孫亞南

（盤錦海陸土木工程有限公司，遼寧盤錦124010）

1 工程概況

某水庫工程是一座防洪兼顧下游農(nóng)田灌溉的?。?）型水利樞紐工程，由大壩、溢洪道和引水隧洞組成，總庫容為443.52 萬m3。大壩為雙曲拱壩細(xì)石混凝土砌石壩，壩頂高程為151.60 m，防浪墻頂高程為152.50 m，壩高最大值為41.80 m。溢洪道堰頂高程為151.80 m，凈寬70.00 m，位于大壩中部，采用混凝土實(shí)用堰及挑流消能方式，鼻坎高程為146.94 m，反弧半徑R=4.00 m，挑射角為15.0°。引水隧洞位于壩體左岸，長1.76 km，引水隧洞斷面采用圓形有壓型式，內(nèi)徑大小為1.80 m，進(jìn)口洞底高程為122.50 m，出口洞底高程為98.00 m。由于工程建設(shè)施工受技術(shù)、條件的影響，在工程運(yùn)行中出現(xiàn)較多質(zhì)量問題，部分工程質(zhì)量已達(dá)不到規(guī)范要求，特別是大壩右岸山體較為單薄，對重力墩穩(wěn)定不利，直接威脅著大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。水庫已經(jīng)運(yùn)行15年，目前水庫工程存在諸多的質(zhì)量問題和隱患，進(jìn)行水庫除險(xiǎn)加固改造，一方面能夠提高工程本身結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)行安全，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全；另一方面水庫除險(xiǎn)加固后更好地對下游防洪發(fā)揮作用，改善提高水庫防洪、灌溉和發(fā)電等綜合效益。

2 存在的問題分析

1）大壩：現(xiàn)場踏勘時，水庫水位約為133.00 m，大壩下游左側(cè)壩肩115.00 m 高程處巖體有滲水現(xiàn)象，沿裂隙面滲水，流量比較?。幌掠斡覀?cè)壩肩117.00 m 高程處壩體施工臺階縫隙有水滲出，滲流量觀測值約為1 L/min。根據(jù)水庫相關(guān)工作人員定期觀察，庫區(qū)高水位期間，滲流點(diǎn)的滲流量并沒有增加，可以判斷庫區(qū)與滲流點(diǎn)之間沒有滲漏通道，滲流來自山體地下水溢流。檢查壩頂非溢流壩段時發(fā)現(xiàn)3 條貫穿性裂縫，壩體右側(cè)裂縫較大，寬2.0～3.0 mm，壩體左側(cè)有2條裂縫，寬1.0～2.0 mm。當(dāng)水庫水位較高時，受庫水的推力裂縫會變小，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，大壩建成運(yùn)行3～4 年后出現(xiàn)裂縫，裂縫出現(xiàn)后沒有增加的跡象，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2）溢洪道：經(jīng)現(xiàn)場檢查，溢流面混凝土表面多處開裂且較長，下游消力池存在沖坑。

3）放水系統(tǒng)：沖砂孔采用內(nèi)徑為0.60 m 的鋼管，位于壩內(nèi)，放水孔底高程為114.70 m，中心高程為115.00 m，壩后連接閘閥銹蝕嚴(yán)重，并有小股水流出。

大壩左岸上游約50.00 m 處為引水隧洞進(jìn)水口，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于水位波動變化區(qū)域的斜桿長期腐蝕嚴(yán)重，通氣管尺寸較小，在閘門開啟時會發(fā)生井噴。引水隧洞襯砌質(zhì)量較差，表面存在孔洞和麻面，并且局部有塌落。引水洞內(nèi)滲水現(xiàn)象較多，滲漏量大、滲水點(diǎn)多。隧洞出口山體邊坡漏水嚴(yán)重，流量很大，采用三角堰量測得出庫水位在130.00 m 高程時滲流量為16.563 L/s，水庫水位在135.00 m 高程時滲流量為23.340 L/s，說明隧洞襯砌混凝土與巖體之間存在滲漏通道，并通過巖體流向隧洞出口。

4）觀測設(shè)施：大壩無水平、位移觀測設(shè)施。

3 除險(xiǎn)加固改造措施

此次水庫除險(xiǎn)加固改造措施主要包括壩體防滲、右岸壩肩巖基帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、壩頂加高、更換進(jìn)水口通氣管和沖砂孔閘閥、隧洞出口套鋼管處理、大壩沉降和位移觀測設(shè)施完善等。

3.1 大壩防滲加固措施

大壩防滲加固措施采用壩體迎水面邊坡化學(xué)灌漿和壩肩固結(jié)帷幕灌漿，壩體迎水坡面化學(xué)灌漿設(shè)計(jì)圖見圖1，具體措施和方法如下：

