砼防滲墻在包羅水庫大壩壩基防滲中的應用

胡美霞

【摘要】文章介紹砼防滲墻在包羅水庫大壩壩基防滲中的應用，砼防滲墻適用地層、特點、工藝及設計。

【關鍵詞】漂卵礫石砂；強～中等透水層；壩基滲透性大；管涌或流土型滲透破壞；永久性；砼防滲墻；應用

1、工程概況

包羅水庫位于云龍縣長新鄉境內，沘江中上游左岸一級支流大達河上，大達河全流域面積61.8km2，屬瀾滄江流域沘江水系。水庫距縣城石門鎮47km，縣城石門鎮距省府昆明574km，距大理州府下關175km，距大保高速公路125km，交通較為便利。

包羅水庫總庫容1184萬m3，水庫年供水量1307.7萬m3，其中農田灌溉供水1250.3萬m3、設計灌溉面積2.594萬畝，解決農村飲水安全供水57.4萬m3。包羅水庫工程由水庫樞紐工程和灌溉輸水工程兩大部分組成。樞紐工程主要建筑物由大壩、右岸溢洪道和右岸輸水隧洞組成，大壩壩型采用粘土心墻風化料壩，壩高68.5m，壩頂高程2209.80m，壩軸線長268.9m。

2、工程地質條件

壩址選擇于新塘村口處，河谷呈“U”型，河道基本順直，右岸凸出，地形較窄。出露J2h1紫紅色泥巖、粉砂質泥巖，淺灰色團塊狀泥巖，夾紫色細砂巖及石英砂巖，基巖以中等透水層～弱透水層為主。河床地帶覆蓋第四系沖洪積漂卵礫石砂地層，為單元結構，厚達27～29m，河床沖洪積漂卵礫石砂為強～中等透水層，上部16m以上為強透水層，下部為中等透水層，河床滲透性大。河床沖洪積漂卵礫石砂層單元結構，地表和深部空間組分相對均勻，粒徑d>5mm含量為78.66～85.63%≥70%，按GB5DZ87—99規范附錄N.0.3條款內容，河床漂卵礫石砂不會產生地震液化問題。壩基沖洪積層較厚，可能存在滲透穩定問題。根據5組來樣顆分曲線，4組不均勻系數Cu均大于5，土的細顆粒百分含量Pc=12%～24%<25%（規范值），漂卵礫石砂層可能產生管涌型滲透破壞；1組來樣不均勻系數Cu均大于5，土的細顆粒百分含量25%（規范值）河床沖洪積漂卵礫石砂為單元結構，顆粒大小一般2～25cm，個別孤石達50～80cm，粒徑大于5mm含量60～80%，巖性為石英砂巖、細砂巖、泥質巖類等，磨圓度好，堆積時間較長，基本在洪水作用下搬運堆積，堆積較密實。觸探處漂卵礫石砂顆粒大小對觸探值有明顯的影響，一般在砂礫石集中處，擊數偏小，反之漂石、卵石集中處，擊數偏大。從觸探結果看，河床漂卵石砂層中，漂石、卵礫石、砂在空間分布上是相對均勻的，無明顯的漂石、卵礫石、砂成層情況。觸探擊數也未有隨深度遞增、遞減情況，總體反映河床漂卵礫石砂層密實度在空間分布上也相對“均勻”，天然孔隙比e=0.24，河床漂卵礫石砂層堆積密實。

3、防滲方案選擇、設計、施工及防滲效果

3.1 防滲方案選擇

壩址河谷呈“U”型，河道基本順直，河床覆蓋第四系沖洪積漂卵礫石砂地層，為單元結構，厚達27～29m，主河道上部1m屬于流動性河床，漂卵石砂堆積物受洪水改造大，較松散，1m以下較密實～密實，清基深1～2m。河床段大壩壩基座落于較密實的漂卵礫石砂層上，此層會產生管涌型或過渡型滲透破壞，存在滲透變形破壞問題，需對壩基進行抗滲透破壞保護。帷幕灌漿防滲墻使用壽命短，易失效，且大壩壩高69.5m接近高壩，水庫工程位置高，防洪位置顯著，河床段地下水位較高不利于帷幕的形成，綜合考慮地形、地質條件，耐久性、安全可靠性及重要性，推薦采用施工相對較復雜、投資也相對較高的砼防滲墻防滲。基巖段采用帷幕灌漿防滲，并使砼防滲墻與下部灌漿帷幕形成有機、完整的防滲體。

3.2 砼防滲墻設計

根據地質條件、滲透剖面圖及《碾壓式土石壩設計規范》，河床段（壩0+083.85～壩0+170.25）基礎沖洪積漂卵礫石砂層及基巖采用C10混凝土防滲墻防滲，混凝土防滲墻軸線位于大壩心墻軸線上，軸線長86.4m，墻厚80cm，防滲墻采用C10混凝土澆筑，抗滲標號W8，滲透系數K≤1×10-7cm/s，抗壓等級C10，彈模16000～20000，防滲墻伸入粘土心墻2m，其頂部高程為2143.80m，2143.30m高程以上的混凝土墻體為現澆，粘土心墻底部設厚0.5m的砼蓋板，砼蓋板與砼防滲墻形成整體，砼防滲墻底部深入基巖1.0～7.0m，混凝土防滲墻總面積2134.2m2。

