某水庫大壩防滲加固措施及穩定復核

朱磊峰

（永城市水利局施工隊，河南 永城 476600）

1 概述

1.1 水庫現狀

某水庫位于信陽市羅山縣彭新鎮明月村，九龍河支流上，控制流域面積0.39 km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產養殖等綜合利用的小（2）型水庫。水庫大壩下游保護區人口及耕地較多，地理位置重要。

因水庫建庫較早，根據現行防洪標準、規范：水庫現狀壩頂高程為145.30～145.50 m，不滿足GB50201－94《防洪標準》要求，心墻頂部高程為139.80 m，低于設計及校核洪水位，不滿足規范要求，防洪安全性為C級。

大壩心墻填筑質量差，干密度不滿足現行規范要求；上游壩坡未護砌，沖刷淘蝕嚴重；壩頂為土路面，坑洼不平；下游壩坡無排水溝，壩腳棱體排水塊石松動、脫落；溢洪道未護砌，無消能設施，不能安全泄洪；輸水洞進口斜臥管漿砌石風化、坍塌嚴重，出口水毀，尾水沖刷淘蝕壩腳。

上游壩坡未護砌，沖刷淘蝕嚴重；下游壩腳棱體排水塊石松動、脫落；下游壩坡存在白蟻危害；溢洪道泄流能力不滿足水庫防洪要求，未護砌，無消能設施，不能安全泄洪；輸水洞進口斜臥管漿砌石風化、坍塌嚴重，出口水毀，尾水沖刷淘蝕壩腳，判定某水庫結構安全性為C級。

1.2 庫區工程地質概況

某水庫庫區所在位置地貌上屬丘陵、侵蝕寬谷地貌區，地表出露巖性主要為花崗巖，其次為全新統沉積物，分布在丘崗之間的呈樹枝狀分布的溝谷，厚度小，一般均不超過5 m。溝谷之間的丘崗渾圓，邊坡平緩，崗谷之間高差小，不存在丘崗邊坡崩滑等不良地質現象，壩址區沒有斷裂帶經過。

壩址區（包括兩壩肩、河槽段）地層結構較簡單，從上至下可分為三層。第①層填土由殘積土及風化砂組成，黃色～棕黃色～淺灰色，填筑密實度不均；第②層填土（黏土心墻）黃褐色，填筑密實度不均；第③層為基巖，為良好的持力層。壩基為第③層強風化花崗巖，透水率為q=2.15～3.50 Lu，屬弱透水層。故不存在壩基滲漏安全問題。

壩體第①層填土滲透系數為K=1.80×10-3～2.20×10-3cm/s，屬強透水層。第②層黏土心墻滲透系數為K=1.80×10-4～8.40×10-4cm/s，屬中等透水層。土巖層滲透試驗成果見表1。

表1 土巖層滲透試驗成果表

現下游壩坡滲水嚴重，伴有散浸現象，存在滲漏問題。分析主要原因，主要是壩體填筑不密實、心墻填筑質量差造成。壩基：壩基為第③層強風化花崗巖，透水率為q=2.15～3.50 Lu，屬弱透水層。故不存在壩基滲漏安全問題。壩體：根據《巖土工程勘察規范》之規定，填土的密實度主要按孔隙比和標準貫入試驗兩個標準進行劃分。根據取樣分析結果，除個別樣外，e值一般均大于0.74，填土的密實度應劃分為稍密。而標準貫入試驗N值顯示均在6～8級，填土的密實度劃分為稍密。結合現場觀察，壩體填土密實度劃分為松散～稍密。

2 大壩防滲加固措施

2.1 壩體工程防滲加固措施

某水庫大壩壩體滲漏處理經多種設計方案優缺點比較，決定采用深層水泥土攪拌樁防滲墻進行防滲加固處理。處理范圍樁號0+000～0+081，全長81 m，攪拌樁防滲墻頂部高程為144.70 m（和壩頂防浪墻底部相接），底部伸入到基巖表面。攪拌樁直徑為50 cm，樁距40 cm，樁與樁搭接長度10 cm，參考水灰比1.50∶1，水泥土中水泥摻入比為15%。防滲墻技術參數：①成墻最小厚度0.30 m。②滲透系數k＜i×10-6cm/s（1＜i＜10）。③90 d齡期單軸無側限抗壓強度不小于0.50 MPa。

