融水縣都溝水庫(kù)主壩舊涵管堵漏及壩基防滲要點(diǎn)淺談

熊紅梅

廣西桂林市全州縣發(fā)電公司 廣西全州 541500

1 工程概況

廣西融水縣都溝水庫(kù)位于融水縣城北西金雞屯附近，壩址距離縣城8KM，壩址區(qū)域地質(zhì)位于廣西九萬(wàn)大山穹褶帶的南緣與桂中凹陷北部羅城斷褶帶北緣結(jié)合部，巖層走向多數(shù)為北東20 ～24°，山頂高程一般為250 ～322M，地形表現(xiàn)為西高東低，庫(kù)區(qū)植被以灌木為主，少量為經(jīng)濟(jì)林，覆蓋率低。

融水縣都溝水庫(kù)于1957 年建成，經(jīng)多次續(xù)建、擴(kuò)建、加固形成現(xiàn)狀規(guī)模，最后一次除險(xiǎn)加固于2011 年底完成。主要建筑物有主壩、副壩、溢洪道各一座，放水涵管兩座、總庫(kù)容438 萬(wàn)m3，有效庫(kù)容364 萬(wàn)m3，是一座以灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫(kù)。從建成至今已有60 多年，從現(xiàn)有資料及了解的情況看，1970 ～2011 年分別進(jìn)行過(guò)多次除險(xiǎn)加固維修，2004 年除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)將放水涵管輸水改為隧洞輸水，內(nèi)外壩坡進(jìn)行了修整，但壩體及壩基未作防滲處理，放水涵管和壩基漏水量大于0．1 個(gè)流量，導(dǎo)致水庫(kù)至2010 年仍不能蓄水。2010 年融水縣都溝水庫(kù)作為全國(guó)重點(diǎn)病險(xiǎn)加固工程，作了最后一次加固處理，主要加固內(nèi)容是：主壩舊涵管封堵灌漿、主壩高壓旋噴灌漿、主壩壩基帷幕灌漿、封孔回填、主壩下游排水堆石棱體維修及棱體排水涵改建等工程[1]。

2 選用的主要施工方案及原因

該工程的主體工程施工項(xiàng)目有：主壩舊涵管封堵灌漿、主壩高壓旋噴灌漿、帷幕灌漿、封孔回填等。

在施工方案上各參建方在一起經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析和探討，最后選擇了如下施工方案：先進(jìn)行舊涵管封堵，再進(jìn)行大壩旋噴灌漿，最后進(jìn)行帷幕灌漿，理由是：舊涵管漏水是水庫(kù)的質(zhì)量通病，因?yàn)榕f涵管本身是水流通道，水流沖刷了舊涵管進(jìn)水口周邊及舊涵管內(nèi)壁周?chē)捎诋?dāng)時(shí)修建水庫(kù)時(shí)技術(shù)條件制約及舊涵管是漿砌石建成的，舊涵管進(jìn)水口周邊及舊涵管內(nèi)壁周邊容易受到損傷，導(dǎo)致水流滲透進(jìn)舊涵管周邊土層，土粒被水流帶走，久而久之形成漏水通道，如果不及時(shí)治理，最大的危害是造成潰壩的危險(xiǎn)。先針對(duì)小范圍漏水治理，處理好舊涵管漏水問(wèn)題后，再針對(duì)大壩土層用高壓旋噴的方法進(jìn)行固結(jié)，防止壩內(nèi)的水從大壩弱土層滲透。因?yàn)榇髩谓ǔ梢院笠恢睙o(wú)法正常蓄水，說(shuō)明大壩不只是舊涵管漏水、壩基漏水而且壩體也嚴(yán)重漏水，高壓旋噴的目的就是利用高壓將土體切割后，漿液在切割范圍內(nèi)與土粒均勻攪拌混合并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律的重新排列，漿液與土?；旌象w凝固后，便在土層中形成一個(gè)高強(qiáng)度固結(jié)體從而達(dá)到防止壩體漏水的目的。由于大壩壩址處于古老地層，巖石風(fēng)化破碎強(qiáng)，節(jié)理裂隙發(fā)育，而且聯(lián)通性較好，水流有可能從壩基巖石孔隙中滲漏，所以最后進(jìn)行帷幕灌漿。帷幕灌漿的目的是將漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成連續(xù)的阻水帷幕，以減小大壩地質(zhì)層滲流量和降低滲透壓力的灌漿工程[2]。

