勉縣紅花寺水庫壩體防滲處理技術措施運用

高鳳云

(勉縣水利水電勘察設計工作隊 陜西 勉縣 724200)

1 工程概況

勉縣紅花寺水庫壩址位于漢江北岸支流外壩河中下游同溝寺鎮(zhèn)紅花寺村附近，距勉縣縣城15km。壩址以上河道長37km，控制流域面積145km2，河道平均比降30.3‰，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、水產養(yǎng)殖、防洪等綜合利用功能的小(一)型水庫。

水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞及壩后電站四部分組成。水庫原設計防洪標準為設計洪水50年一遇，校核洪水200年一遇，相應洪峰流量分別為403m3/s、490m3/s。大壩原設計校核洪水位為640.44m，設計洪水位640.00m，正常蓄水位636.91m，死水位612.20m；設計總庫容383萬m3，有效庫容291.5萬m3，滯洪庫容73.5萬m3，死庫容18萬m3。

大壩為粘土心墻砂殼壩。原設計大壩壩頂高程642.00m，頂寬5.0m，壩頂長159m，最大壩高45.6m；大壩迎水坡比自上而下為1∶2.5～1∶3.5,采用30cm厚干砌石護坡。背水坡分為三級戧臺，由壩頂至627.20m高程段坡比為1∶2.0；627.20m～614.70m高程段坡比設計為1∶2.5，且設2.0m寬戧臺，614.70m～ 605.20m高程段坡比為1∶2.5。壩下游坡腳設有排水棱體，排水體頂寬2m，高10m，內、外側坡比均為1∶1.5。

原設計粘土心墻頂高程為641.00m，低于壩頂1.0m，心墻頂寬5.0m，為梯形斷面，上、下游側坡比均為1∶0.5。但在后續(xù)的施工過程中，由于種種原因，實際并未達到設計高程。當前實際心墻頂部高程僅在620m左右，低于壩頂約20m，低于正常水位約14.5m。

2 勉縣紅花寺水庫存在的主要問題

運行中，紅花寺水庫暴露出了較多的問題，例如：樞紐防洪能力低，不能滿足設防標準(30年設計、300年校核)要求的防洪要求；經過滲透穩(wěn)定復核，壩體內存在著滲透破壞隱患，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；土壩防滲心墻高度低(低于壩頂20m～25m)，水庫大壩高水位運行存在著安全隱患；放水洞左側與壩體間存在接觸滲漏，導致下游壩坡出現(xiàn)2～3處明顯集中滲漏，且有較大面積滲流(浸潤區(qū)面積約150m2左右)。這些問題導致了壩體滲流不穩(wěn)定，尤其當庫水位較高、蓄水時間較長時，下游壩面將出現(xiàn)大面積漫浸，且有集中滲流出現(xiàn)，伴有流水聲，嚴重威脅著水庫大壩的安全。

經地勘查明，壩體填筑料以壤土為主，且壩體碾壓質量差，結構疏散，壩體在庫水位作用下存在滲漏等不穩(wěn)定因素。為保證大壩的安全，結合工程實際情況，分析后提出采用30cm厚薄壁混凝土截滲墻對壩體進行處理的建議。該截滲幕墻軸線與防浪墻軸線相同，布置在壩軸線與放水洞軸線間的集中滲漏部位，采用高壓擺噴灌漿對洞壁接觸滲漏進行處理，以實現(xiàn)紅花寺水庫的除險加固。

3 薄壁混凝土截滲墻施工方法及主要技術措施

3.1 施工場地布置

根據紅花寺水庫工程的地形條件及防滲墻的布置特點，在防滲墻內側壩頂上設臨時施工道路，作為施工機械的行走道路。另外，壩體工程一側布置砼拌和站，另一側布置制漿站以最大程度地細化作業(yè)，減少相互影響。

3.2 施工機具

成槽機具采用“兩鉆一抓”成槽，即采用XY-2型回轉鉆機進行鉆孔，配合HC-60型液壓抓斗成槽機成槽。成槽機具有獨特的三級導向系統(tǒng)和斗體，可360°任意旋轉，具備了更大的靈活性和可操作性，為施工帶來了很大方便。

3.3 槽段劃分

槽段分兩期施工，奇數段為第Ⅰ期，偶數段為第Ⅱ期，共64段。槽段長除1號孔和64號孔為2.00m外，其余均為2.50m。其中，槽段兩端孔為主孔，孔徑為0.30m，主孔中間為副孔，除1號副孔和64號副孔長為1.70m外，其余副孔長均為2.20m。槽段開挖過程中都要進行糾偏，使槽孔的偏斜率＜0.3%,軸線上、下游方向的誤差＜30mm。整個槽段挖到底后必須進行掃孔，挖槽結束后，對槽段質量進行全面檢查，經檢查合格后，方可進行清孔換漿。

