鄭麗莎

（山西省晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

某水庫(kù)屬于中型平原水庫(kù)，水庫(kù)建庫(kù)方式為下挖和筑壩相結(jié)合，設(shè)計(jì)庫(kù)容1 294×104m3，蓄水位30.30 m，主要由大壩、入庫(kù)泵還在那、供水洞及干渠、管理設(shè)施等部分組成。大壩均為均質(zhì)土壩，壩高在14.50～22.70 m，壩頂長(zhǎng)為296～485 m，壩頂寬為4.50～6 m。該水庫(kù)始建于1994 年，經(jīng)過(guò)數(shù)次加高加固和修整后達(dá)到現(xiàn)有運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，但大壩壩體、壩基仍存在突出的滲流安全隱患，必須盡快進(jìn)行大壩滲漏加固處理。水庫(kù)大壩典型斷面見(jiàn)圖1。

圖1 水庫(kù)大壩典型斷面圖 單位：mm

結(jié)合地質(zhì)勘察資料，該水庫(kù)壩址區(qū)從壩頂向下可以劃分成四個(gè)工程地質(zhì)層，各地層土體物理力學(xué)特征匯總至表1。

表1 地層土體物理力學(xué)特征表

2 滲漏病害調(diào)查

在進(jìn)行水庫(kù)大壩滲漏方案設(shè)計(jì)前，根據(jù)大壩運(yùn)行實(shí)際，對(duì)大壩壩體、壩基等進(jìn)行了地質(zhì)勘察，具體病害情況匯總?cè)缦拢簤误w勘察過(guò)程中，滲漏比例較高，且主要滲漏部位位于②層黏土、②層中碎石土及③層底部砂礫黏土，并存在潛蝕土洞，填土質(zhì)量不良；壩腳處存在較多滲漏出逸點(diǎn)；壩腳處滲水始終清澈，并一直存在散漏，隨著庫(kù)水位的增高滲漏量呈增大趨勢(shì)。在與水庫(kù)溢洪道相距18.50 m的位置存在一處十分明顯的滲漏點(diǎn)，長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果顯示其滲漏量無(wú)變化。壩基：該水庫(kù)因建設(shè)年代久遠(yuǎn)，施工技術(shù)水平落后，壩基處理并不徹底，④-1 層石灰?guī)r屬于壩基強(qiáng)風(fēng)化巖層，滲漏隱患較大。壩肩：④-1層和④-2層存在全填充溶洞及隱伏構(gòu)造，鉆進(jìn)過(guò)程中存在明顯滲漏。

通過(guò)對(duì)該水庫(kù)大壩滲漏情況的地質(zhì)勘查表明，水庫(kù)均質(zhì)土壩部分填土質(zhì)量較差，并存在潛蝕土洞及壩體滲漏通道，必須進(jìn)行防滲加固處理；④-1層破碎灰?guī)r為中等透水，滲漏隱患較大，④-2層較完整灰?guī)r層除具備中等透水性外，還存在隱伏構(gòu)造及滲漏隱患，必須對(duì)大壩壩體、壩基和壩肩進(jìn)行防滲加固。

3 防滲方案

結(jié)合工程實(shí)際及滲漏病害勘察結(jié)果，主要提出混凝土防滲墻、帷幕灌漿、高壓噴射灌漿等加固方案。其中，防滲墻方案主要在造孔完整的槽孔及接頭可靠情況下進(jìn)行混凝土澆筑，且在澆筑施工過(guò)程中，因漿液的滲透和泥皮的存在，形成一定厚度的隔水層；施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)相對(duì)成熟，性能可靠，防滲效果較好。在當(dāng)前水利水電工程土石壩體及壩基加固中，混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用廣泛，且防滲墻厚度最小可以達(dá)到20～30 cm，造價(jià)方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。

結(jié)合水庫(kù)工程建設(shè)資料，其大壩滲漏在2012 年通過(guò)帷幕灌漿技術(shù)進(jìn)行過(guò)處理，耐久性及防滲加固效果均欠佳。此后水庫(kù)大壩便一直帶病運(yùn)行。為一次徹底解決壩體滲漏病害，水庫(kù)管理部門(mén)擬定出兩種具體實(shí)施方案：

方案一：在大壩壩頂修筑塑性混凝土防滲墻。墻體設(shè)計(jì)厚度為30 cm，墻頂高程應(yīng)高出水庫(kù)正常蓄水位0.50 m，防滲墻底部深入不透水層以下0.50 m；墻體滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s，抗壓強(qiáng)度控制在3～5 MPa，彈性變形模量不大于2 000 MPa。