參照已做工程經驗，水泥土攪拌樁防滲墻底部與基巖面相接觸，施工時攪拌樁攪拌下沉至基巖面時，停在該位置注漿1-2 min 后，再攪拌上升，以加強壩體填土與壩基接合部的抗滲能力。

2.2 壩坡工程防滲加固措施

2.2.1 上游壩坡工程

上游壩坡按坡比1∶3 整修，為防止風浪沖刷，上游壩坡整修結束后進行護坡。護坡護砌范圍為樁號0+000～0+083 段，護砌高程由死水位135.80 m 至壩頂145.40 m，采用C20 混凝土，厚0.14 m，下鋪0.10 m厚砂石墊層。護坡分塊為3×3 m，塊間縫寬0.10 m，縫內填塞無砂混凝土排水帶，排水帶下鋪0.30 m寬土工布，護坡底部及周邊采用腳槽及周邊槽防護。

2.2.2 下游壩坡工程

下游壩坡按坡比1∶2.20 整修，整修結束后統一種植草皮護坡。下游壩坡與兩岸山體連接處增設排滲溝，總長93 m，梯形斷面，底寬0.50 m，深0.50 m，兩側坡比1∶1，材料由內至外依次為0.20 m 厚粗砂墊層、0.20 m 厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。

下游壩墩棱體排水塊石松動、脫落，防滲加固將其全部拆除，改建為貼坡排水。貼坡排水頂部高程為136 m，相應樁號范圍為0+014～0+047 段，材料由內至外依次為0.20 m 厚粗砂墊層、0.20 m 厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。為不占用大壩下游耕地，貼坡排水底部接M7.5 漿砌石重力式擋土墻。為使壩體滲水能順利排出，擋墻內設3 排φ110Upvc 排水管，排距0.50 m，孔距0.50 m，梅花形布設。

2.2.3 壩頂工程

壩頂路面采用0.15 m 厚C20 混凝土硬化，下鋪0.20 m 厚10%水泥穩定石屑層。設計路面高程145.40 m，總寬3 m，凈寬2.50 m。路面下游側增設C20混凝土路緣石，頂部高出壩頂路面0.20 m，預留排水口正對壩坡排滲溝。根據調洪成果兼顧壩頂安全防護需要，壩頂路面上游側增設防浪墻（兼防護墻），頂部高程為146.10 m。

3 加固后壩體滲流穩定復核

3.1計算斷面選取

綜合地勘資料選取防滲加固后最大壩高處斷面作為大壩滲流分析的典型剖面，見圖1。

圖1 防滲加固后大壩典型剖面滲流分析計算圖

3.2 滲透系數選取

計算斷面各區土層的滲透系數均采用初步設計工程地質勘察報告的建議值。深層攪拌樁防滲墻滲透系數取1×10-6cm/s。

3.3 計算方法及工況

計算程序采用理正滲流計算軟件，用有限元法求解滲流水頭并計算滲漏流量。計算工況：一是興利水位143.40 m，下游無水；二是設計洪水位144.77 m，下游無水；三是校核洪水位145.24 m，下游無水。

3.4 計算成果

防滲加固后，通過計算大壩滲流穩定計算成果見表2。

表2 防滲加固后大壩典型剖面滲流穩定計算成果表

4 結語

某水庫大壩防滲加固處理后，可排除水庫安全隱患，保證樞紐工程的安全運行和綜合效益的正常發揮、為地區經濟持續快速發展提供了安全保障。工程實施后將帶來良好的社會效益和顯著的經濟效益，也為類似工程的建設與管理提供有益的參考。