因?yàn)樵摴こ痰闹饕┧ǖ涝谂f涵管及舊涵管兩側(cè)，同時(shí)主要的技術(shù)難點(diǎn)也是舊涵管及舊涵管兩側(cè)的充填灌漿，所以以下重點(diǎn)闡述該工程舊涵管及舊涵管兩側(cè)的充填灌漿技術(shù)問(wèn)題。

3 舊涵管充填灌漿主要施工方法

3.1 灌漿范圍

沿舊涵管軸線設(shè)置一排孔，舊涵管兩側(cè)距離軸線1 米各一排孔，共三排孔，先對(duì)舊涵管中軸線孔進(jìn)行鉆灌，然后左右灌漿孔進(jìn)行鉆灌；分二序進(jìn)行，一序孔孔距3 米，二序孔孔距1．5 米，鉆灌孔孔深要求超過(guò)舊涵管基礎(chǔ)深0．5 米。

3.2 防滲標(biāo)準(zhǔn)

注水試驗(yàn)透水系數(shù)k 小于3*10-5cm 每秒。

3.3 鉆孔方法

選擇4 臺(tái)UX-150 型油壓式地質(zhì)鉆機(jī)，孔徑110mm、孔位偏差不大于10cm，偏斜率不大于孔深的1%，鉆孔時(shí)遇個(gè)別塌孔情況則根進(jìn)護(hù)壁套管，鉆孔順序與灌漿次序緊密配合，當(dāng)一批鉆孔鉆進(jìn)完畢后，隨即進(jìn)行灌漿。鉆孔次序則以逐漸加密鉆孔數(shù)和縮小孔距為原則。因鉆機(jī)處在壩坡，鉆機(jī)需要設(shè)平臺(tái)，防止發(fā)生安全事故。在孔位布置時(shí)按梅花型布置，防止串孔。

3.4 制漿方法及要求

制漿材料采用水泥粘土漿材，普通硅酸鹽42．5R 水泥，漿液要求流動(dòng)性好，便于灌于縫隙中，析水性好，便于較快固結(jié)排水；收縮性好，便于更好地與壩體結(jié)合。

漿液材料配比為：水泥：干粘土：水=1:9:10，拌制漿液分二級(jí)，一級(jí)拌漿桶攪拌水泥漿液，二級(jí)拌漿桶攪拌粘土漿液，要先拌制水泥漿然后在水泥漿液里加入粘土漿液，然后漿液進(jìn)入灌漿管進(jìn)行灌注。這樣做防止產(chǎn)生嚴(yán)重的絮凝現(xiàn)象；如遇特殊情況可按比例在粘土漿液桶里加入水玻璃，配比為：水泥：干粘土：水：水玻璃=1:9:10:0．056。

3.5 灌漿壓力

第一次灌漿壓力0．1MPA，第二次灌漿選用三個(gè)孔做灌漿壓力試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行灌漿。

3.6 灌漿

孔距由稀到密分序分布，灌漿時(shí)先灌每排的一序孔，后灌二序孔，漿液由稀到濃，逐級(jí)進(jìn)行，灌漿壓力由小到大，少灌多復(fù)。灌漿間隔時(shí)間：一序孔二序孔間隔時(shí)間最小不小于5 天，每孔需進(jìn)行5-8 次的復(fù)灌，復(fù)灌的間隔時(shí)間不小于3 天。

3.7 灌漿特殊情況處理

在舊涵管充填灌漿過(guò)程，發(fā)現(xiàn)都溝水庫(kù)舊涵管空洞點(diǎn)、漏水點(diǎn)主要集中在大壩迎水面舊涵管的兩側(cè)及進(jìn)水口附近。因?yàn)樗畮?kù)是在大躍進(jìn)時(shí)期修建的，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)力量及施工條件的限制，水庫(kù)運(yùn)行后壩背水坡腳漏水就相當(dāng)嚴(yán)重，長(zhǎng)期以來(lái)蓄水高程從未達(dá)到設(shè)計(jì)高程，長(zhǎng)期的漏水使舊涵管的兩側(cè)已被水流淘空，壩內(nèi)暗流縱橫交錯(cuò)，在施工鉆孔過(guò)程中掉鉆情況發(fā)生有二十幾處，并且有的長(zhǎng)達(dá)3m；在灌漿時(shí)采用了無(wú)壓、濃漿、水玻璃加量、限流、限量、間歇性灌漿等方法都無(wú)法解決漿液被漏水帶到下游河流中去現(xiàn)象。

