談洛陽村水庫壩基滲漏原因及防治措施

張選鋒

(中鐵一局集團陜西華營工程建設監(jiān)理有限公司，陜西西安　710054)

談洛陽村水庫壩基滲漏原因及防治措施

張選鋒

(中鐵一局集團陜西華營工程建設監(jiān)理有限公司，陜西西安710054)

摘要:結合洛陽溝水庫的工程概況及水文地質(zhì)條件，分析了水庫壩基發(fā)生滲漏現(xiàn)象的原因，從開挖截水墻、鋪設柔氈、注漿等方面，闡述了具體的防滲措施，并對實施效果進行了評價，指出采用多種防滲技術綜合治理后，解決了水庫壩基滲漏的問題。

關鍵詞:水庫，壩基滲漏，溢流堰，防滲措施

1　工程概況

洛陽溝水庫是為陜西延長石油延能化公司綜合管理區(qū)供應2 000人日常生活用水的工程，位于陜西富縣富城鎮(zhèn)洛陽村洛陽溝，洛陽溝內(nèi)地表水由山泉水和基巖裂隙水匯集而成，本工程在溝內(nèi)攔壩蓄水。

1.1工程施工情況

重力式溢流堰正常水位892.72(堰頂標高)，壩基頂標高889.92，壩基底設計標高889.77，溢流堰壩體采用C20W6F200抗凍混凝土;溢流堰為開散式;蓄水庫區(qū)面積達2 500 m2左右，蓄水量達6 300 m3左右。

1.2施工情況

1)本工程開挖施工前，在壩軸線上游約20 m處，堆疊臨時沙袋用以阻斷溪流蓄水，并放置潛水泵，用軟管將蓄水繞過施工現(xiàn)場排放至下游。

2)首先清除蓄水區(qū)河床上覆淤泥、沖洪積卵石層;開挖至設計標高時靠山體部分為基底巖石，靠黃土坡體側部分為軟土層，存在地基不均勻沉降隱患。對軟基部分全部挖除，直至巖石層。

3)蓄水區(qū)西側山體出現(xiàn)裂縫漏水，對該處靠近山體坡跟位置砌筑24磚墻，磚墻與巖石山體之間根部采用C20混凝土泵送對底層澆筑，上部采用砂加碎石進行回填并作C20混凝土壓頂，磚墻內(nèi)側及底部滿鋪復合土工膜。

4)沖洗蓄水區(qū)石質(zhì)巖面，用漿砌片石將蓄水區(qū)底面找平后，在庫區(qū)滿鋪一層30 cm厚碎石(規(guī)格30 mm～70 mm)，用25 t震動壓路機來回碾壓密實后，再滿鋪10 cm厚中粗砂+復合式土工膜;復合土工防滲膜(二布一膜)為500型，厚度不小于0.25 mm。

蓄水區(qū)域縱剖面示意圖見圖1。

圖1　蓄水區(qū)域縱剖面示意圖

鋪設復合土工膜時，首先要用10 cm厚中粗砂夯實并找平基面，然后再鋪設土工膜;土工膜不得繃的過緊，兩端埋入土體部分呈波紋狀，最后在所鋪的土工膜上用細砂鋪一層10 cm厚過渡層，其上砌20 cm厚塊石作防沖保護層，施工時避免塊石直接砸在土工膜上，邊鋪膜邊進行保護層施工;復合土工膜與周邊結構物連接應采用膨脹螺栓和鋼板壓條錨固，連接部位要涂刷乳化瀝青(厚2 mm)粘結，以防該處發(fā)生滲漏。與壩體相接時，將復合土工膜預留50 cm，待壩體修建時壓進C20混凝土防滲墻;復合土工膜的接縫處理采用搭接(搭接寬度宜大于150 mm)。

5)開挖溢流堰壩體底部至設計標高后發(fā)現(xiàn)其地基下伏軟基層，且局部滲水，我們采取對軟基部分全部挖除，直至巖石層;溢流堰挖除軟基部分用30 mm～70 mm碎石回填，利用蛙式打夯機打壓密實至設計標高;在施工過程中溢流堰底部出現(xiàn)滲水，采用1 m×1 m C20混凝土沿溢流堰根部通長澆筑。

6)溢流堰施工完成后，對上游溪流進水口臨時土質(zhì)蓄水壩開挖拆除，并在上游鋪設6根( DN600)水泥涵管作為通水管道，管道上部回填土石作為進山道路。

2　工程試運行中存在的問題與原因分析

2014年9月12日～16日期間水庫蓄水試水運行時，發(fā)現(xiàn)壩基下出現(xiàn)大量滲漏水，上游溪水進水入不敷出，蓄水溢不出溢流堰頂部，也就意味著水庫起不到蓄水作用。9月16日經(jīng)參建各方現(xiàn)場協(xié)商議定后，在上游進水口繼續(xù)放置潛水泵，用軟管將蓄水繞過施工現(xiàn)場排放至下游，水庫開始放水，直到9月18日放水排干蓄水區(qū)完畢。

