土壩上游壩面積水的處理方案

顧 美

(赫章縣水利局，貴州 畢節553200)

1 工程概述

楊七溝水庫位于赫章縣城東面的平山鄉中山村境內，大壩為均質土壩，最大壩高16.9 m，壩頂長73 m，壩頂寬3 m。水庫規模為小(2)型，工程等別為Ⅴ等，大壩、溢洪道等主要建筑物為5 級。水庫總庫容20 萬m3，水庫主要以灌溉為主，并兼顧防洪、人畜飲水等。

庫區地層為二疊系上統龍潭組(P2l)，屬相對弱含水層，巖溶不發育，但由于庫區裂隙發育，相互切割，導致巖體破碎，風化強烈。壩址區地下水類型為淺層節理裂隙水。

本次除險加固上游壩面設計為拆除上游原干砌塊石護坡，清除壩面雜物，整平壩面后，再采用10 cm厚的細砂(0.5 ～1 mm細砂)墊層找平，鋪設0.30 mm厚的PE 復合土工膜(兩布一膜)，再用10 cm厚的細砂作PE 復合土工膜保護層，保護層的鋪蓋速度應與鋪設土工膜速度相協調，最后鋪設8 cm 厚邊長為30 cm的六邊形C15 混凝土預制塊護坡。

上游面在高程1 608.92 m、1 605.96 m設置防滑齒槽［1］。上游壩坡1 600.50 m處設置C15 混凝土防滲墻，頂部高程1 602.50 m，寬1.5 m，高2.0 m。左右兩岸設置C15 混凝土周邊截流墻，寬1.5 m，高2.0 m，防滲土工膜與其均有效連接。

2 壩面積水原因

該工程于2012年12月動工，2013年6月初基本完成上游壩面設計內容(包括截流墻及防滲墻，灌漿工程、砂墊層、土工膜、預制塊安裝、取水口等)。由于正值汛期，連續多日降雨，導致庫水由原來的死水位1 602.7 m上升至1 605.6 m. 由于施工需要，需將庫水放至死水位。當庫水排放至1 603.8 m時，發現處于大壩中段已安砌好的預制塊向外凸起。2013年6月20日，建設單位組織設計單位、監理單位、施工單位共同查看現場。查看后發現，在上游壩面高程1 603.8 m出現長約10 m的拱包，預制塊受頂托作用，產生錯動變形。

預制塊變形原因分析:

1)土工膜施工過程中出現搭接不好或破損，庫水位上升后，膜后積水，庫水位下降后，膜后排水不暢。

2)上游截流墻及周邊防滲墻帷幕灌漿未到達設計要求，未形成連續帷幕，導致庫水或地下水通過防滲墻底部進入壩面，導致膜后積水［2］。

3)原上游壩面泉水由于庫水上漲后，庫水水壓力大于泉水水頭，泉水倒流，導致膜后積水。

由于當時庫水還淹沒著部分凸起預制塊，不能全面觀察，為了查明原因，經相關單位商議后決定:

1)施工單位繼續排放庫水，將庫水位排放至死水位以下，檢查土工膜搭接及有無破損情況。

2)要求施工單位在右岸防滲墻選定位置進行鉆孔，抽查灌漿施工是否達到設計標準。

2013年7月8日，施工單位已將庫水放至1 602.00 m(死水位1602.7). 建設單位再次組織設計單位、監理單位、施工單位到現場踏勘，踏勘后發現，凸起部位高程在1 602.7 ～1 603.8 m，長15.6 m。凸起處距離左岸防滲墻同高程6.8 m，距離右岸防滲墻同高程17.2 m。

通過對土工膜的檢查，未發現搭接不好和破損情況，右岸防滲墻通過鉆孔壓水試驗檢查，壓水試驗結果表明，均滿足規范要求。基本排除以上2 點原因后，基本確認為上游壩面出露泉水所致。

3 處理措施

根據現場踏勘情況和結合施工實際情況，擬采用以下兩種辦法處理:

1)方案Ⅰ:以堵為主，采用灌漿封堵泉水來源途徑。

2)方案Ⅱ:采用大壩上游增加壩內排水管的處理。

如采用封堵處理，由于泉水來源途徑未知，給封堵帶來很大難度，風險很大，成本較高。

經過反復比較討論，最后采用方案(Ⅱ):即在截流墻下游開挖淺槽，淺槽內安裝Φ100 軟式透水管，軟式透水管周圍先鋪20 cm的粗砂，再鋪20 cm的細砂的反濾層，防止粒土進入管道造成堵塞，以保證水流的暢通。

透水管長35 m，在透水管中段設集水井一座，尺寸為凈長×凈寬×凈高=80 cm ×80 cm ×70 cm，集水井距透水管兩端距離16.9 m。透水管末端距防滲墻距離1.5 m。

在集水井底部安裝Dn 25 mm鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管出口至上游防滲嵌固墻外0.5 m，鍍鋅鋼管長4 m，鍍鋅鋼管出口采用管式單向排水閥進行控制。單向排水閥出口高程為 1 602.80 m (死水位1 602.70 m)，單向排水閥承受壓力＞0.4 MPa。單向排水閥作防腐處理。

同時，集水井周邊土工膜嵌入集水井混凝土邊墻20 cm。在鍍鋅鋼管處的壩面采用厚20 cm的C20混凝土進行護坡。

具體排水措施如圖1 所示。

圖1 大壩上班單向閥及集水井剖面圖

單向排水閥工作原理:只允許介質向一個方向流動，而且阻止反方向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開;流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動。

根據單向排水閥的工作原理可知，單向排水閥在膜后積水高于庫水位時能自動打開，排除膜后積水，在膜后積水低于庫水位時，單向排水閥能自動關閉，庫水不能通過單向排水閥進入壩面。

4 處理后的效果

壩內排水工程于2013年7月20日施工完成，同時開始蓄水，于2013年10月12日蓄水至1 604.5 m，期間未見壩面預制塊有凸起現象。并于2013年10月16日開始排放庫水，于2013年10月27日排放至死水位1 602.7 m。通過現場踏勘可知，未見壩面預制塊有凸起變形現象，膜后積水通過排水管排向庫內，達到了預期的效果。

5 結 語

病險水庫的治理在有序的進行中，我省的病險水庫80%以上為土壩，上游壩面設計多為土工膜防滲，預制塊護坡。在施工中或施工結束后，部分大壩壩面會出現積水現象，由于膜后排水不暢出現壩面凸起變形現象。為了解決類似問題，采用壩內排水辦法可達到預期的效果。

［1］韓偉，王可平. 山東省大中型水庫土壩除險加固措施［J］.山東水利，2005(09):11.

［2］謝永剛，谷安全. 燎原水庫土壩沙護坡試驗段成果分析［J］. 東北水利水電，1990(06):18－19.