高密市城北水庫防滲墻施工設計

郝曉輝，何文龍，史曉清

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南250014；2.山東黃河信息中心，山東 濟南250013）

城北水庫坐落于高密市北部夏莊鎮(zhèn)官莊西，水庫于1995年11月竣工蓄水。總庫容510萬m3，正常蓄水位19.4 m，調(diào)蓄庫容464萬m3，死庫容46萬m3。該水庫是一座具有城鄉(xiāng)供水、灌溉綜合利用的?。?）型水庫。水庫樞紐由圍壩、入庫泵站、泄水閘和放水洞四部分組成。大壩為黏土均質(zhì)壩，由于當時受設計標準、財力、物力等條件限制，工程建設標準低、尾工多，管理設施簡陋，壩體滲透坡降大于允許滲透坡降，壩基壩體存在較嚴重的滲漏問題。

1 防滲措施比選方案

本次加固工程由于處理深度較大（22 m），壩體中含有碎石，③層黏土中含有姜石，姜石直徑約3～15 cm，約占5%～30%。從目前省內(nèi)已建項目的施工水平來看，攪拌樁施工深度15 m內(nèi)，超出此范圍可能造成墻體開叉、攪拌不到設計深度的現(xiàn)象。鑒于深層攪拌樁法存在以上成墻質(zhì)量等方面的不確定因素，擬對高噴灌漿、地下連續(xù)墻方案、薄壁混凝土防滲墻方案進行比選。具體比選方案見表1。

表1 城北水庫大壩壩體、壩基截滲加固方案比較表

2 防滲墻施工方案設計

2.1 施工方法

防滲墻造槽采用導桿式開槽機開槽，每槽段長3 m左右。槽孔采用切削開槽機開槽，開槽前應設置孔口導向槽，以防止孔口坍塌，并起導漿作用。

2.2 防滲范圍

根據(jù)地勘提供的數(shù)據(jù)，壩體滲透系數(shù)大于1×10-4cm/s，壩基下分布有①層裂隙黏土、②層壤土、②-1層砂壤土、③層黏土夾姜石。其滲透系數(shù) 建 議 值 分 別 為2.00E-4、1.35E-3、5.00E-3、2.13E-4。從地質(zhì)剖面圖來看，③層黏土厚度大，在庫區(qū)范圍內(nèi)連續(xù)，雖然含有滲透性較強的③-2中細砂透鏡體，但都包裹在黏土層中，與庫水不發(fā)生直接的水力聯(lián)系，不會形成直接的滲漏通道。因此把③層黏土夾姜石層作為相對不透水層。根據(jù)地勘結(jié)論及現(xiàn)場調(diào)查情況，本次壩基滲漏治理范圍確定為自壩頂深度至第③層黏土夾姜石層內(nèi)不小于2.0 m。

2.3 實施方案

1）工程布置。根據(jù)大壩現(xiàn)場情況，振動射沖塑性防滲墻布置在壩頂距上游壩肩0.8 m處，防滲墻頂高程20.4 m，墻底深入③層黏土夾姜石內(nèi)不小于2.0 m。

2）防滲墻材料選擇。為適應壩體變形，采用低標號固化灰漿防滲墻，要求采用普通硅酸鹽水泥標號32.5，滲透系數(shù)要求小于1×10-6cm/s，抗壓強度不小于3.0 MPa；固化灰漿材料由水泥、膨潤土及當?shù)赝亮辖M成，配比由現(xiàn)場試驗確定。

3）防滲墻厚度的確定。本工程主要從材料的允許坡降值和混凝土受滲水淋蝕而強度降低兩個方面考慮防滲墻厚度。經(jīng)計算，防滲墻厚度為0.3 m。

4）防滲墻底部的入巖深度。為確保防滲墻的防滲效果，避免防滲墻與其下部的相對不透水層在接觸面部位發(fā)生滲漏通道，防滲墻必須與壩基可靠連接。為此應將防滲墻插入相對不透水層一定的深度，以增加滲徑長度。經(jīng)分析計算，確定進入巖石深度為2.0 m。

5）防滲墻設計指標。防滲墻入壩基黏土層不小于2.0 m，頂高程為20.4 m，周圍黏土包裹厚度及深度不小于1.0 m；成墻厚度≥30 cm；滲透系數(shù)≤1×10-6cm/s；抗壓強度為28 d齡期抗壓強度3 MPa；允許滲透比降大于40。

2.4 高噴防滲墻設計

根據(jù)地勘報告的描述，圍壩有4段管道穿過壩體，穿壩箱涵及管道處無法采用成槽防滲墻施工，采用旋噴樁套接成墻。

2.4.1 旋噴樁設計

1）單排布孔，孔距0.8 m，旋噴樁頂?shù)赘叱膛c原防滲墻相同。

2）采用三管法高噴灌漿，漿壓≥38 MPa，漿流量≥60 L/min，漿比重≥1.5，氣壓0.6 MPa，流量100~1 000 L/min，提升速度≤12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度＞10 r/min。

3）箱涵和管道下方的旋噴樁另外以斜孔方式施工，滿足箱涵下墻體的連接。

2.4.2 旋噴樁施工方法

1）高噴布孔前應進行鉆探確定箱涵和管道的準確樁號、頂高程。

2）斜孔施工時，在箱涵和管道底部以下3 m范圍內(nèi)采用定向噴射，提速不大于6 cm/min，壓力不小于40 MPa。

3 結(jié)語

在城北水庫除險加固工程設計中，根據(jù)水庫具體情況，通過方案比選選定方案。該方案施工簡單，其成墻整體性好，厚度均勻連續(xù)，質(zhì)量可靠，防滲效果好，耐久性好，而且在施工過程中可以不用放空水庫。防滲墻深入壩基，能有效截斷壩基接觸段等薄弱的滲漏通道，因此振動射沖成槽地下連續(xù)墻方案對于工程防滲加固來說最為適合。工程實施一年多以來，防滲效果明顯，水庫滲漏問題得到了有效解決，提高了水庫調(diào)蓄能力，供水效率得到了提升，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供了有力的支撐和保障，達到了工程立項及設計的預期效果。