淺談均質土壩壩基降排水施工技術

許 堅

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 咸陽 712000）

1 工程說明

1.1 工程概況

南河水庫大壩為均質土壩，大壩壩頂高程為852.00 m，寬度為10 m，最大壩高74 m，壩頂總長350.0 m。大壩上游壩面坡比為1∶3，在高程812 m處設寬2.0 m馬道；下游壩面坡比均為1∶2.75，在高程835.00 m、818.00 m、801.00 m處設寬2.0 m的馬道，在高程786.00 m處設堆石棱體，排水棱體頂寬3.0 m。壩體上游采用0.4 m厚C25F200網格干砌石，壩體下游采用C25F200網格植草皮護坡。大壩上游壩腳設置M10漿砌石擋墻，右岸殘積碎石帶鋪設防滲土工膜，大壩土方填筑工程量為約為260萬m3。

1.2 水文地質條件

南河水庫大壩工程《地質勘察報告》顯示：壩基巖體表面強風化帶垂直厚度1.5 m～2.0 m，巖體的基本質量級別Ⅴ級，弱風化巖體的基本質量級別Ⅲ～Ⅳ級。強風化帶巖體的透水率q＞30 Lu，弱風化帶巖體透水率5.0 Lu～83.6 Lu，壩基巖體表面中等透水帶垂直厚度40.0 m左右。

壩基開挖揭露情況：壩體開挖清理后揭露壩基巖石為較為發育的Ⅳ、Ⅴ類砂巖，強卸荷斷層較密集,壩基范圍現揭示高于河床流水的泉眼共約有37處，且其位置分布分散、無序，主河道、邊坡坡腳順裂隙滲流出，裂隙水流量大小不一，整體匯流后總流量約400 m3/h，集中在壩軸線以上區域，與原地質勘察資料區別很大。

1.3 壩基泉眼、滲水處理不善的危害

由于壩基泉眼、裂隙水不斷滲出，會導致大壩填筑含水飽和軟化、成為彈簧土。若滲水控制不好，基底土料無法填筑，滲水還會造成壩身、壩基或者繞壩滲漏，壩基的滲漏會導致壩體失事，形成安全隱患。

2 壩基降排水措施

根據壩基開挖揭露的實際水文地質資料，詳查壩基泉眼、裂隙、勘探孔等滲水點分布狀況，采用上堵下排原則，考慮泉眼、裂隙水地形分布情況，擬對巖面裂隙不大、無壓滲水，可采用黏土或水泥土快速夯實堵塞，或先鋪適量水泥干料，再用黏土快速夯實堵塞的方法。對于巖面裂縫滲水分散、水頭較高的部位采用盲溝、集水井組合方式降排水施工方案，將泉眼由高至低用盲溝引排匯流至河床主河槽較低部位、根據地勢分別就近集中設井點、埋設砼管井集中引排。對壩基結合槽下游范圍裂隙滲水采取集中順主河槽坡降從排水棱體下部流出。

2.1 集水井、盲溝布置原則

集水坑一般選擇在地勢較低滲水點或滲水量較大泉眼處布置，集水坑上設置混凝土管，形成集水井，集水井內設水泵集中抽排，集水坑周邊滲水點滲水通過盲溝就近自流導入集水井。根據滲水點分布，集水井可以設一處或數處，集水井和盲溝大小根據滲水量、滲水壓力確定，以能順利排水、不形成明水為原則。集水井盡量減少井管布設數量，以減小對填筑施工的影響，盡量結合地勢、泉眼滲水情況分片匯流集中。匯流水量大處設大井，匯流水量小處設小井；小井采用Φ500砼井管，大水采用Φ1000砼井管。隨壩體土料填筑升高，逐層加高集水井混凝土管，當井管內水位穩定不再上升時，對盲溝和井管進行封堵。

盲溝設置結合泉眼、滲水點及地勢條件，主河床兩岸周邊的盡量向主河槽低洼處引排匯流集中，坡降必須滿足滲水自流要求；盲溝長短線型布設不局限，就近引接匯流即宜。裂隙水大的設大盲溝、裂隙水小的設小盲溝分別引排至就近井管集中抽排。