3.4 成槽方法

先構筑導墻，導墻與混凝土防滲墻中心線走向一致。抓斗沿導墻壁挖土，并控制導墻的施工精度，為防止導墻在側向土壓力的作用下產生位移，在導墻內側每隔1.5m架設上下兩道木支撐。在挖掘過程中嚴格控制挖掘的深度和寬度，嚴禁擾動原土。在遇到未固結的雜填土層時，可設計導墻深度穿過此填土層，使導墻坐落到穩(wěn)定性較好的老土層上。在挖槽的同時采用膨潤土泥漿固壁。膨潤土泥漿的成分為膨潤土、水和外加劑，新拌制的膨潤土泥漿的性能指標為∶比重小于1.1g/cm3,漏斗粘度為30s～40s，塑性粘度小于20cp，pH值為9.5～12，含砂率小于4%，失水量小于30mL/(30min)。泥漿配合比應通過試驗選定，要求膠體率小于98%，泥皮厚度2mm～3mm，靜切力(1min)20mg/cm3～30mg/cm3,靜切力(10min)50mg/cm3～100mg/cm3,穩(wěn)定性小于 0.02g/cm3。

3.5 槽段連接與接頭刷洗

相鄰槽段的連接處是混凝土墻工程的一個薄弱環(huán)節(jié)，結合本次除險加固工程的地層特點、施工方法、場地條件等實際情況，確定采用接頭管法，選用φ280的無縫鋼管。另外，為了減少施工過程中各道工序之間的相互干擾，保證作業(yè)正常連續(xù)進行，接頭刷洗沒有采用常規(guī)的重錘刷洗法，而是結合液壓抓斗成槽的特性，自制了特種鋼絲刷，將其安裝在抓斗的斗齒上，利用斗體的自重和抓斗提升、下放的靈活性刷洗接頭孔混凝土壁上的泥皮，取得了良好的效果。

3.6 混凝土澆筑

本次工程混凝土防滲墻墻體材料的物理力學指標具體為：水泥標號325號，每平方米防滲墻用料為水泥190kg、中粗砂778kg、卵石778kg，水灰比0.63?；炷两貪B墻材料的入槽塌落度為18cm～22cm，擴散度為34cm～40cm，初凝時間不小于6h，終凝時間不大于24h，混凝土密度不小于2100kg/m3?；炷凛斔蛣t采用在大壩適當部位安置混凝土泵，直接將混凝土輸送至導管漏斗內進行澆筑的方法，有效避免了場地條件的限制和工序間的影響，保證了混凝土澆筑的連續(xù)性，又減少了混凝土在運輸過程中的離析現(xiàn)象，提高了混凝土的澆筑質量?；炷两貪B墻澆筑面在施工中均勻上升，各處高差均控制在0.5m以內，使墻體保持連續(xù)。

4 施工時特殊情況處理

4.1 漏漿處理

在紅花寺水庫大壩混凝土防滲板墻的施工中，大壩基礎存在嚴重的集中滲流區(qū)及流沙區(qū)，有時會發(fā)生漏漿現(xiàn)象，對工程的穩(wěn)定造成了十分不利的影響。當工程施工中發(fā)生漏漿時，根據漏漿的嚴重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法，盡量使漏漿地層充分灌滿水泥漿，從而達到防滲的目的。

4.2 事故停澆

若在澆筑過程中發(fā)生停電等停澆事故，再次開澆時必須采取復澆的辦法，以確保停澆不會影響混凝土防滲板墻的連續(xù)性。

5 結語

勉縣紅花寺水庫大壩采用液壓抓斗法造塑性砼防滲墻進行防滲處理后，下游壩坡2～3處明顯集中滲漏消失，且較大面積滲漏逐漸干枯。實踐表明：薄壁混凝土防滲墻已經有效堵截了壩體滲透水流，降低了壩體浸潤線，這對防止壩體滑坡、塌陷，保證大壩安全穩(wěn)定具有重要意義，達到了壩體除險加固的目的。該塑性混凝土防滲墻技術相比常規(guī)施工工藝，還加快了施工進度，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，降低了工程造價，且墻體抗?jié)B性能良好，可為同類工程施工參考和借鑒。