張文勇

（平遠(yuǎn)縣水利服務(wù)中心,廣東 平遠(yuǎn) 514600）

1 引言

滲流破壞是大壩常見的破壞形式,對水庫工程效益的正常發(fā)揮影響較大。在長期使用過程中,有較多的水庫大壩出現(xiàn)了一定程度的滲漏現(xiàn)象,對下游居民的安全產(chǎn)生了一定的影響[1-3]。因此,針對這一類型水庫采取防滲加固措施是十分必要的。不同的水庫大壩所在區(qū)域地質(zhì)、水文條件不盡相同,因此,防滲加固措施需要結(jié)合工程實際情況,選取經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可行的方案[4-6],提高工程的最終質(zhì)量。

2 工程概況

黃田水庫位于廣東省平遠(yuǎn)縣河頭鎮(zhèn),距平遠(yuǎn)縣城27 km。水庫壩址以上集水面積140 km2。黃田水庫工程是以防洪為主,兼有灌溉、發(fā)電、供水的綜合利用的水庫工程。水庫原設(shè)計總庫容為5230 萬m3,設(shè)計灌溉面積2.5 萬畝,擔(dān)負(fù)平遠(yuǎn)縣主要工廠及縣城6 萬人口城鎮(zhèn)居民供水任務(wù),水電站裝機(jī)1500 kW。黃田水庫興建于1966 年,1972 年12 月后水庫建成投入運(yùn)行。

3 歷史加固情況

水庫建成蓄水后不久發(fā)現(xiàn)右壩段條形山下游坡及左壩段右側(cè)山坡多處漏水。1986 年冬至1987 年,為保大壩安全建貼坡排水,在大壩右壩段進(jìn)行灌漿處理。1989 年蓄水至251.5 m 時,右壩段條形山下游坡高程237 m～240 m 間發(fā)現(xiàn)4處集中漏水點,在水庫水位2545 m 時,又在條形山下游坡高程244 m 處發(fā)現(xiàn)漏水點。1993 年至1995 年對右壩段及左壩段右側(cè)共270 m 范圍進(jìn)行灌漿處理,灌漿深度至基巖面以下3 m,灌漿分兩步實施,第一步用劈裂灌漿的方法灌注填筑土層及殘積土層面以下3 m,第二步用基礎(chǔ)帷幕灌漿的方法灌注殘積土與巖層的交接帶,即從殘積土層頂部至基巖面以下3 m。

4 大壩加固方案選擇

4.1 壩體加固方案

根據(jù)設(shè)計壩頂高程計算結(jié)果,大壩現(xiàn)狀壩頂高程滿足要求?，F(xiàn)大壩上游坡實測坡比基本為1∶2.5,且右岸壩段上游坡在高程256 m～243.5 m 位置存在滑坡體,滑坡體厚度3.5 m～40 m,長度85 m,寬度約33 m,岸坡陡立或反坡。除險加固工程對上游坡進(jìn)行培厚加固,壩坡比放緩至1∶2.75,維持下游原坡比不變,對下游坡進(jìn)行平整后補(bǔ)種草皮護(hù)坡。

4.2 壩體及壩基防滲處理方案

根據(jù)地勘工作的成果,壩體填土主要來源于附近山坡上坡積土和細(xì)砂巖全風(fēng)化土,填筑最大厚度46 m,左壩段填筑厚度大,右壩段以條形山作為壩體的組成部分,填筑厚度小左壩段填筑填土壓實度范圍值為76.8%～97.6%,平均壓實度為89.6%＜96%,壓實度低。右壩段填土壓實度范圍值為89.0%～98.2%,平均壓實度為94.5%～96%,壓實度稍低,未能滿足《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）壓實度不低于96%～98%的要求。大壩左壩段現(xiàn)場注水試驗滲透系數(shù)K=9.47×10-4cm/s～1.08×10-5cm/s,平均為K=2.25×10-4cm/s,具中等透水性：右壩段壩體填土其現(xiàn)場注水試驗滲透系數(shù)K=1.38×10-3cm/s～4.03×10-3cm/s, 平均為K=4.55×10-4cm/s,具中等透水性。

大壩左壩段壩基及壩肩為中等～弱透水層：大壩右壩段壩基為弱透水層,壩肩為弱～中等透水層,大壩右壩段上游坡已岀現(xiàn)塌滑,大壩左壩段主河床位置壩軸線上下游清基不徹底,有沖積砂卵礫石層,存在滲漏問題。大壩兩岸山體較雄厚,地下水位高于庫水位,壩肩山體多屬弱透水性,不會產(chǎn)生繞壩滲漏。大壩反濾棱體多由弱風(fēng)化的砂巖組成,反濾棱體中上部未見有水滲出,說明反濾棱體排水正常。

根據(jù)黃田水庫大壩現(xiàn)狀以及存在密實性差等問題,選取3 種防滲加固方案進(jìn)行比選。

方案一：加固后壩頂高程為260.20 m,與現(xiàn)狀壩頂高程齊平。壩體防滲方案與上游壩坡培厚加固相結(jié)合,釆用粘土斜墻方式?？紤]到該方案壩體防滲措施布置在上游,故壩基采用截水槽的方式進(jìn)行防滲處理。

