大山溝水庫(kù)大壩裂縫滲漏的原因與防治措施

代　紅

(黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 凱里 556100)

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大山溝水庫(kù)大壩裂縫滲漏的原因與防治措施

代紅

(黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 凱里 556100)

由于水庫(kù)建設(shè)環(huán)境比較復(fù)雜，涉及的施工工藝類型較多，為此，水庫(kù)大壩施工工程中存在著很多不確定因素，也比較容易出現(xiàn)裂縫，若不及時(shí)處理，就會(huì)影響到水庫(kù)大壩整體的穩(wěn)定性和安全性。為此，需要加強(qiáng)對(duì)裂縫產(chǎn)生原因及裂縫類型的研究，這樣才能在現(xiàn)有工程建設(shè)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效防治，并且保證解決措施的針對(duì)性，從工程的設(shè)計(jì)以及施工階段入手，從根本上杜絕施工裂縫的出現(xiàn)。該文結(jié)合具體的工程實(shí)例對(duì)水庫(kù)大壩出現(xiàn)裂縫及滲漏的原因、防滲設(shè)計(jì)處理措施方案設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行論述。

水庫(kù)；大壩；裂縫滲漏；防滲；措施技術(shù)要點(diǎn)

三穗縣大山溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程位于黔東南州三穗縣境內(nèi),工程建設(shè)地點(diǎn)位于三穗縣滾馬鄉(xiāng)上德明村，距三穗縣城14km，有公路通到距管理房約600m的位置，屬長(zhǎng)江流域沅江水系一級(jí)六洞河支流——干溝溪，最大壩高39.6m，壩長(zhǎng)173.42m，壩址以上流域集雨面積11km2，總庫(kù)容146萬(wàn)m3，河谷多呈“V”形谷，設(shè)計(jì)灌溉面積6145hm2。該水庫(kù)是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有人畜飲水等綜合效益型水庫(kù)水利工程。長(zhǎng)江流域?qū)賮啛釒嘏瘽駶?rùn)氣候區(qū)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量充沛。多年平均氣溫14.9 ℃，無(wú)霜期277d，年平均日照數(shù)1254h，多年平均降雨量1104.7mm。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，水利建設(shè)的發(fā)展正處在一個(gè)突飛猛進(jìn)的時(shí)期，水庫(kù)作為國(guó)家防洪的重要工程，對(duì)防御水災(zāi)起著至關(guān)重要的作用，也在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。但是由于各種原因，三穗縣大山溝水庫(kù)大壩存在滲漏、老化等安全隱患。本文主要通過對(duì)引起三穗縣大山溝水庫(kù)大壩滲漏的因素進(jìn)行分析，探討加固水庫(kù)大壩的具體措施。

三穗縣大山溝水庫(kù)滲漏是首要的水庫(kù)工程地質(zhì)問題，隨著水庫(kù)使用時(shí)間的增長(zhǎng)，水庫(kù)出現(xiàn)大量的裂縫、沖蝕問題，導(dǎo)致水庫(kù)出現(xiàn)滲漏，這不僅影響水庫(kù)的結(jié)構(gòu)安全和防滲安全，而且水庫(kù)一旦潰壩、破堤，很容易造成周邊居民安全和生態(tài)環(huán)境威脅。因此，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，有效防止?jié)B漏問題的出現(xiàn)。

1　大壩出現(xiàn)裂縫及滲漏的原因

三穗縣大山溝水庫(kù)大壩已建成并投入使用約14a，主要作用是城鎮(zhèn)供水以及農(nóng)業(yè)耕作灌溉，坐落在第四系殘坡積覆蓋層上，投入使用后進(jìn)行過帷幕灌漿處理，但由于長(zhǎng)期受地下、地表水流的沖刷、溶蝕及多種因素的影響，水庫(kù)壩體開始出現(xiàn)不同程度的滲漏現(xiàn)象。

