巖坑水庫除險加固中大壩防滲方案設計

湯梅珍

（福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，福建漳州363000）

巖坑水庫除險加固中大壩防滲方案設計

湯梅珍

（福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，福建漳州363000）

福建省漳州市龍文區巖坑水庫大壩為均質土壩，壩體填筑土土質均勻性較差、壓實度偏低、滲透系數較大；壩體與壩肩接觸部位填筑質量較差，文章對巖坑水庫大壩主要存在問題及原因進行了分析，對大壩除險加固方案作了介紹。除險加固中采用單管高壓旋噴樁防滲墻技術對大壩進行了防滲處理，效果顯著。

巖坑水庫；除險加固；防滲方案；大壩壩體；單管高壓旋噴防滲墻

1 工程概況

巖坑水庫位于漳州市龍文區朝陽鎮漳濱村，壩址以上集雨面積0.26 km2，主河道全長0.68 km，河道平均坡降39.5‰。

流域形狀系數0.56，呈狹長型。流域以紅山為分水嶺，下游與紅山溪匯合，由西南向東北經農場、漳濱村后匯入九龍江北溪，是一座以灌溉為主，兼顧養殖等綜合利用的小（2）型水庫。

水庫大壩為均質土壩，壩頂高程34.0 m，壩頂長度97 m，壩頂寬度3.6～6 m，最大壩高14.6 m［1］。

2 主要存在問題及原因分析

2.1 主要存在問題

巖坑水庫于1967年12月竣工，運行40多年來經過幾次除險加固，工程存在問題得到部分解決，但由于資金等方面原因，工程維修加固不夠徹底。目前仍存在壩面不平整，溢洪道泄水能力不足，輸水涵洞出口漏水，壩體填筑土土質均勻性差，壩體填筑土的壓實度偏低，滲透系數較大，迎水坡及背水坡坡面局部坑洼嚴重，壩體局部存在蟻巢，大壩壩體與壩肩接觸部位填筑質量差，大壩兩岸壩體與壩肩接觸部位存在滲漏等一系列問題［2］。

2.2 原因分析

根據巖坑水庫除險加固工程地質勘察報告，壩體填筑土的干密度ρd范圍值為1.38～1.51 g／cm3，平均值1.43 g／cm3，根據室內擊實試驗（25擊）成果，壩體填筑土的最大干密度ρdmax＝1.70 g／cm3，壩體填筑土的壓實度（ρd范圍值與ρdmax平均值比值）為：81.2%～88.8%，ρd平均值僅為ρdmax平均值的84.1%，依據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（SL189—96），填筑土壓實度應為95%～97%，因此，壩體填筑土的壓實度均偏低，填筑土的干密度大小差異較大，表明壩體填筑土的壓實度變化較大。

現場對壩體填筑土進行7段注水試驗，根據試驗成果，壩體填筑土滲透系數K值（5.57×10－6～1.05×10－3）cm／s，屬微～中等透水性，壩體防滲性能差。

勘察成果顯示，大壩壩基為全風化花崗閃長巖，壩基較穩定。大壩迎水坡及背水坡穩定性均較差。局部壩體填筑土與壩基全風化花崗閃長巖接觸帶碾壓未密實，達不到設計要求，水庫高水位運行時，易由該處薄弱帶形成滲漏通道，大壩左岸壩基可能存在滲漏問題。

大壩當時施工技術和施工機械設備相當落后，大壩壩體與壩肩接觸部位填筑質量較差，大壩兩岸壩體與壩肩接觸部位仍可能存在滲漏問題。水庫反濾排水棱體的有效性較差。大壩滲流從理論計算上浸潤線過高，逸出點滲透坡降大于規定值，不能滿足規范要求。

3 大壩防滲加固設計構思

壩體防滲加固設計主要可采取充填式灌漿、劈裂式灌漿、迎水坡鋪設復合土工膜、射水法混凝土防滲墻、振動沉?；炷练罎B墻、高噴防滲板墻等方案。

根據巖坑水庫大壩的實際情況，考慮充填式灌漿前期可以取得一定的防滲效果，后期防滲效果得不到保障；劈裂式灌漿劈裂壩體，會對壩體產生較大擾動，可能影響壩體的整體穩定性；射水法施工工藝要求高，防滲墻之間連接不夠可靠；因此本工程加固不考慮充填式灌漿、劈裂式灌漿、射水法混凝土防滲墻等方案，只考慮振動沉模、單管高壓旋噴防滲板墻、復合土工膜等方案。

