某水庫(kù)大壩防滲加固措施及穩(wěn)定復(fù)核

朱磊峰

（永城市水利局施工隊(duì)，河南 永城 476600）

1 概述

1.1 水庫(kù)現(xiàn)狀

某水庫(kù)位于信陽(yáng)市羅山縣彭新鎮(zhèn)明月村，九龍河支流上，控制流域面積0.39 km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小（2）型水庫(kù)。水庫(kù)大壩下游保護(hù)區(qū)人口及耕地較多，地理位置重要。

因水庫(kù)建庫(kù)較早，根據(jù)現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：水庫(kù)現(xiàn)狀壩頂高程為145.30～145.50 m，不滿足GB50201－94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》要求，心墻頂部高程為139.80 m，低于設(shè)計(jì)及校核洪水位，不滿足規(guī)范要求，防洪安全性為C級(jí)。

大壩心墻填筑質(zhì)量差，干密度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；上游壩坡未護(hù)砌，沖刷淘蝕嚴(yán)重；壩頂為土路面，坑洼不平；下游壩坡無(wú)排水溝，壩腳棱體排水塊石松動(dòng)、脫落；溢洪道未護(hù)砌，無(wú)消能設(shè)施，不能安全泄洪；輸水洞進(jìn)口斜臥管漿砌石風(fēng)化、坍塌嚴(yán)重，出口水毀，尾水沖刷淘蝕壩腳。

上游壩坡未護(hù)砌，沖刷淘蝕嚴(yán)重；下游壩腳棱體排水塊石松動(dòng)、脫落；下游壩坡存在白蟻危害；溢洪道泄流能力不滿足水庫(kù)防洪要求，未護(hù)砌，無(wú)消能設(shè)施，不能安全泄洪；輸水洞進(jìn)口斜臥管漿砌石風(fēng)化、坍塌嚴(yán)重，出口水毀，尾水沖刷淘蝕壩腳，判定某水庫(kù)結(jié)構(gòu)安全性為C級(jí)。

1.2 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)概況

某水庫(kù)庫(kù)區(qū)所在位置地貌上屬丘陵、侵蝕寬谷地貌區(qū)，地表出露巖性主要為花崗巖，其次為全新統(tǒng)沉積物，分布在丘崗之間的呈樹(shù)枝狀分布的溝谷，厚度小，一般均不超過(guò)5 m。溝谷之間的丘崗渾圓，邊坡平緩，崗谷之間高差小，不存在丘崗邊坡崩滑等不良地質(zhì)現(xiàn)象，壩址區(qū)沒(méi)有斷裂帶經(jīng)過(guò)。

壩址區(qū)（包括兩壩肩、河槽段）地層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，從上至下可分為三層。第①層填土由殘積土及風(fēng)化砂組成，黃色～棕黃色～淺灰色，填筑密實(shí)度不均；第②層填土（黏土心墻）黃褐色，填筑密實(shí)度不均；第③層為基巖，為良好的持力層。壩基為第③層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，透水率為q=2.15～3.50 Lu，屬弱透水層。故不存在壩基滲漏安全問(wèn)題。

壩體第①層填土滲透系數(shù)為K=1.80×10-3～2.20×10-3cm/s，屬?gòu)?qiáng)透水層。第②層黏土心墻滲透系數(shù)為K=1.80×10-4～8.40×10-4cm/s，屬中等透水層。土巖層滲透試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 土巖層滲透試驗(yàn)成果表

現(xiàn)下游壩坡滲水嚴(yán)重，伴有散浸現(xiàn)象，存在滲漏問(wèn)題。分析主要原因，主要是壩體填筑不密實(shí)、心墻填筑質(zhì)量差造成。壩基：壩基為第③層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，透水率為q=2.15～3.50 Lu，屬弱透水層。故不存在壩基滲漏安全問(wèn)題。壩體：根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》之規(guī)定，填土的密實(shí)度主要按孔隙比和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。根據(jù)取樣分析結(jié)果，除個(gè)別樣外，e值一般均大于0.74，填土的密實(shí)度應(yīng)劃分為稍密。而標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N值顯示均在6～8級(jí)，填土的密實(shí)度劃分為稍密。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察，壩體填土密實(shí)度劃分為松散～稍密。

2 大壩防滲加固措施

2.1 壩體工程防滲加固措施

某水庫(kù)大壩壩體滲漏處理經(jīng)多種設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較，決定采用深層水泥土攪拌樁防滲墻進(jìn)行防滲加固處理。處理范圍樁號(hào)0+000～0+081，全長(zhǎng)81 m，攪拌樁防滲墻頂部高程為144.70 m（和壩頂防浪墻底部相接），底部伸入到基巖表面。攪拌樁直徑為50 cm，樁距40 cm，樁與樁搭接長(zhǎng)度10 cm，參考水灰比1.50∶1，水泥土中水泥摻入比為15%。防滲墻技術(shù)參數(shù)：①成墻最小厚度0.30 m。②滲透系數(shù)k＜i×10-6cm/s（1＜i＜10）。③90 d齡期單軸無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.50 MPa。

