淺談直界水庫壩基防滲處理

摘 要:以勘察、調(diào)查資料為依據(jù)，對(duì)直界水庫壩基滲漏原因進(jìn)行了分析，通過對(duì)壩基進(jìn)行帷幕灌漿，壩后沸砂、涌泉現(xiàn)象消失，起到了良好的防滲效果。

關(guān)鍵詞:壩基滲漏帷幕灌漿

中圖分類號(hào):TV223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(a)-0128-01

1 工程概況

直界水庫位于山東省寧陽縣柴汶河支流石崮河上，控制流域面積26km2，總庫容1017萬m3，興利庫容663萬m3，是一座以防洪為主、兼顧灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。大壩為均質(zhì)土壩，全長600m，壩頂寬6m，壩頂高程140.00m，最大壩高14.30m。

該水庫于1966年11月動(dòng)工興建，1967年6月攔洪蓄水，后經(jīng)過3次加固續(xù)建才達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。該水庫修建時(shí)未能按筑壩標(biāo)準(zhǔn)修建，遺留了壩體局部軟弱、壩基嚴(yán)重滲漏、溢洪道無消能防沖設(shè)施等問題。70年代初，大壩曾發(fā)生大面積沉陷和裂縫;90年代初，壩后坡腳出現(xiàn)大范圍涌水等險(xiǎn)情，雖經(jīng)多次處理效果不明顯，現(xiàn)壩后已形成較大范圍沼澤地，為山東省重點(diǎn)病險(xiǎn)水庫之一。

2 壩基滲漏原因分析

2.1 壩基灰?guī)r地質(zhì)條件是壩基滲漏的根本原因

直界水庫壩基為寒武系張夏組灰?guī)r、崮山組頁巖、灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀NW288°NE<35°，與大壩走向SE110°大致平行。通過勘察發(fā)現(xiàn)，在基巖面以下1～2m范圍內(nèi)，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯采取率不足30％。大壩樁號(hào)0+200～0+500段，壩基為寒武系張夏組灰?guī)r，巖溶、裂隙發(fā)育強(qiáng)烈，其透水性為72Lu～20Lu。

從壩后出現(xiàn)的多處沸砂推斷，壩基巖體內(nèi)已形成多處連通性的滲漏通道。壩后出現(xiàn)涌泉現(xiàn)象，表明壩前后已形成深層滲漏通道，且具有承壓性。在壩后坡腳處做簡(jiǎn)易測(cè)壓管試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，測(cè)壓管水位比地面高1.95m。

2.2 施工質(zhì)量差是壩基滲漏的直接原因

主河槽段0＋375斷面鉆孔與基巖接觸部位有厚0.3m砂礫石層，且相鄰粉質(zhì)粘土層呈流塑狀態(tài)，表明已產(chǎn)生接觸沖刷。由此可見，當(dāng)初建壩時(shí)，清基不徹底，壓實(shí)度達(dá)不到要求。施工質(zhì)量差，清基不徹底是壩基滲漏的直接原因。

2.3 壩基滲漏計(jì)算

經(jīng)計(jì)算該水庫壩基年滲漏量為305萬m3，占興利庫容的46％。長期滲漏使水庫常年處于低水位運(yùn)行，造成水資源的極大浪費(fèi)，致使水庫難以發(fā)揮綜合效益。建議對(duì)壩基進(jìn)行防滲處理。

3 水庫壩基防滲處理

經(jīng)勘察試驗(yàn)及各種防滲方案分析比較，決定采用帷幕灌漿的方法，來解決水庫壩基滲漏問題。

3.1 施工工藝流程

巖基帷幕灌漿采用“自下而上分段灌漿”施工方法。其流程為:定位→鉆孔→鉆孔沖洗和壓水試驗(yàn)→灌漿→終孔→封孔。

3.2 施工方法

3.2.1 定位

根據(jù)各樁段基準(zhǔn)點(diǎn)，采用全站儀定出灌漿軸線。根據(jù)設(shè)計(jì)孔距，在相應(yīng)位置處砸上木樁。

3.2.2 鉆孔

采用回鉆式地質(zhì)鉆機(jī)，采用合金鉆頭鉆進(jìn)，保證孔壁圓正平整，便于設(shè)置栓塞。鉆壩體覆蓋層要下井壁管并固定牢固，防止沿管壁冒漿。鉆機(jī)應(yīng)固定牢固鉆進(jìn)中應(yīng)檢查鉆機(jī)有無位移，保證鉆孔鉛直度，鉛直鉆孔的開孔位置要求與設(shè)計(jì)的偏差不得大于10cm。