方案二頂高程為260.20 m,在上游壩坡培厚加固防滲采用塑性混凝土防滲墻。

方案三：壩頂高程為260.20 m,在上游壩坡培滲釆用兩排劈裂灌漿。

從以下幾個方面對三個方案進(jìn)行比較：（1）方案三（劈裂灌漿方案）：該方案在黃田水庫大壩歷史加固中多次采用,使用效果表明,該方案可在短期內(nèi)消除大壩滲漏隱患,但壩體所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造活動強(qiáng)烈,發(fā)育較多的結(jié)構(gòu)面、斷裂帶等,在使用一段時間后,大壩又將出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,治理效果不徹底缺乏耐久性,同時,該方案無顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。（2）方案二（防滲墻方案）：在防滲效果、耐久性方面均優(yōu)于方案一,但該方案施工難度大,工期長,工程投資高。方案投資比方案一、三分別多954 萬元、823 萬元。（3）方案一（粘土斜墻方案）：不但可以實現(xiàn)壩體培厚加固,同時可處理黃田水庫大壩的滲漏問題,施工簡單,經(jīng)過調(diào)查土料場儲量、質(zhì)量均能滿足要求。

從耐久性、經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮,采用方案一作為推薦方案。

5 壩體防滲加固效果分析

5.1 防滲設(shè)計

（1）在壩頂設(shè)C20 砼防浪墻高1.0 m,防浪墻頂高程261.20 m,土壩頂高程260.20 與實測現(xiàn)狀壩頂高程齊平。為保證上游粘土斜墻填筑厚度,大壩壩頂寬由現(xiàn)狀5 m 加寬至7 m,采用瀝青混凝土路面厚110 mm。

（2）現(xiàn)大壩上游坡實測坡比基本為1∶2.5,右岸壩段在256 m～243.5 m 高程位置存在滑坡體。校核水位、水位驟降工況上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足要求,故本次除險加固對上游坡坡比放緩至1∶2.75。為保證新老土體結(jié)合緊密,原壩坡采用臺階式開挖后填筑粘土斜墻。

（3）下游坡維持下游原坡比不變,重新植草護(hù)坡,壩腳原有棱體、貼坡排水保持不變。

壩體及壩基防滲。為解決大壩壩體滲透系數(shù)大,壩體浸潤線高,出水點水力比降大于所在部位土體的允許比降,壩基強(qiáng)風(fēng)化層透水性較強(qiáng)等問題,對大壩壩體及壩基進(jìn)行防滲處理：①壩體防滲。根據(jù)大壩現(xiàn)狀和存在問題,結(jié)合上游培厚加固,壩體防滲采用粘土斜墻方案按《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）,粘土斜墻自上而下逐漸加厚,頂面的水平寬度不小于3.00 m?，F(xiàn)頂面的水平寬度不小于500 m,底面17 m～36 m：粘土斜墻頂部與壩頂防浪墻連成完整體系,均滿足規(guī)范要求。②壩基防滲。壩基防滲采用粘土截水槽,粘土截水槽斷面為梯形,截水槽的底寬按粘土的允許滲透比降0.2H取為5 m。粘土截水槽底部開挖至相對不透水層頂面[7-8]。

圖1 穩(wěn)定性計算簡圖

5.2 計算工況及結(jié)果

正常運(yùn)用條件：①水庫正常蓄水位258 m,下游無水時穩(wěn)定滲流；②水庫設(shè)計洪水位25892 m,下游無水時穩(wěn)定滲流；③1/3 壩高水位,下游無水時穩(wěn)定滲流：（0+327.600 斷面不考慮該工況）。

非正常運(yùn)用條件：①水庫校核洪水位260.03 m,下游無水時穩(wěn)定滲流；②水庫校核洪水位260.03 m 驟降至溢流堰頂高程250.00 m,水庫水位降落時不穩(wěn)定滲流。計算參數(shù)見表1、表2,計算結(jié)果見表3。

表1 左壩段計算參數(shù)

表2 右壩段計算參數(shù)

表3 滲流計算結(jié)果

6 結(jié)論

在長期的使用過程中黃田水庫大壩出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象,雖然多次采取防滲加固處理,但危險性仍較大。結(jié)合工程實際情況,選取了3 種防滲加固方案進(jìn)行比選分析,采用壩體防滲結(jié)合上游壩坡培厚加固,釆用粘土斜墻方案,既能實現(xiàn)壩體培厚加固,又能處理大壩滲漏問題,施工簡單,作為推薦方案,經(jīng)過滲流復(fù)核計算,正常運(yùn)用條件和非正常運(yùn)行條件下加固處理后的黃田水庫大壩滲流滿足相關(guān)要求。由于水庫大壩加固次數(shù)較多,且加固效果不理想,因此在實施加固過程中,應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制,嚴(yán)格按照方案施工,保證加固效果。