根據地質條件和沖洪積漂卵礫石砂層顆分，及砼防滲墻底部深入基巖1.0～7.0m，最大槽深31.3 m，砼防滲墻造孔成槽選用CZ30沖擊式鉆機造孔方式，槽段長5～7m，共劃分為16個槽段，一期與二期采用拔管法連接。

3.3 砼防滲墻施工

砼防滲墻施工從中部最深處往兩邊開始施工，起初一期與二期采用拔管法連接，但接頭管安放時易傾斜，不好固定，且起拔時間難控制，最終改為鑿鉆法連結。施工中主要控制成槽質量，對于孔深、沉渣厚度以及泥漿比重都通過測量、試驗等手段進行嚴格控制；為了保證接縫質量嚴格控制接頭孔的位置，以及固壁泥漿的黏度不能太小，含砂量不能太大；混凝土澆筑時主要控制導管提升速度和混凝土澆灌的連續性，嚴禁長時間中斷澆筑，以保證混凝土防滲墻的抗滲質量。

施工中由于地下水位高、流動性大等原因造成5#、6#、7#、8#、10#槽孔內塌孔，坍塌槽孔先掏出坍塌物，在坍塌部位以下回填了粘土，坍塌部位以上回填C10混凝土，重新開孔造槽。

3.4 砼防滲墻的防滲效果

⑴對砼防滲墻所用C10混凝土抗壓、抗滲及彈模抽檢

對砼防滲墻所用C10混凝土抗壓、抗滲及彈模抽檢，情況詳見表1。

⑵砼防滲墻在成墻后鉆孔注水試驗

砼防滲墻在成墻后進行鉆孔注水試驗，鉆孔共計2個，分別布置于防滲墻7#槽孔及11#槽孔上，試驗成果見表2。

⑶砼防滲墻無損檢測

對砼防滲墻進行了無損檢測，無損檢測采用中國地質裝備總公司重慶地質儀器廠生產的DUK-2A高密度電法測量系統，對防滲墻斷面進行均勻性檢測。本次防滲墻高密度電法無損檢測對同一斷面采用溫納、溫施兩種檢測方法，溫施檢測圖主要用于測量防滲墻深度，故以溫納法檢測圖為評定依據。

防滲墻整體電阻率基本相同，墻體較均勻，墻體接縫處電阻率無明顯變化，墻段接縫良好。表層電阻率較低，根據現場施工分析主要由于基礎灌漿作業正在進行，表層積水所致。在9#槽深度18～20m附近處有一面積約280cm2區域電阻率突然降低，該點處墻體不均勻，針對該點處墻體不均勻，在該部位增加3個帷幕灌漿孔進行加強灌漿，布置于防滲墻軸線上游0.6m處，灌漿壓力為0.4Mpa。

大壩基礎砼防滲墻所用C10混凝土抗壓、抗滲及彈模均達到設計要求。成墻后進行鉆孔注水試驗滲透系數達到K≤1×10-7cm/s的要求，達到了防滲的目的。基礎防滲墻無損檢測結論為局部小缺陷，基本完整，且已做加強灌漿處理。

4、結束語

大壩壩基覆蓋第四系沖洪積漂卵礫石砂地層，覆蓋層較厚需做防滲處理，高壓噴射灌漿對地層敏感性較強，對致密的砂直徑受到影響，有大塊徑的卵石、漂石時帷幕體連續性不易保證，缺少快速可靠的檢查方法；帷幕灌漿技術相對成熟但使用壽命短，易失效，且在河床段地下水位較高，較難形成有效幕體；砼防滲墻是在造成完整的槽孔并有可靠的接頭條件下澆注成的，且在造孔過程中，泥漿的滲透和泥皮的存在，形成了一個附加的隔水層，砼防滲墻是最為穩妥可靠的。包羅水庫壩基第四系沖洪積漂卵礫石砂地層，砼防滲墻造孔成槽采用CZ30沖擊式鉆機造孔，在造孔時沒遇到任何問題，且在如此高的地下水位時僅有5個槽段孔內塌孔，砼防滲墻成墻后鉆孔注水試驗達到了防滲要求，無損檢測結論為局部小缺陷，基本完整。包羅水庫沖洪積漂卵礫石砂地層壩基采用砼防滲墻可以達到防滲效果，采用CZ30沖擊式鉆機造孔是成功的。

參考文獻：

[1]《大壩基礎防滲墻》高鐘璞編著。

[2]《深厚覆蓋層壩基防滲設計于施工》黃小寧 覃新聞 彭立新 王廷勇著。

[3]《地下連續墻的設計施工與應用》叢藹森編著。