王家坎水庫(kù)除險(xiǎn)加固后的大壩滲流效果分析

吳洪兵

(山東省巨野縣水務(wù)局，山東 菏澤 274900)

0 前 言

王家坎水庫(kù)位于遼寧省海城市八里河，該水庫(kù)距離海城市城區(qū)10km，且位于幾大高速公路網(wǎng)的交匯處，距離沈大高速20km，丹錫高速2km。王家坎水庫(kù)的溢洪道對(duì)于海英公路以及右側(cè)山體也造成了嚴(yán)重的沖刷，并對(duì)海英公路的路基以及右側(cè)的山體的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重威脅，客觀上也需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于該水庫(kù)進(jìn)行加固處理，以更好的預(yù)防大壩溢洪道對(duì)周邊所形成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。從水庫(kù)所處的居住環(huán)境來(lái)看，王家坎水庫(kù)的下游存在有四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，八里、毛祁、西柳、中小等四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，水庫(kù)下游合計(jì)約有75個(gè)行政村、約11萬(wàn)人口，約有2940hm2良田，其水庫(kù)的安全是確保下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障。需要通過(guò)對(duì)王家坎水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固防滲漏處理，以應(yīng)對(duì)可能存在的重要水庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1 工程概況

王家坎水庫(kù)始建于1958年，壩長(zhǎng)525m，壩頂寬6m，最大壩高為18m，整個(gè)水庫(kù)為黏土斜墻壩。該大壩上游壩坡以及下游壩坡比例分別為1∶3.5和1∶3，整個(gè)水庫(kù)工程設(shè)計(jì)的最大泄流量為6m3/s，進(jìn)口底高程為99 m，整個(gè)大壩的溢洪道設(shè)置在左岸，為開(kāi)敞式溢洪，且為無(wú)閘門(mén)控制。該工程的整個(gè)堰頂高程106.2 m，堰寬22 m，最大泄流量378.4m3/s，水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容為1706.62×104m3。

王家坎水庫(kù)大壩處于年久失修的狀態(tài)，原有的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前最新的水利防洪要求。當(dāng)前，整個(gè)王家坎水庫(kù)控制流域的面積為62km2，且是按照100a一遇的洪水來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從水庫(kù)的等級(jí)來(lái)看，屬于中等級(jí)別的水庫(kù)。并且近年來(lái)，該水庫(kù)的大壩已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)滲漏的傾向，這主要是因?yàn)樵写髩卧谑┕ず蠑n段時(shí)未設(shè)置水平的防滲，從而導(dǎo)致壩基部開(kāi)始出現(xiàn)漏水[2-4]。為提升大壩的防洪防滲水平，進(jìn)一步對(duì)溢洪道以及輸水洞等病險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行根除，需要對(duì)整個(gè)大壩水庫(kù)進(jìn)行加固處理，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情。

2 基于防滲流的大壩除險(xiǎn)加固工程實(shí)施

2.1 基于防滲流的大壩高壓定噴灌漿技術(shù)

為了更好的提升王家坎水庫(kù)的防滲漏安全等級(jí)，本工程采用高壓定噴灌漿技術(shù)來(lái)對(duì)大壩進(jìn)行實(shí)施防滲處理，從而確保大壩的運(yùn)行安全。在整個(gè)工程過(guò)程中，將整個(gè)大壩的處理過(guò)程布置為兩排灌漿孔，高壓定噴灌漿的處理在壩頂進(jìn)行[5-7]。其主要的施工工藝如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿工藝流程圖

在實(shí)際的壩體高壓噴射灌漿施工過(guò)程中，設(shè)置第一排灌漿孔布置范圍從0+000—0+525m，底部深入到基巖內(nèi)1.0m，頂部高程至校核洪水位。第二排灌漿孔布置的范圍為0+100—0+450m，其底部深入到基巖內(nèi)的深度也同樣為1.0m，頂部高程也為98m。

2.2 大壩高壓定噴灌漿工程的實(shí)施檢測(cè)

整個(gè)大壩的壩體實(shí)施高壓孔沿防滲軸線布置后，可以分為I和II孔進(jìn)行施工，通過(guò)每10個(gè)孔選取一個(gè)I序孔作為先導(dǎo)孔，通過(guò)鉆進(jìn)中采取巖心，設(shè)置1.8m的孔距，確保第二個(gè)試驗(yàn)段有3個(gè)孔孔距1.2m，2個(gè)孔孔距為1.5m。對(duì)整個(gè)大壩的壩體實(shí)施高壓定噴灌漿工程后，在設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位的聯(lián)合配合下，針對(duì)與施工高噴灌漿施工技術(shù)所需要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)整個(gè)大壩防滲單位的施工單元工程進(jìn)行檢驗(yàn)，工程全部確保符合施工質(zhì)量的要求，如表1所示。