2.2 盲溝施工

依據土壩上堵下排原則，結合槽上游集水井根據泉眼、滲水地形設置于原河床主河槽內，利用盲溝將各個泉眼、滲水點引排至集水井，依據地形，制作大小不等的集水井6個。其中盲溝、集水井采用專業切割公司使用特制合金鋼切割機對基巖盲溝側壁進行切割、人工使用風鎬、鉆具進行溝內巖石鑿除。

盲溝寬、深隨河床流水坡比、易于匯流引排原則進行布設，視實際泉眼滲水流量情況設置，主溝相對較寬深、輔溝相對淺窄。溝內填大料徑（不小于5 cm）的碎石，沿碎石上部布設6分PPR熱熔灌漿花管（管每40 cm～50 cm長打對穿孔一處，以利后期封堵灌漿）、漿液回路管視具體情況布設。然后沿灌漿管與碎石溝頂鋪設土工布（300 g/m2），于土工布上澆筑10 cm厚干硬性砼封閉。見圖1。

圖1 盲溝大樣圖

2.3 集水井施工

在地勢較低滲水點或滲水量較大泉眼處設置集水井，使用Φ500或者Φ1000砼管（可根據水量大小選用不同尺寸）埋設，將井口及周圍1000 mm寬范圍的設計基面降低400 mm設計集水坑、將砼管豎立埋設于集水坑中心，于埋管底部填設20 cm厚碎石反濾料（特殊部位可適當加深碎石反濾料厚度），將水泵放入砼管內將泉眼、滲水集中抽排出工作面。隨壩體土料填筑升高，逐層加高集水井混凝土管，當井管內水位穩定不再上升時，對盲溝和井管進行封堵。見圖2。

圖2 集水井大樣圖

3 壩基降排水施工

3.1 壩基泉眼、滲水引排

（1）根據裂隙泉眼滲水情況，調整切割盲溝尺寸，依據“大水大溝、小水小溝，保證排水通暢”的原則，靈活掌握盲溝的切割尺寸及坡比。在進行盲溝石料填充時，考慮到碎石破碎料里石粉較多、且其形態結構宜結合，易堵塞灌漿管，對后期灌漿質量影響較大，而河卵石粒徑均一、填充空隙較大，相對石質干凈，濾水效果好，最終比擬選擇采用河卵石進行盲溝填充。

（2）在盲溝填充料完成填鋪后，在填充料上部沿盲溝及主河槽鋪設雙向灌漿管，并分別沿臨近集水井管引出。灌漿管采用材質良好的PPR熱熔管，熱熔焊接，盲溝及井坑底部待灌漿部位均采取人造十字孔花管，（花管孔孔間距0.5 m，沿水平、垂直方向使用手槍鉆鉆設鉆設對穿孔，孔徑1 cm），以利灌漿施工水泥漿液沿花管孔均勻灌注使盲溝回填灌漿密實，集水井沿井管壁引出部分灌漿管不鉆設花管孔。

（3）待灌漿管鋪設完成后，于盲溝上鋪設土工布，土工布必須大于盲溝頂口寬各邊5 cm～10 cm，保證將盲溝、填充河卵石及灌漿管完全覆蓋。然后在盲溝上澆筑干硬性砼，澆筑過程中應保證砼完全覆蓋土工布，且不使土工布由于澆筑產生錯縫、位移，使砼漿液滲入盲溝內凝結，產生堵塞溝內滲水等副作用。蓋重干硬性砼澆筑過程還應結合兩側地形順接，忌成棱坎、尖角。

（4）集水井位置應結合實際匯流情況，選擇布設于匯流區域低處。井管底反濾料采用河卵石填鋪，鋪筑厚度以超過引流匯集區水面為準，可適當鋪厚，同時集水區灌漿花管應分層增加數量呈放射狀布設，且其土工布上干硬性砼厚度應增加，以避免填筑碾壓造成干硬性砼破碎引起滲水。引水砼井管安裝時應保證大頭朝下、埋入反濾料內，為提高砼管穩定性、利于匯集滲水，可將砼管管口使用大錘、人工敲擊成齒牙狀，淹沒線下鉆設滲水孔，以利管身下部反濾料內匯水滲入管內抽排。