1.1因地質(zhì)問題引起的裂縫及滲漏

三穗縣大山溝水庫(kù)工程，由于壩址位于淺、深灰色薄層至塊狀變余砂巖，灰、深灰色厚層塊狀變余凝灰?guī)r、灰色薄層至中厚層凝灰質(zhì)板巖互層上，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，但節(jié)理裂隙發(fā)育，基礎(chǔ)及靠岸邊坡開挖后基巖裸露，導(dǎo)致暴露的地殼經(jīng)過長(zhǎng)期的空氣侵蝕及地殼的運(yùn)動(dòng)，壩基出現(xiàn)了變化，壩體也隨著壩基的變化而變化，壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到破壞，導(dǎo)致壩體及防滲墻出現(xiàn)裂縫。

1.2因施工工藝不當(dāng)引起的裂縫及滲漏

三穗縣大山溝水庫(kù)大壩施工過程中，由于當(dāng)時(shí)的水利施工技術(shù)不高，選擇的施工工藝不恰當(dāng)，且沒有對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)有害裂縫及滲漏。

1.3因溫度變化引起的裂縫及滲漏

因?yàn)榛炷猎跐仓倪^程中，會(huì)產(chǎn)生水化熱反應(yīng)，受到熱阻力的影響，混凝土內(nèi)部的熱量不容易散發(fā)出來(lái)，而表面的熱量快速釋放，使得混凝土內(nèi)外產(chǎn)生了溫度差，致使變形的出現(xiàn)。

2　水庫(kù)大壩加固防滲設(shè)計(jì)處理措施

2.1防滲帷幕灌漿設(shè)計(jì)

大山溝水庫(kù)大壩灌漿孔沿大壩軸線成單排布置，向左、右岸山體延伸，主要采用自上而下分段卡塞循環(huán)灌漿法施工。本著逐漸加密的原則，灌漿分為3序次進(jìn)行施工，施工序次為：先I序后II序再III序，最后檢查孔施工。在I序孔施工中，選定總孔數(shù)的10%作為先導(dǎo)孔，并保證每一施工質(zhì)量評(píng)定單元至少布設(shè)1孔，在先導(dǎo)孔施工中，詳細(xì)地對(duì)地質(zhì)情況、透水率情況、灌漿量情況和灌漿壓力試驗(yàn)等資料進(jìn)行搜集，為后續(xù)灌漿施工提供依據(jù)。根據(jù)先導(dǎo)孔的數(shù)據(jù)及壩軸線的長(zhǎng)度布置灌漿孔[1]，共布置防滲帷幕灌漿孔77個(gè)，總進(jìn)尺1163m；壩體防滲補(bǔ)強(qiáng)灌漿孔53個(gè)，總進(jìn)尺2114m；接縫灌漿700m2；反壓灌漿600m2。

防滲帷幕灌漿設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下4項(xiàng)：鉆孔平面布局的確定、鉆孔深度的確定、漿液的選定和孔口灌漿壓力的確定。

2.1.1鉆孔平面布局的確定

鉆孔位置主要是沿大壩軸線成單排布置，沿壩頂軸線布置一排，孔距3m為宜。

2.1.2鉆孔深度的確定

鉆孔深度的確定要依據(jù)壩基應(yīng)力場(chǎng)深度及工程防滲要求，通常水庫(kù)大壩的應(yīng)力影響深度最大可達(dá)到50m以上，結(jié)合帷幕灌漿的相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，帷幕灌漿一般下限以進(jìn)入相對(duì)不透水層5m為準(zhǔn)(相對(duì)不透水層控制闕為q≤5Lu)[2]。通過先導(dǎo)孔所得數(shù)據(jù)的顯示分析，主壩的鉆孔深度在51.4m左右為宜。

2.1.3漿液的選定

漿液要具有良好的流動(dòng)性、穩(wěn)定性，灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。灌漿漿液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1，7個(gè)比級(jí)。開灌水灰比采用5∶1，灌漿壓力保持不變，當(dāng)注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)；當(dāng)注入率大于30L/min，可根據(jù)情況越級(jí)變濃。