最后采用了漏漿后面封堵的方法，僅堵舊涵管灌漿時(shí)漏漿通道，因?yàn)樵诒舅畮?kù)舊涵管兩側(cè)漏水、壩基漏水、壩體漏水，這三部分漏水的情況下，且在庫(kù)水位保持不變的情況下，后堵僅堵漏漿通道，是不會(huì)影響大壩安全的。具體做法是：在大壩背水坡坡腳漏漿液的地方用棉胎堵住，使漏出的漿液轉(zhuǎn)變流向，迫使?jié){液流向壩內(nèi)的漏水暗道并沉淀和凝結(jié)，同時(shí)在粘土攪拌桶里置換一些比重比較大的石粉和一些比重比較輕的木粉再加入一些棉花絲，加入棉花絲時(shí)不能一下子放入，需要一個(gè)人站在攪拌桶旁一絲一絲放入，保證棉花絲在進(jìn)入流水通道時(shí)被掛在途中堵住縫隙，同時(shí)加大速凝劑用量。原理是：石粉能沉淀不容易被水流帶走，木粉及棉花會(huì)浮在表面，與漿液一同流走可充填細(xì)小的孔隙。在灌漿的同時(shí)加速凝劑，以加速水泥漿液的凝結(jié)速度；并派專(zhuān)人在壩坡腳觀察，并同時(shí)在漏漿的地方不斷地用棉胎堵漏。這個(gè)方法不能采用規(guī)范的少灌多復(fù)法，而是要一次到位，要不停地灌，直到壩背水坡腳漏漿液濃度同配比濃度（這說(shuō)明這一個(gè)漏水通道已基本堵住了）然后再按相同的方法不停地灌，直到不漏且形成灌漿壓力才停灌，最后按照施工規(guī)范用少灌多復(fù)的方法進(jìn)行充填灌漿灌注該孔[3]。

為了防止舊涵管兩側(cè)再次發(fā)生腮離形成新的漏水通道，在舊涵管進(jìn)水口兩側(cè)加密加寬充填灌漿。

4 灌漿工程效果檢查

工程施工結(jié)束以后，經(jīng)過(guò)廣西水電科學(xué)研究院檢測(cè)旋噴灌漿部分防滲體滲透系數(shù)、舊涵管充填灌漿防滲體滲透系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求及壩基帷幕灌漿防滲體試驗(yàn)段透水率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后進(jìn)行水庫(kù)關(guān)閘蓄水試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)觀察，水庫(kù)日進(jìn)水量與水庫(kù)水量日增長(zhǎng)水量基本保持一致，這證明水庫(kù)已經(jīng)正常運(yùn)行了。該水庫(kù)本次加固和治理方案和方法達(dá)到了預(yù)期的效果。這個(gè)經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)次加固的、并在水利部掛號(hào)的病險(xiǎn)水庫(kù)終于治理好了，并劃上了一個(gè)完美的句號(hào)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)許多大中小型水庫(kù)處于超級(jí)服役階段，這些水庫(kù)大多是在建國(guó)初期修建的，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)力量及施工條件的限制，病情、險(xiǎn)情非常嚴(yán)重，這些水庫(kù)大多是土石壩，這些壩在長(zhǎng)期運(yùn)行中因各種原因形成滲透、滲漏現(xiàn)象比較普通，影響大壩的安全運(yùn)行，大部分的水庫(kù)需要進(jìn)行防滲加固處理，而灌漿法是最直接最簡(jiǎn)單也是最有效的方法，而面對(duì)水庫(kù)大流量漏水的情況，本工程的特殊處理方法是值得借鑒的，這樣的特殊方法灌漿，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、效果顯著、造價(jià)較低、實(shí)用性強(qiáng)值得在類(lèi)似工程中推廣。