參照已做工程經(jīng)驗(yàn)，水泥土攪拌樁防滲墻底部與基巖面相接觸，施工時(shí)攪拌樁攪拌下沉至基巖面時(shí)，停在該位置注漿1-2 min 后，再攪拌上升，以加強(qiáng)壩體填土與壩基接合部的抗?jié)B能力。

2.2 壩坡工程防滲加固措施

2.2.1 上游壩坡工程

上游壩坡按坡比1∶3 整修，為防止風(fēng)浪沖刷，上游壩坡整修結(jié)束后進(jìn)行護(hù)坡。護(hù)坡護(hù)砌范圍為樁號(hào)0+000～0+083 段，護(hù)砌高程由死水位135.80 m 至壩頂145.40 m，采用C20 混凝土，厚0.14 m，下鋪0.10 m厚砂石墊層。護(hù)坡分塊為3×3 m，塊間縫寬0.10 m，縫內(nèi)填塞無(wú)砂混凝土排水帶，排水帶下鋪0.30 m寬土工布，護(hù)坡底部及周邊采用腳槽及周邊槽防護(hù)。

2.2.2 下游壩坡工程

下游壩坡按坡比1∶2.20 整修，整修結(jié)束后統(tǒng)一種植草皮護(hù)坡。下游壩坡與兩岸山體連接處增設(shè)排滲溝，總長(zhǎng)93 m，梯形斷面，底寬0.50 m，深0.50 m，兩側(cè)坡比1∶1，材料由內(nèi)至外依次為0.20 m 厚粗砂墊層、0.20 m 厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。

下游壩墩棱體排水塊石松動(dòng)、脫落，防滲加固將其全部拆除，改建為貼坡排水。貼坡排水頂部高程為136 m，相應(yīng)樁號(hào)范圍為0+014～0+047 段，材料由內(nèi)至外依次為0.20 m 厚粗砂墊層、0.20 m 厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。為不占用大壩下游耕地，貼坡排水底部接M7.5 漿砌石重力式擋土墻。為使壩體滲水能順利排出，擋墻內(nèi)設(shè)3 排φ110Upvc 排水管，排距0.50 m，孔距0.50 m，梅花形布設(shè)。

2.2.3 壩頂工程

壩頂路面采用0.15 m 厚C20 混凝土硬化，下鋪0.20 m 厚10%水泥穩(wěn)定石屑層。設(shè)計(jì)路面高程145.40 m，總寬3 m，凈寬2.50 m。路面下游側(cè)增設(shè)C20混凝土路緣石，頂部高出壩頂路面0.20 m，預(yù)留排水口正對(duì)壩坡排滲溝。根據(jù)調(diào)洪成果兼顧壩頂安全防護(hù)需要，壩頂路面上游側(cè)增設(shè)防浪墻（兼防護(hù)墻），頂部高程為146.10 m。

3 加固后壩體滲流穩(wěn)定復(fù)核

3.1計(jì)算斷面選取

綜合地勘資料選取防滲加固后最大壩高處斷面作為大壩滲流分析的典型剖面，見(jiàn)圖1。

圖1 防滲加固后大壩典型剖面滲流分析計(jì)算圖

3.2 滲透系數(shù)選取

計(jì)算斷面各區(qū)土層的滲透系數(shù)均采用初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告的建議值。深層攪拌樁防滲墻滲透系數(shù)取1×10-6cm/s。

3.3 計(jì)算方法及工況

計(jì)算程序采用理正滲流計(jì)算軟件，用有限元法求解滲流水頭并計(jì)算滲漏流量。計(jì)算工況：一是興利水位143.40 m，下游無(wú)水；二是設(shè)計(jì)洪水位144.77 m，下游無(wú)水；三是校核洪水位145.24 m，下游無(wú)水。

3.4 計(jì)算成果

防滲加固后，通過(guò)計(jì)算大壩滲流穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 防滲加固后大壩典型剖面滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

4 結(jié)語(yǔ)

某水庫(kù)大壩防滲加固處理后，可排除水庫(kù)安全隱患，保證樞紐工程的安全運(yùn)行和綜合效益的正常發(fā)揮、為地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展提供了安全保障。工程實(shí)施后將帶來(lái)良好的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也為類似工程的建設(shè)與管理提供有益的參考。