漿：將水泥漿液灌入壩體的裂隙、孔隙，形成連續(xù)的阻水帷幕，以減小滲流量。結(jié)合壩體結(jié)構(gòu)及滲漏情況，灌漿軸線一般與壩軸線平行，灌漿深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察情況確定。

（3）壩下游面局部固結(jié)灌漿：下游面有漏水或游離CaO 集結(jié)層形成的地方，布設(shè)水平孔或斜孔，埋注漿管進行灌漿，以減少滲漏量。

2）壩面防滲

壩面防滲，即在大壩迎水面構(gòu)筑或加固防滲體進行防滲。壩面防滲的方式主要有以下幾種：

（1）混凝土防滲面板防滲方式，分為鋼筋混凝土面板和瀝青混凝土面板；

（2）聚合物砂漿或者煤焦油防滲方式；

（3）壩面卷材防滲方式，分為聚乙烯丙綸復(fù)合防水卷材和復(fù)合土工膜；

（4）壩面重新勾縫、剔縫防滲方式：采用高標(biāo)號水泥砂漿、干硬性預(yù)縮水泥砂漿和防水材料配制高標(biāo)號水泥砂漿勾縫。

在實際施工過程中，往往采用多種防滲形式結(jié)合的方式對壩體進行防滲加固。

3.2 壩體防滲實施方案

1）陳村峪水庫

壩體防滲采用在上游壩面正常蓄水位以下進行固結(jié)灌漿，壩面防滲采用鋼筋混凝土防滲墻。施工前先清除壩表面的水泥砂漿抹面和鈣質(zhì)凝結(jié)物，然后在清理過的表面上按1.2 m 間距梅花形布孔進行固結(jié)灌漿，孔徑60 mm，孔深2 m，灌漿壓力為0.2～0.25 MPa。灌漿完成后插入Φ25 鋼筋以利于壩體與鋼筋混凝土面板的有效結(jié)合，鋼筋深入壩體0.75 m，外露75～95 cm。面板頂部厚0.8 m，向下逐漸變厚為1 m，平均厚為0.85 m，為了防止開裂，在表面布設(shè)Φ12 的防裂鋼筋，間距150 mm。

2）大河廟水庫

壩面防滲采用煤焦油防滲，壩體主要對正常蓄水位以下進行固結(jié)灌漿。灌漿孔由下游壩面鉆孔，梅花形布置，孔距2.0 m，排距2.0 m，孔徑50 mm，水平向下傾斜5°，孔深至壩內(nèi)原C20 混凝土防滲心墻，灌漿壓力為0.2～0.25 MPa。

3）紫家峪水庫

結(jié)合壩肩及壩基防滲，沿壩軸線對壩體、壩肩及壩基進行全斷面帷幕灌漿，壩面重新勾縫。灌漿孔采用三序，間距1 m。水泥標(biāo)號強度等級采用C42.5 以上，灌漿方式采用全孔分段自上而下分段灌漿法，每段5 m。灌漿壓力通過試驗確定，以不抬動壩體砌石為原則。

4 防滲加固實施過程中存在的問題

三座水庫防滲均采用了壩體防滲和壩面防滲相結(jié)合的方式，除險加固實施后，壩體滲漏情況明顯減少，說明防滲加固方案均達到了預(yù)期效果。但在實施過程中，許多細節(jié)值得探討。

帷幕灌漿整體防滲較好，但由于在壩體內(nèi)灌漿，壩體相對較薄，灌漿壓力不好控制，容易造成局部跑漿，影響防滲加固效果，且由于拱壩壩頂一般情況下較薄，且砌石壩體一般設(shè)有心墻，灌漿軸線及機具工作范圍容易受限制。

壩體上游澆筑鋼筋混凝土面板，防滲效果及施工條件均較好。工程中主要存在問題：1）在壩面設(shè)置鋼筋混凝土防滲層后，混凝土防滲體和壩身砌石材料物理學(xué)性能存在差異，混凝土變形與漿砌石壩體不相適應(yīng)，容易產(chǎn)生裂縫，所以混凝土標(biāo)號不宜太高，水灰比應(yīng)控制在0.55 以下，并根據(jù)面板應(yīng)力、變形及施工條件進行分縫分塊；2）壩面扭曲不規(guī)則，混凝土澆筑立模困難；3）混凝土面板與兩壩端結(jié)合處，容易產(chǎn)生繞滲。

煤焦油防滲優(yōu)點在于拉伸性能較好，不會因為壩體正常變形而斷裂，施工時不需對壩體作特殊處理，但需注意基面的清洗及處理，否則容易影響與基面的粘結(jié)性，層間結(jié)合不理想，其主要缺點是易對環(huán)境造成污染。

鋪設(shè)復(fù)合防水卷材或復(fù)合土工膜需要使卷材扭曲以貼合壩體，但卷材與壩體充分粘結(jié)比較困難，且其耐紫外線、耐老化性能不理想，并容易破裂。

5 結(jié)論及建議

本文以運城市三座砌石拱壩運行及除險加固實施情況為例，對壩體防滲的多種方案及優(yōu)缺點進行了比較分析。從分析來看，各種防滲方案各有利弊，但在防滲過程中多種形式優(yōu)化結(jié)合，會大大提高防滲效果。

由于拱壩壩頂一般較薄，且砌石壩體內(nèi)一般均設(shè)有心墻，壩體灌漿工作范圍容易受限制，且壓力控制不好，易對壩體砌石造成抬動現(xiàn)象。故建議壩體盡量使用壩面防滲。