圖1 壩體迎水坡面化學(xué)灌漿設(shè)計(jì)圖

3.1.1 壩體防滲設(shè)計(jì)

化學(xué)灌漿需經(jīng)過鉆孔→沖孔→嵌縫→壓水→吹干→灌漿→清理等6 道工藝流程，其化學(xué)漿液粘度低、流動性好，灌漿后防滲效果好。此次灌漿材料選用無毒水玻璃系漿液，水泥、水玻璃漿液水灰比（水∶水泥）采用0.5∶1.0，水泥漿與水玻璃體積比為1.0∶0.5，水泥采用42.5，施工時在水泥水玻璃中摻用緩凝劑磷酸氫二鈉外加劑來防止?jié){液凝膠時間太快。

灌漿孔布置：在迎水面邊坡140.0 m高程以下壩段采用梅花形布孔?？拙酁?.00 m，孔深1.50～2.00 m，共布1 020 孔，總進(jìn)尺長1 530.00 m。灌漿壓力控制在1.0～1.5 kg/cm2，防止砌石面抬動破壞。

3.1.2 壩肩防滲設(shè)計(jì)

右岸壩肩采用帷幕灌漿、固結(jié)灌漿處理。先對強(qiáng)風(fēng)化巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，然后用帷幕灌漿處理壩基。固結(jié)灌漿布置6 排孔，孔距、排距均為2.00 m，孔徑為?91 mm，梅花型排列布置。固結(jié)灌漿底高程為124.20 m，共布置63 個孔，鉆孔深28.60 m，固結(jié)灌漿總進(jìn)尺長2 132.00 m；帷幕灌漿底高程為124.20～136.30 m，共布置13 個孔，鉆孔深28.60 m，帷幕總進(jìn)尺長349.00 m。

帷幕灌漿前應(yīng)先采用壓力水沖洗鉆孔，壓力采用灌漿設(shè)計(jì)壓力的80%，灌漿應(yīng)分二序孔進(jìn)行，孔距均為4.00 m，灌漿順序?yàn)橄纫缓蠖?，灌漿采用自上而下循環(huán)式分段灌漿法：開始段（接觸段）長2.00 m，以下每段長均為5.00 m，段長長度可根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。

灌漿材料主要為水泥，滲漏量較大的位置可摻入外加劑速凝劑硅酸鈉(水玻璃)，通常摻入量一般為水泥重量的3%～5%。灌漿漿液水灰比采用5.0，3.0，2.0，1.0，0.8，0.6 和0.5等7個比級，漿液從稀至濃逐級變化，開灌水灰比可采用5∶1，也可根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。灌漿壓力根據(jù)地質(zhì)情況，通過公式計(jì)算或者參照灌漿經(jīng)驗(yàn)，第一序孔采用0.30 MPa、第二序孔采用0.45 MPa，具體值可在灌漿過程中適當(dāng)調(diào)整。

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，在設(shè)計(jì)壓力下，單位吸漿量不大于0.4 L/min 時，且延續(xù)灌注1 h 后結(jié)束灌漿。灌漿完畢后，封孔采用分段壓漿法進(jìn)行封孔，用灌漿泵將水灰比為0.5∶1.0 的密實(shí)水泥漿壓入孔內(nèi)，封孔密實(shí)后，待凝固3 d，孔上部剩余部分用粘土球封嚴(yán)。

3.2 壩體裂縫處理措施

根據(jù)調(diào)查，大壩有3 處豎向裂縫，裂縫1、裂縫2 分布于距左壩肩約6.00，12.00 m 處，裂縫寬1.0～2.0 mm，均橫切壩上下游。裂縫1 在壩前0.70 m、壩后 2.00 m 時尖滅，裂縫 2 延伸 1.50 m 即尖滅。裂縫3 分布于距右壩肩約19.50 m 處，壩頂裂縫寬度為2.0～3.0 mm，裂縫沿壩體向下延伸，裂縫寬度逐漸減小，壩體在141.60 m 高程處裂縫寬 1.0～2.0 mm，以1.0 mm 為主，在 136.80 m 高程處裂縫寬度小于0.2 mm。當(dāng)水庫蓄水水位超過145.00 m 時，裂縫寬度變小，趨于閉合。低水位壩頂裂縫寬度為2.0～3.0 mm。此次對壩體裂縫處理措施：水位降至冬季最低水位時進(jìn)行施工，先將裂縫沖洗干凈，再將上下游縫槽進(jìn)行勾縫，采用環(huán)氧乳液微膨脹水泥砂漿進(jìn)行勾縫，待凝固達(dá)到要求強(qiáng)度后，再采用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，灌漿壓力控制在0.3～0.4 MPa，各孔自下而上進(jìn)行灌漿。此次裂縫處理長度為上游17.00 m，下游18.30 m。