至此，壩基泉眼、滲水引起的水流可通過盲溝及集水井在底下形成一個封閉的引排系統，即可進行后續的填筑施工。

3.2 填筑過程抽排水質量保障

平時抽排要求：井管內分別安設水泵兩臺（其中一臺備用），以保障無故障抽排需求；專人24小時看護，落實抽排、接管管理責任；管井壁周邊填土標識、人工分層小型碾壓機具夯填密實。

結束抽排標準：管井內水位不變、再不持續上漲，經試驗停止抽排，水位無變化，即可逐步進行停止抽排。

3.3 集水井封堵

填筑作業前期必須保障砼井管滲水能夠及時抽排，避免水頭過大使地下水從山體縫隙再次滲出，待填土厚度上升到一定高度，砼井管內水面不再上升時，對砼井管進行封堵。各個集水井封堵應間隔、自高向低處，先封水量小、經觀察水位停止抽排后再不產生變化的，再依次封堵達到封堵條件的砼井管，直至全部完成封堵。

集水井管的封堵采用C15砼澆筑封堵，封堵前應使用水泵輔助抽除碎石反濾料上部淤積水，再由人工沿井口搭設串筒至井內，串筒離澆注面無約束高度不得大于2 m。澆筑時混凝土入倉采用串筒入倉，應分層澆筑，分層振搗，混凝土入倉前檢測塌落度、和易性、溫度等指標，確保入倉混凝土合格。

3.4 預埋灌漿花管灌漿

灌漿作業于集水井全部封堵后且最低處填土厚度大于2 m～4 m后進行，按照自低向高的灌漿原則自下游向上游分片、分區進行統一灌漿，應保障灌漿一次成型，避免長時間多次灌漿影響灌漿質量。待灌漿密實后，盲溝密實，漿液應從回漿管回流溢出。

對于地下水活躍，水量較多，且蓋重較?。ū竟こ虨?0 cm厚干硬性砼）地基，灌漿時需采用低壓分序多次重復灌注。

施工過程中灌漿由預留Φ50 mmPVC管，采用孔口卡塞，孔口封閉純壓法灌漿，自較低一端向較高一端推進。灌漿壓力為0.2 MPa～0.3 MPa。漿液水灰比宜采用1∶1和0.6（或0.5）∶1兩個比級的水泥漿。

灌漿結束標準為在規定的壓力下，灌漿孔停止吸漿并繼續灌注5 min即可結束，對往外流漿和往上返漿的灌漿孔進行閉漿待凝，待凝時間不少于24 h，待封孔完成48 h后，可將露出混凝土外的灌漿管割除，并用1∶1混凝土砂漿將孔口抹平。

實際灌漿施工過程中若獨立或聯通的井管網出現回漿現象，則說明灌漿質量可靠。

3.5 特殊部位處理

盲溝、管井初期填筑：土料填筑前在盲溝頂部干硬性砼頂部涂抹泥漿，使用小型機具分層夯實。待盲溝砼頂部達到一定高程后再使用大型機械施工，以避免造成盲溝澆筑的干硬性砼破碎，再次出現內水滲出情況。

結合槽因是壩基的防滲、結合核心部位，結合土壩上堵下排要求，該部位上、下應清晰界定杜絕上下滲流連通。結合槽邊坡灌漿施工排水亦應妥善引排，避免影響填筑施工。

在進行管井周邊人工填土時，應邊涂刷濃泥漿、邊鋪土、邊夯實，泥漿涂刷高度必須與鋪土厚度一致，并應與下部涂層銜接，嚴禁泥漿干涸后鋪土和壓實。

對于壩體填筑兩岸岸坡裂隙滲水或潮濕處部位，采用人工挖除受裂隙水影響含水量明顯大的填筑土料，采用人工土料摻拌水泥的換填壓實方法。

4 結語

南河水庫均質土壩降排水采用盲溝加集水井的施工方法，確保了大壩填筑施工質量，較常規工藝節約了35天的施工工期，形成了較好的經濟效益,也可為今后類似壩基降排水工程施工提供參考。