3 除險(xiǎn)加固的大壩滲流效果分析

王家坎水庫(kù)的在實(shí)施防滲漏工程以及相應(yīng)的配套工程施工后，該大壩的滲流效果進(jìn)行檢驗(yàn)。文章通過(guò)對(duì)該大壩的初期運(yùn)行情況分析，并通過(guò)三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)其實(shí)際的運(yùn)行效果。

3.1 工程運(yùn)行滲透系數(shù)情況

從大壩初期的運(yùn)行情況可以看出，針對(duì)大壩實(shí)施高壓灌漿防滲工程后，整個(gè)工程的運(yùn)行基本發(fā)揮出實(shí)際的運(yùn)行水平。通過(guò)對(duì)壩下的滲流量進(jìn)行觀察可知，大壩防滲心墻滲透系數(shù)為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個(gè)指標(biāo)與水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99)進(jìn)行對(duì)比可知，這屬于微透水-極微透水級(jí)別，其整個(gè)大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 大壩防滲單元工程已完工程分部及單元質(zhì)量等級(jí)評(píng)定統(tǒng)計(jì)表

3.2 橫斷面水位線對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)大壩防滲漏處理后的橫斷面顯示對(duì)比分析可知，整個(gè)大壩內(nèi)部的測(cè)壓管的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)直方圖的形式進(jìn)行展示如圖2所示。

圖2 橫斷面顯示對(duì)比柱狀圖

從圖2中可以看出，整個(gè)大壩不同部位的庫(kù)水位的橫斷面的顯示對(duì)比柱狀圖。

通過(guò)對(duì)以上橫斷面顯示對(duì)比狀態(tài)圖的各種水位顯示狀態(tài)可知，對(duì)所有觀測(cè)點(diǎn)的同一時(shí)間內(nèi)的觀測(cè)水位情況進(jìn)行分析可知，整個(gè)大壩各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的水位均低于大壩的庫(kù)水位，且設(shè)計(jì)范圍取得符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示。

圖3 水位過(guò)程線分析圖

從圖3中也可以看出，從2012年6月10日—2012年6月18日，整個(gè)庫(kù)水位、繞壩體、0+250、0+380兩個(gè)斷面的9個(gè)測(cè)點(diǎn)的水位變化情況繪制成水位過(guò)程的分析圖。圖中以橫軸為時(shí)間，縱軸為各測(cè)點(diǎn)位，從圖中的各個(gè)測(cè)水位的水位均小于庫(kù)水位，并同庫(kù)水位同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。這充分說(shuō)明了水位過(guò)程線變化比較穩(wěn)定，且并不存在突變的情況。

從以上也可以充分說(shuō)明，王家坎水庫(kù)的大壩經(jīng)過(guò)滲流加固后，整個(gè)大壩的滲流符合規(guī)律，且大壩的滲流穩(wěn)定，整個(gè)大壩的運(yùn)行也較為正常。

3.3 大壩壩體斷面對(duì)比分析

從壩體斷面為例，通過(guò)對(duì)大壩的斷面進(jìn)行分析，用計(jì)算機(jī)的防滲繪制相應(yīng)斷面曲線圖，并將整個(gè)斷面2012年6月15日的實(shí)際浸潤(rùn)線進(jìn)行分析，對(duì)整個(gè)壩體的橫斷面分析匯總?cè)缦聢D4所示的曲線，如下所示。

圖4 斷面分析圖

從圖4可以看出，整個(gè)斷面分析圖如上所示，整個(gè)斷面的分析以橫軸為壩軸距，縱坐標(biāo)為高程值，并通過(guò)繪制如上所示的實(shí)際浸潤(rùn)線，通過(guò)與設(shè)計(jì)的值進(jìn)行對(duì)比分析可知，這與實(shí)際的設(shè)計(jì)要求比較符合，這表明整個(gè)壩體內(nèi)部的滲流處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 結(jié) 論

文章對(duì)王家坎水庫(kù)大壩壩體進(jìn)行防滲漏加固，并采用高壓定噴灌漿技術(shù)進(jìn)行處理，在實(shí)際的工程過(guò)程中，針對(duì)大壩的滲漏加固采取了特殊的施工手段，并借助信息化的方式對(duì)整個(gè)大壩的防滲漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)檢測(cè)表明，本工程的加固防滲漏效果達(dá)到了設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分析可知，大壩防滲心墻滲透系數(shù)為6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，這個(gè)指標(biāo)與水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287-99)進(jìn)行對(duì)比可知，這屬于微透水-極微透水級(jí)別，整個(gè)大壩防滲漏加固效果較為良好，也基本完全達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。王家坎水庫(kù)的大壩經(jīng)過(guò)滲流加固后，整個(gè)大壩的滲流符合規(guī)律，且大壩的滲流穩(wěn)定，整個(gè)大壩的運(yùn)行也較為正常。通過(guò)繪制實(shí)際浸潤(rùn)線，通過(guò)與設(shè)計(jì)的值進(jìn)行對(duì)比分析可知，這與實(shí)際的設(shè)計(jì)要求比較符合，這表明整個(gè)壩體內(nèi)部的滲流處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。