2.1滲漏原因

壩基滲漏使水庫發(fā)揮不了作用且增大對壩底的揚壓力，還可能引起壩基巖土體潛蝕，導致壩基失穩(wěn)。經(jīng)現(xiàn)場踏勘分析確定:洛陽村水庫壩基滲漏主要類型為:孔隙性滲漏、裂隙性滲漏兩種情況。孔隙性滲漏是因壩基底部埋設的碎石孔隙產(chǎn)生的滲漏;裂隙性滲漏是通過蓄水庫區(qū)頁巖加砂巖巖石節(jié)理、裂隙產(chǎn)生的滲漏。

2.2地形、地貌分析

洛陽村水庫庫址處于河谷狹窄，喇叭形河谷上游窄谷，下游寬谷，谷坡高陡地區(qū);谷底主要分布淤泥、砂礫石層，下伏基巖系風化頁巖加片巖，易發(fā)生壩基滲漏;庫區(qū)周圍山體單薄、鄰近又有低谷或洼地、存在連通庫區(qū)和臨谷的滲漏通道。當?shù)凸鹊酌鏄烁叩陀谒畮焖粫r發(fā)生滲漏，且河谷切割越深，則位差越大，滲流量越大。

2.3巖性狀況分析

1)松散巖層:松散巖層的滲透性取決于孔隙度、密實度。溪流上游河床覆蓋層由淤泥和下伏風化砂巖加頁巖組成，滲透性較大，連通好;下游，河床覆蓋層以細顆粒為主滲透性相對減弱，且蓄水庫區(qū)透水層上分布有足夠厚度連續(xù)粘土層，具有防滲作用。

2)非可溶性巖:滲透性取決于地質(zhì)構造的發(fā)育情況、巖體中結構面的發(fā)育程度以及充填物。洛陽村水庫右側臨山體，庫區(qū)蓄水區(qū)下伏風化頁巖加砂巖，結構面十分發(fā)育，規(guī)模大的斷層，較破碎的節(jié)理密集帶，且順河向貫通壩址上下游;左側臨黃土坡體滲透性差。

3)結構面的類型:蓄水區(qū)地層巖性為結構松散的砂礫巖、頁巖加砂巖( W3，W4，W2)強弱風化，層理、節(jié)理發(fā)育，巖芯呈碎塊狀及短柱狀，錘擊易碎;砂巖呈中細砂粒狀結構，局部加砂巖;無隔水層:必滲。

2.4地質(zhì)構造狀況

具有連通水庫內(nèi)外的不整合面、裂隙帶、斷層，特別是斷層破碎帶的存在，都是水庫壩基滲漏的主要原因。

2.5水文地質(zhì)狀況

承壓水:施工前庫區(qū)尚有承壓水露頭時，施工后泉水口高程低于水庫水位。

綜上分析，洛陽村水庫壩基孔隙性滲漏、裂隙性滲漏是造成壩基漏水的主要原因。

3　防滲措施

控制壩基滲漏的方法很多，根據(jù)實際情況針對不同部位選取不同措施，多管齊下綜合治理。

1)遵循的原則:盡量減少滲漏量;提早釋放滲透壓力;防止?jié)B透持續(xù)破壞。

2)具體是:為減少壩基滲漏量及確保溢流堰壩體安全，可在壩前上游用水平鋪蓋進行處理，這樣做可以增加滲徑(若水平鋪蓋長x，則壩底寬度相當于L + x)，降低水力梯度，從而可以減小單寬流量q;經(jīng)參建各方群策群力議定:采取對進水口區(qū)域施作豎直混凝土截水墻、水庫蓄水區(qū)域采用防水柔氈覆蓋、對蓄水庫區(qū)左右岸進行防滲處理、對溢流堰壩基根部裂隙孔洞進行注漿等綜合治理措施。

4　實施情況

結合地形、地質(zhì)條件對庫區(qū)存在滲漏問題進行了全面分析和現(xiàn)場踏勘，決定采取以下防滲工程措施。

4.1豎直混凝土截水墻

對溪流進入庫區(qū)位置，清除淤泥后，沿左右兩岸橫向開挖混凝土截水墻( 50 cm厚×1 140 cm長×180 cm深)，混凝土截水墻底部開挖至不透水巖層上，澆筑混凝土前對靠蓄水區(qū)面(內(nèi)面)沿坑底橫向滿鋪柔氈并預留100 cm，待后續(xù)與庫區(qū)柔氈搭接;此舉是截斷進水口區(qū)域進水下滲沿著庫底基巖裂隙出漏。