方案二：在大壩上游壩坡底部修建塑性混凝土防滲墻，并在防滲墻以上增設(shè)黏土斜墻及復(fù)合土工膜至壩頂。防滲墻設(shè)計(jì)厚度為30 cm，墻頂高程按照壩坡坡底實(shí)際高程-3 m 確定，防滲墻底部深入不透水層以下0.50 m，其余物理力學(xué)參數(shù)與方案一相同。

兩種防滲墻施工方案的技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)及投資額具體見(jiàn)表2。綜合考慮技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)及施工過(guò)程的易控程度，為保證水庫(kù)在施工期間效益的正常發(fā)揮，最終決定選用方案一。

表2 防滲墻施工方案的比較表

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

在防滲墻軸線下游側(cè)設(shè)置抓斗施工平臺(tái)，水庫(kù)滲漏處理前壩頂寬度僅為4～60 m，無(wú)法滿足抓斗施工平臺(tái)寬度至少8 m的要求，為保證防滲墻施工過(guò)程中順利度汛，在壩頂下游填筑土料，拓寬施工平臺(tái)寬度。同時(shí)沿著防滲墻軸線側(cè)進(jìn)行混凝土施工導(dǎo)墻澆筑，導(dǎo)墻斷面0.30 m 寬、0.50 m 高，將2 根Ф10 mm 鋼筋分別設(shè)置在左右側(cè)導(dǎo)墻底部。防滲墻下游側(cè)還應(yīng)增設(shè)斷面尺寸為40 cm×40 cm的排水溝。

4.2 造孔成槽

按照設(shè)計(jì)要求將槽段劃分成Ⅰ、Ⅱ序段，槽段開(kāi)挖長(zhǎng)度均按照7.50m確定，各槽段均包括2個(gè)主孔和1個(gè)副孔。劃分好槽段后通過(guò)液壓抓斗和鑿巖重錘組合方式造孔施工，對(duì)于軟弱基巖及覆蓋層通過(guò)液壓抓斗直接成槽，而對(duì)于硬質(zhì)基巖則通過(guò)重錘破碎后再用抓斗抓出巖塊，再?zèng)_擊破碎，直至鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深。

為取得較好的固壁、攜渣、冷卻、懸浮、潤(rùn)滑及增強(qiáng)墻體抗?jié)B性能等效果，該水庫(kù)塑性混凝土防滲墻造孔泥漿采用膨潤(rùn)土拌制，制備好的泥漿靜置24 h膨化后通過(guò)供漿管輸送至槽孔，回收的泥漿經(jīng)凈化改性處理后可重復(fù)利用。

對(duì)于終孔后驗(yàn)收合格的槽段通過(guò)抓斗抓取淤泥清孔，同時(shí)通過(guò)下設(shè)潛水排污泵抽出泥漿，及時(shí)補(bǔ)充新鮮漿液。清孔1 h后必須確?？椎子倌嗪穸炔怀?0 cm，且槽孔中泥漿年度在30 s以下，含砂量在3%以下，漿液比重在1.30 g/cm3以下。

4.3 灌注槽段混凝土

完成清孔換漿后下放內(nèi)徑200 mm 的混凝土灌注導(dǎo)管，并在灌注前向?qū)Ч苤兄萌肫鸶綦x作用的浮起塞球。灌注開(kāi)始后依次按照水泥砂漿、混凝土的次序灌注，并使塞球擠出后埋置在導(dǎo)管底端，隔離混凝土和泥漿兩種材料。隨著灌注施工進(jìn)程的推進(jìn)和混凝土面的上升，應(yīng)在吊車(chē)的配合下提升導(dǎo)管，同時(shí)移除頂部導(dǎo)管。待槽孔中混凝土液面上升至槽口高度時(shí)，通過(guò)泥漿泵將濃漿抽出，同時(shí)提升導(dǎo)管，控制埋深，以使混凝土沖擊力增大，待混凝土液面高出防滲墻頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.50 m時(shí)，結(jié)束澆筑，并將導(dǎo)管拔除。

5 結(jié)論

綜上所述，平原水庫(kù)大壩壩高并不高，為使塑性混凝土防滲墻允許水力坡降達(dá)到60 左右，防滲墻厚度應(yīng)控制在30 cm。這種薄型防滲墻結(jié)構(gòu)可使工程造價(jià)明顯降低，加快施工進(jìn)度，提升結(jié)構(gòu)耐久性。該水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)塑性混凝土防滲墻加工處理后，數(shù)次蓄水至正常水位時(shí)大壩下游并未出現(xiàn)滲漏出逸點(diǎn)，意味著所采用的塑性混凝土防滲墻加固處理技術(shù)切實(shí)可行，方案合理有效。