3.3 壩右岸山體護(hù)坡加固措施

大壩右壩肩近東西向有1 條大沖溝，致使右壩肩山體較為薄弱，經(jīng)過長時間雨水沖刷，坡度較陡，巖體較破碎，水土流失嚴(yán)重。此次擬對大壩右岸下游高程 124.54～151.83 m 之間，長45.00 m 的岸坡采用保水、固土措施：在高程124.50 m 處新建M10 漿砌塊石擋土墻，高4.00 m、頂寬1.50 m，外坡1.0∶0.5，內(nèi)坡直立。墻頂至151.83 m 高程做坡，坡比為1.0∶2.0，每隔6.00 m 設(shè)置1 道馬道，并在山體兩側(cè)設(shè)排水溝。

3.4 溢洪道改造措施

此次溢洪道加固設(shè)計(jì)對開裂混凝土溢流面采用開槽法修補(bǔ)裂縫。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，大壩下游河床受水流沖刷已造成沖坑兩處，每個沖坑寬1.50～3.00 m、深 0.60～0.80 m、長 4.00～5.00 m。此次加固采用C15 埋石混凝土回填，回填體積為18.5 m3。

3.5 防水系統(tǒng)改造措施

沖砂孔采用內(nèi)徑為0.60 m 的鋼管，位于壩內(nèi)，放水孔中心高程為115.00 m，底高程為114.70 m，壩后連接閘閥銹蝕嚴(yán)重，此次加固設(shè)計(jì)更換沖砂孔?600 mm 閘閥，型號為PZ43H。

引水隧洞進(jìn)水口設(shè)置斜拉閘門啟閉，采用直徑1 300 mm 鋼管與隧洞連接，通氣管采用?350 mm鋼管。此次加固設(shè)計(jì)方案更換直徑?500 mm 通氣鋼管、更換直徑?65 mm 斜拉桿。加固采用直徑1.50 m 鋼管襯砌，采用M10 水泥砂漿進(jìn)行縫隙充填，引水隧洞洞身加固處理圖見圖2。

圖2 引水隧洞洞身加固處理圖

3.6 增加觀測設(shè)施

此次除險(xiǎn)加固對大壩左、右岸安裝水平位移、沉陷觀測設(shè)施。 大壩位移觀測標(biāo)點(diǎn)總共設(shè)置4個，左右岸壩頂各2 個，同時設(shè)置2 個工作基點(diǎn)、2個后視基點(diǎn)、1 個起測基點(diǎn)和1 個水準(zhǔn)基點(diǎn)。大壩布設(shè)2 條視準(zhǔn)線，每條視準(zhǔn)線控制2 個位移標(biāo)點(diǎn)。各個標(biāo)點(diǎn)設(shè)置要求如下：

1）工作基點(diǎn)宜選在左岸，各工作基點(diǎn)必須設(shè)置在較堅(jiān)硬的地基上，采用現(xiàn)澆C15 混凝土墩，埋置經(jīng)緯儀托架高1.20 m，確保觀測視線通視良好。

2）后視基點(diǎn)設(shè)置在大壩的右岸堅(jiān)硬地基上，采用強(qiáng)制對中底盤，底盤置于C15 混凝土墩，高度根據(jù)地形地勢條件實(shí)際確定。

3）每個觀測基點(diǎn)安裝一個強(qiáng)制對中底盤，底座采用C15 混凝土墩，鋼筋與壩頂錨固，離壩面0.30 m。

工作基點(diǎn)結(jié)構(gòu)為C25鋼筋混凝土方錐形柱體，底座尺寸為50 cm×50 cm，頂部尺寸為30 cm×30 cm，安裝托架，柱體高2.35 m，基礎(chǔ)埋深1.30 m。后視基點(diǎn)結(jié)構(gòu)也為C25 鋼筋混凝土方錐形柱體，底座尺寸為36 cm×36 cm，頂部尺寸為30 cm×30 cm，柱體高1.20 m，基礎(chǔ)埋深0.90 m。為便于觀測配備1 套觀測設(shè)施：1 臺水準(zhǔn)儀、1 臺經(jīng)緯儀和變形觀測專用銦鋼尺（2.00 m）1 付，并配置1 套固定覘標(biāo)和1 套活動覘標(biāo)。

4 結(jié)語

除險(xiǎn)加固完成后，該水庫各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，可正常運(yùn)行。對該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固工作能有效提高水庫的運(yùn)行效率，能更好地為本地人民服務(wù)，促進(jìn)本地社會建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展；后期對水庫的管理也要加強(qiáng)力度，提高管理人員的風(fēng)險(xiǎn)防范意識和責(zé)任心，提高水庫的安全性和穩(wěn)定性。