4.2蓄水庫區(qū)底部采用柔氈鋪蓋防滲

對蓄水區(qū)、左、右壩肩范圍內(nèi)大范圍面積采用柔氈鋪蓋防滲，在全面鋪設柔氈時，關鍵是接頭一定要搭接好;周邊固埋措施要得當。

4.3蓄水庫區(qū)山體側(蓄水區(qū)左岸)防滲

蓄水區(qū)左岸山體巖面出現(xiàn)裂縫漏水，對該處靠近山體坡跟位置砌筑24磚墻，磚墻與石山之間下部采用C20混凝土泵送對底層澆筑，上部采用碎石、砂進行回填并作C20混凝土壓頂，磚墻內(nèi)側及底部滿鋪復合土工膜。

4.4蓄水庫區(qū)黃土坡體側(右岸)防滲蓄水庫區(qū)黃土坡體側(右岸)岸坡施作M7.5水泥砂漿漿砌片石護坡(基礎部分為M10水泥砂漿漿砌片石基礎)長70 m，護坡厚度30 cm，角墻基礎100 cm高×80 cm寬。施工時，先將坡面削齊、角墻基礎開挖至未風化基巖面深度、人工+蛙式打夯機夯實后，然后在底面墊上一層3 cm～5 cm的水泥砂漿，再砌筑30 cm厚漿砌塊石;砌體要求平整、穩(wěn)定、密實，坐漿及豎縫砂漿填塞要飽滿密實，豎縫填塞砂漿應插搗至表面泛漿為止，勾縫水泥砂漿采用P.O42.5水泥、灰砂比為1∶2，勾縫完成后覆蓋保水養(yǎng)護7 d。

4.5對溢流堰根部進行注漿

對溢流堰壩基根部重點是找出滲水點或裂縫，進行鉆孔，采用化學注漿技術，堵住滲水點部位。具體如下:

1)注漿材料選用:注漿堵漏采用的材料為水溶性聚氨酯，由甲苯二異氰酸酯和水溶性聚醚進行聚合反應而成的高分子化合物。該材料是一種淡黃色低粘度，單組分合成高分子聚氨酯材料，形態(tài)為漿體，遇水產(chǎn)生交聯(lián)反應，發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀封閉彈性體的特征。當它被高壓注入到裂縫結構延展直至將所有縫隙填滿(包括肉眼難以覺察的0.015 mm微縫)，遇水后(注水)伴隨交聯(lián)反應，釋放大量二氧化碳氣體，產(chǎn)生二次滲壓，高壓推力與二次滲壓再次將彈性體壓入并充滿所有縫隙，達到止漏目的。

2)具體施作環(huán)節(jié): a.清理:詳細檢查、分析滲漏情況后確定灌漿孔位置及間距。清理作業(yè)區(qū)，確保表面干凈。然后鉆孔、埋注漿嘴，使用鉆孔工具(鉆頭直徑為14 mm)沿壩基根部橫向通長按30 cm～40 cm間距鉆孔。b.灌漿:使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)灌注化學灌漿料。單孔逐一連續(xù)進行。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力3 min～5 min，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔。待所有的孔都灌完后，回到先前第一個灌漿孔，再次灌漿以保證壓力最大化。墻面灌漿順序則為由下向上;待所有的孔灌完后同樣也是回到先前第一個灌漿孔回灌一次。c.拆嘴:灌漿完畢24 h，確認不漏后即可去掉外露的灌漿嘴;清理灌漿作業(yè)區(qū)域溢漏出的漿液;灌漿可以從深層至表層完全密實，很好的堵塞所有孔洞、縫隙。

5　效果評價

通過在上游進水口設置豎直混凝土防滲墻、蓄水庫區(qū)山體側(左側)采取磚墻護體、對庫區(qū)右岸黃土岸坡采取漿砌片石護坡、蓄水區(qū)基底區(qū)域采用柔氈鋪蓋防滲，對溢流堰根部進行注漿;多種防滲措施多管齊下，綜合治理徹底杜絕了洛陽村水庫溢流堰壩基滲漏問題，經(jīng)過一年多的運行證明上述方案切實可行，效果良好。

·建設經(jīng)濟·

Discussion on Luoyangcun reservoir dam foundation leakage causes and preventing measures

Zhang Xuanfeng
( Shannxi Huaying Engineering Construction Supervision Co.，Ltd，China Railway 1st Bureau Group，Xi’an 710054，China)

Abstract:Combining with Luoyanggou reservoir engineering conditions and hydrological conditions，the paper analyzes the reservoir dam foundation leakage cause，describes specific anti-seepage measures from aspects of excavation cut-off wall，paving soft cylinder and casting，and makes an evaluation for the implementation effect.In the end，it points out that: it solves the reservoir dam foundation leakage problem through applying various anti-seepage technologies.

Key words:reservoir，dam foundation leakage，overflow dam，anti-seepage measures

作者簡介:張選鋒(1975-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-24

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0221-02

中圖分類號:TV698.23

文獻標識碼:A