2.2施工組織

2.2.1施工設(shè)備的選定

鉆機(jī)選型：根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔深度、地質(zhì)巖性，擬采用XY-1型內(nèi)燃加轉(zhuǎn)式鉆機(jī)鉆孔。鉆機(jī)數(shù)量確定：根據(jù)本工程施工進(jìn)度計(jì)劃安排，灌漿施工工期180d，帷幕灌漿工程量1163m3[3]；壩體防滲補(bǔ)強(qiáng)灌漿工程量為2114m；按有效工作日80%，設(shè)備完好率85%，施工強(qiáng)度為40m/d，配置鉆機(jī)4臺(tái)，型號(hào)選用XY-150型；灌漿機(jī)2臺(tái)，灌漿機(jī)選用型號(hào)B100/15型2臺(tái)。

2.2.2施工人員的確定

施工人員的確定需要依據(jù)工程建設(shè)的具體規(guī)模進(jìn)行。施工人員構(gòu)成主要有負(fù)責(zé)人、施工觀測(cè)員、灌漿員等。該工程中主要涉及的灌漿施工工藝如圖1所示。

圖1　灌漿工藝流程圖

2.2.3施工技術(shù)要點(diǎn)

在灌漿施工過程中，必須按照一定的原則進(jìn)行。大山溝水庫(kù)大壩灌漿孔沿大壩軸線成單排布置，向左、右岸山體延伸，主要采用自上而下分段卡塞循環(huán)灌漿法施工。本著逐漸加密的原則進(jìn)行灌漿施工。設(shè)計(jì)水庫(kù)帷幕線沿著壩軸線進(jìn)行布置，左岸向山坡方向延伸27.0m，右岸向山坡方向延伸24.0m。施工情況良好的孔段，必須要對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，并且要等到水變得清澈了才可以灌漿。按照帷幕下限深入q≤5.0Lu弱透水層5m及兩岸接地下水位的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，防滲帷幕灌漿孔共計(jì)77個(gè)，總進(jìn)尺1163m；壩體防滲補(bǔ)強(qiáng)灌漿孔共計(jì)53個(gè)，總進(jìn)尺2114m；接縫灌漿700m2；反壓灌漿600m2。處理時(shí)，對(duì)于破碎嚴(yán)重的巖基，可進(jìn)行帷幕或固結(jié)灌漿處理。分Ⅲ次序施工，設(shè)計(jì)鉆孔孔直徑開孔為Ф91mm，終孔為Ф75mm。結(jié)合本工程的地質(zhì)條件和滲漏特點(diǎn)，設(shè)計(jì)灌漿壓力壩身段為0.2～0.3MPa，水庫(kù)大壩與基巖接觸段為2.0m，一般灌漿段為5.0m，最大不超過8.0m[4]。

3　結(jié)　論

水庫(kù)大壩的滲漏問題會(huì)對(duì)其工程整體以及周邊居民的安全造成威脅，如果不及時(shí)處理，就會(huì)使負(fù)面影響擴(kuò)大。大山溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程主要采用帷幕灌漿技術(shù)對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行加固處理，其改善效果明顯，值得推廣。

[1]李洪泉，姜全兵.帷幕灌漿工藝在復(fù)雜地質(zhì)條件中的應(yīng)用及效果分析[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2011，38(11)：59-61.

[2]康建.綏中縣龍屯水庫(kù)帷幕灌漿施工工藝簡(jiǎn)述[J].農(nóng)家科技，2013(6)：43.

[3]董梅，賀振斌.旋挖鉆機(jī)幾種鉆孔深度測(cè)量裝置原理及特點(diǎn)[J].工程機(jī)械與維修，2014(10)：124-125.

[4]潘忠義，董軍益.小口徑無(wú)巖芯回轉(zhuǎn)鉆頭在金安橋水電站大壩破碎巖體帷幕灌漿鉆孔中的應(yīng)用[J].青海水力發(fā)電，2015(3)：75.

代紅(1977-)，男，仡佬族，工程師，主要從事水利水電工程建筑施工工作。

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