本次防滲加固設計擬定3種方案進行技術經濟比選，大壩防滲采取全壩段布置。

4 大壩防滲加固方案選擇

4.1 方案一：壩體振動沉?；炷练罎B墻

振動沉模混凝土防滲板墻是利用強力振動原理，將空腹鋼模板沉入土中，向空腹內注滿混凝土，邊振動邊提升模板，漿液留于槽孔中形成單塊板墻，將單板連接起來，從而形成連續的防滲板墻。

由于兩岸壩端岸坡較陡，施工場地窄少，振動沉模防滲墻無法施工，且不能打入壩基，所以大壩部分采用振動沉模防滲墻，兩岸壩端及壩基采用單管高壓旋噴防滲墻［3］。

4.2 方案二：壩體單管高壓旋噴防滲墻

高壓噴射注漿技術的主要機理是鉆孔灌注水泥漿，通過漿液與壩內土體的強制拌合，形成堅固的防滲板墻。

4.3 方案三：復合土工膜防滲結合單管高壓旋噴防滲墻

復合土工膜防滲主要機理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道。

該方案設計迎水坡23.00 m高程以上鋪設復合土工膜（長絲無紡復合土工膜，兩布一膜，200／0.5／200），并于拓寬27.00 m高程平臺處至3.0 m寬施工平臺，23.00 m高程以下采用單管高壓旋噴防滲墻進行加固。

復合土工膜與高壓旋噴防滲墻之間設寬、深均為1.0 m的C20混凝土帽梁連接。

經深入分析并參考類似工程經驗，各方案的優缺點如表1、表2。

表1 大壩壩體防滲加固方案工程量及投資估算對照表

表2 大壩壩體防滲處理方案技術參數比較表

從施工工藝要求、施工難度、防滲效果、投資情況等綜合考慮，采用“單管高壓旋噴防滲板墻”對大壩壩體進行防滲加固。

5 單管高壓旋噴防滲墻設計

防滲墻布設在壩軸線上游1.0 m處，單排布孔，孔距0.45 m，樁徑0.6 m，墻頂高程33.10 m，墻底深入相對隔水層2 m，防滲墻從左岸樁號0＋000至右岸0＋097總長97m，共布設217孔，最大孔深15m，鉆孔總進尺2 482.9 m。巖坑水庫大壩加固橫斷面圖如圖1所示，單管高壓旋噴防滲墻縱剖面圖如圖2所示。

圖1 巖坑水庫大壩加固橫斷面圖

圖2 單管高壓旋噴防滲墻縱剖面圖

6 大壩防滲加固效果情況

巖坑水庫大壩防滲處理后，委托廈門捷航工程檢測技術有限公司對壩體進行鉆孔取芯及壓水試驗，其滲透系數試驗值3.92×10－7cm／s～6.66× 10－7cm／s，滿足滲透系數≤1×10－6cm／s的設計要求；抗壓強度試驗值在2.2～3.8 MPa，滿足要求。綜合近年來工程除險加固后運行情況看，除險加固前的滲漏等問題得到了解決，未再出現漏水問題，水庫大壩能夠正常運行。

7 經驗與建議

1）水庫一般建在山上，交通條件較差，在除險加固設計時應充分考慮機械的進出場運輸問題。

2）在大壩防滲墻方案比選時，不能僅僅從經濟可行性最優方面進行比選，而應該綜合考慮后續施工問題、工期問題、防滲效果等。

3）大壩防滲墻方案設計應盡可能的參考當地已有的工程實例及其處理效果，工程設計既要有理論的計算研究，更要有實例的驗證。

4）大壩防滲墻設計要綜合考慮大壩的等級及工程量的大小，本文中水庫為小（2）型水庫且工程量較小，若為中型水庫、大型水庫的方案比選，還應考慮拓寬進場道路、拓寬壩頂等措施進行技術經濟綜合比選。

8 結 語

單管高壓旋噴防滲墻具有施工簡易、速度快、固結強度大、耐久性較好、防滲效果好、不會造成環境和地下水污染、施工噪音較小、適應各類地層條件等優點，具有廣闊的發展前景。巖坑水庫大壩單管高壓旋噴防滲墻的應用，對單管高壓旋噴防滲墻理論進行了實踐檢驗，為國內單管高壓旋噴防滲墻的設計提供和積累了一定的經驗。

［1］江攀毅，等.龍文區巖坑水庫除險加固初步設計地質報告［R］.福建：福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，2011.

［2］陳偉達，等.龍文區巖坑水庫除險加固工程初步設計［R］.福建：福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，2011.

［3］中華人民共和國水利部.SL274—2001碾壓式土石壩設計規范［S］.北京：中國水利水電出版社，2001.

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2014－10－31

湯梅珍（1976－），女，福建云霄人，工程師。