先鉆灌I序孔，再鉆灌第II，最后鉆灌III序孔。

3.2.3 沖洗和壓水實(shí)驗(yàn)

灌漿前用壓力水進(jìn)行沖洗。沖洗一直進(jìn)行到回水變清，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不超過10～20cm時(shí)結(jié)束。沖洗壓力不宜大于灌漿壓力的80％，總沖洗時(shí)間不宜少于30 min。

鉆孔沖洗后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓力為灌漿壓力的80％。先導(dǎo)孔應(yīng)自上而下，分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，各次序孔的灌漿段可進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，壓水20min，每5min測(cè)讀壓入流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，計(jì)算透水率。

3.2.4 灌漿

灌漿方法采取自下而上分段灌漿法，段頂堵塞法進(jìn)行，每段灌漿長度5m，射漿管距離孔底不宜大于0.5m。段與段之間灌漿后一般不需要待凝，可直接進(jìn)行上一段灌漿施工。灌漿可采用純壓式，壓力表裝在孔口進(jìn)漿管路上。如在鉆進(jìn)中遇到溶洞，鉆進(jìn)困難，可先進(jìn)行灌注，待凝固后，再鉆進(jìn)。

根據(jù)灌漿試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)灌漿壓力為0.1MPa～0.5MPa。以上灌漿壓力只作為初步擬定，在灌漿施工時(shí)灌漿壓力要求通過試灌來確定，并在灌漿施工過程中進(jìn)一步檢驗(yàn)調(diào)整。

灌漿材料分別采用425#普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、砂。灌漿濃度由稀到濃，逐級(jí)變換。灌漿漿液水灰比可采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七個(gè)比級(jí)，開灌水灰比對(duì)一般裂隙性巖層，可采用5∶1的最稀漿液，對(duì)較大的裂隙和溶洞，可采用3∶1較稠漿液開灌。

漿液變換濃度變換根據(jù)以下原則:當(dāng)灌漿壓力保持不變，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，而灌注壓力和注入率均無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。

針對(duì)直界水庫巖溶發(fā)育，透水率較大特點(diǎn)，建議采取低壓限流，在水灰比1∶1漿液中加入粉煤灰或經(jīng)過過篩的細(xì)砂，摻入量可按20％、40％、60％等逐級(jí)增加，及時(shí)變換濃一級(jí)水灰比，爭(zhēng)取短時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，使水泥用量控制在300kg/m左右。

灌漿結(jié)束條件:在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min，延續(xù)灌注時(shí)間不少于90min;灌漿全過程中，在設(shè)計(jì)壓力下灌漿時(shí)間不少于120min。

3.2.5 封孔

灌漿結(jié)束以后，應(yīng)立即將灌漿孔清理干凈，用回填材料充填密實(shí)封孔。灌漿孔基巖段，回填材料采用水泥砂漿，水泥∶砂＝1∶2，并采用機(jī)械封孔。灌漿孔壩體段，回填材料采用膨潤土球，采用人工投入。

4 防滲效果

通過對(duì)0+200～0+500壩基進(jìn)行帷幕灌漿，截?cái)嗔藵B漏通道，壩后沸砂、涌泉現(xiàn)象消失。說明此次壩基防滲帷幕已形成，起到了良好的防滲效果。

參考文獻(xiàn)

[1]曹仁斌.淺析直界水庫壩基滲漏原因.甘肅水利水電技術(shù)，2004，40(1).

[2]水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范.SL62-94，中國水利水電出版社，1994.