郝曉輝，何文龍，史曉清

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南250014；2.山東黃河信息中心，山東 濟(jì)南250013）

城北水庫坐落于高密市北部夏莊鎮(zhèn)官莊西，水庫于1995年11月竣工蓄水。總庫容510萬m3，正常蓄水位19.4 m，調(diào)蓄庫容464萬m3，死庫容46萬m3。該水庫是一座具有城鄉(xiāng)供水、灌溉綜合利用的?。?）型水庫。水庫樞紐由圍壩、入庫泵站、泄水閘和放水洞四部分組成。大壩為黏土均質(zhì)壩，由于當(dāng)時(shí)受設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、財(cái)力、物力等條件限制，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、尾工多，管理設(shè)施簡陋，壩體滲透坡降大于允許滲透坡降，壩基壩體存在較嚴(yán)重的滲漏問題。

1 防滲措施比選方案

本次加固工程由于處理深度較大（22 m），壩體中含有碎石，③層黏土中含有姜石，姜石直徑約3～15 cm，約占5%～30%。從目前省內(nèi)已建項(xiàng)目的施工水平來看，攪拌樁施工深度15 m內(nèi)，超出此范圍可能造成墻體開叉、攪拌不到設(shè)計(jì)深度的現(xiàn)象。鑒于深層攪拌樁法存在以上成墻質(zhì)量等方面的不確定因素，擬對高噴灌漿、地下連續(xù)墻方案、薄壁混凝土防滲墻方案進(jìn)行比選。具體比選方案見表1。

表1 城北水庫大壩壩體、壩基截滲加固方案比較表

2 防滲墻施工方案設(shè)計(jì)

2.1 施工方法

防滲墻造槽采用導(dǎo)桿式開槽機(jī)開槽，每槽段長3 m左右。槽孔采用切削開槽機(jī)開槽，開槽前應(yīng)設(shè)置孔口導(dǎo)向槽，以防止孔口坍塌，并起導(dǎo)漿作用。

2.2 防滲范圍

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)，壩體滲透系數(shù)大于1×10-4cm/s，壩基下分布有①層裂隙黏土、②層壤土、②-1層砂壤土、③層黏土夾姜石。其滲透系數(shù) 建 議 值 分 別 為2.00E-4、1.35E-3、5.00E-3、2.13E-4。從地質(zhì)剖面圖來看，③層黏土厚度大，在庫區(qū)范圍內(nèi)連續(xù)，雖然含有滲透性較強(qiáng)的③-2中細(xì)砂透鏡體，但都包裹在黏土層中，與庫水不發(fā)生直接的水力聯(lián)系，不會(huì)形成直接的滲漏通道。因此把③層黏土夾姜石層作為相對不透水層。根據(jù)地勘結(jié)論及現(xiàn)場調(diào)查情況，本次壩基滲漏治理范圍確定為自壩頂深度至第③層黏土夾姜石層內(nèi)不小于2.0 m。

2.3 實(shí)施方案

1）工程布置。根據(jù)大壩現(xiàn)場情況，振動(dòng)射沖塑性防滲墻布置在壩頂距上游壩肩0.8 m處，防滲墻頂高程20.4 m，墻底深入③層黏土夾姜石內(nèi)不小于2.0 m。

2）防滲墻材料選擇。為適應(yīng)壩體變形，采用低標(biāo)號(hào)固化灰漿防滲墻，要求采用普通硅酸鹽水泥標(biāo)號(hào)32.5，滲透系數(shù)要求小于1×10-6cm/s，抗壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa；固化灰漿材料由水泥、膨潤土及當(dāng)?shù)赝亮辖M成，配比由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

3）防滲墻厚度的確定。本工程主要從材料的允許坡降值和混凝土受滲水淋蝕而強(qiáng)度降低兩個(gè)方面考慮防滲墻厚度。經(jīng)計(jì)算，防滲墻厚度為0.3 m。

4）防滲墻底部的入巖深度。為確保防滲墻的防滲效果，避免防滲墻與其下部的相對不透水層在接觸面部位發(fā)生滲漏通道，防滲墻必須與壩基可靠連接。為此應(yīng)將防滲墻插入相對不透水層一定的深度，以增加滲徑長度。經(jīng)分析計(jì)算，確定進(jìn)入巖石深度為2.0 m。

5）防滲墻設(shè)計(jì)指標(biāo)。防滲墻入壩基黏土層不小于2.0 m，頂高程為20.4 m，周圍黏土包裹厚度及深度不小于1.0 m；成墻厚度≥30 cm；滲透系數(shù)≤1×10-6cm/s；抗壓強(qiáng)度為28 d齡期抗壓強(qiáng)度3 MPa；允許滲透比降大于40。

2.4 高噴防滲墻設(shè)計(jì)

根據(jù)地勘報(bào)告的描述，圍壩有4段管道穿過壩體，穿壩箱涵及管道處無法采用成槽防滲墻施工，采用旋噴樁套接成墻。

2.4.1 旋噴樁設(shè)計(jì)

1）單排布孔，孔距0.8 m，旋噴樁頂?shù)赘叱膛c原防滲墻相同。

2）采用三管法高噴灌漿，漿壓≥38 MPa，漿流量≥60 L/min，漿比重≥1.5，氣壓0.6 MPa，流量100~1 000 L/min，提升速度≤12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度＞10 r/min。

3）箱涵和管道下方的旋噴樁另外以斜孔方式施工，滿足箱涵下墻體的連接。

2.4.2 旋噴樁施工方法

1）高噴布孔前應(yīng)進(jìn)行鉆探確定箱涵和管道的準(zhǔn)確樁號(hào)、頂高程。

2）斜孔施工時(shí)，在箱涵和管道底部以下3 m范圍內(nèi)采用定向噴射，提速不大于6 cm/min，壓力不小于40 MPa。

3 結(jié)語

在城北水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)水庫具體情況，通過方案比選選定方案。該方案施工簡單，其成墻整體性好，厚度均勻連續(xù)，質(zhì)量可靠，防滲效果好，耐久性好，而且在施工過程中可以不用放空水庫。防滲墻深入壩基，能有效截?cái)鄩位佑|段等薄弱的滲漏通道，因此振動(dòng)射沖成槽地下連續(xù)墻方案對于工程防滲加固來說最為適合。工程實(shí)施一年多以來，防滲效果明顯，水庫滲漏問題得到了有效解決，提高了水庫調(diào)蓄能力，供水效率得到了提升，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力的支撐和保障，達(dá)到了工程立項(xiàng)及設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。