常峪口水库除险加固工程大坝渗漏处理

常峪口水库除险加固工程大坝渗漏处理

摘要：常峪口水库大坝运行多年，坝体出现多条纵横裂缝，渗漏较为严重，两坝肩存在地基渗漏和绕渗问题，对于不同部位，采取了相应的防渗加固措施，取得了较好的效果。

关键词：大坝；渗漏；处理措施

1 工程概况

常峪口水库位于河北省宣化县东望山乡常峪口村盘肠河上游的火烧沟U 形峡谷内，距宣化县城26km，控制流域面积144.6km2。水库库容214万m3，兴利库容178万m3，防洪库容36万m3，灌溉面积4.2万亩，属以防洪、灌溉为主，兼顾养殖的小（1）型水库。水库防洪标准为50年一遇设计，500年一遇洪水校核。大坝由左、右岸非溢流坝段、溢流坝段、排沙洞、灌溉洞和发电洞等建筑物组成。大坝坝型为浆砌料石外壳埋石混凝土芯墙的双曲拱坝，坝顶高程1092m，最大坝高37m，坝顶弧长134.2m，坝顶宽2.0m，坝底宽10.0m，坝顶中心角125°20′，溢流坝段总长80m。左岸布置有重力墩，作为拱坝的人工拱座，重力墩长30m，最大墩高22m。溢流坝中间部位设有坝内排沙洞，为2.5m×3.0m(宽×高)的矩形有压洞，进口底高程1060m。排沙洞的左右侧各设有坝内埋钢管灌溉洞和发电洞，钢管直径0.8m，进口底高程1061m，采用阀门控制泄量。水库汛限水位1088.00m，正常蓄水位1088.00m。水库于1976年兴建，1982年竣工。

水库所处流域属寒温带大陆性季风气候，春秋多风少雨、夏季凉爽短促，昼夜温差较大，冬季寒冷漫长，气候干燥。流域内多年平均气温7.5℃，极端最高气温42℃，极端最低气温达-34.7℃。坝址区河谷呈“U”形，左右岸不对称。左岸上部平缓，岩石出露位置较低，岸坡平缓宽阔，右岸峭壁岩体完整，局部节理发育。坝基岩体主要为强风化角闪斜长片麻岩，节理裂隙发育，岩体较破碎，完整性较差，具中等透水性.。

2 问题分析

水库经过20多年的运行，大坝存在的主要渗漏问题：

（1）经过多年运行，大坝坝体出现多条纵横裂缝，坝体渗漏较为严重；由于存在裂缝削弱坝体的整体性，对坝体的安全存在较大的威胁；上游坝面水位变动区及下游坝面渗漏部位，受冻融破坏，条石之间的勾缝脱落严重。

（2）左坝肩重力墩基础为角闪片麻岩，岩体破碎，节理裂隙发育，存在地基渗漏和绕坝渗漏问题，右坝肩岩体局部出露强风化，节理裂隙发育，具有中等透水性，存在绕坝渗漏问题。

（3）大坝坝体和左、右坝肩地基均存在渗漏问题，下游坝面有析出物，

坝脚有明流，随着库水位的增高，渗漏量增大。

坝体渗漏的主要原因是坝体施工质量差，砌石勾缝水泥砂浆充填不实，坝体埋石混凝土芯墙施工达不到设计要求，施工缝处理不好等，经过多年运行，加之渗水导致坝体冻融破坏，坝体裂缝不断增多，渗漏越来越严重。

左坝肩渗漏的主要原因是地基为强风化角闪片麻岩，岩体破碎，节理裂隙发育。虽然经固结灌浆处理，但没有解决问题，仍然存在地基渗漏和绕坝渗漏问题。右坝肩渗漏的主要原因是岩体节理裂隙发育，透水性较强，后来由于附近修建国道，受国道开挖的影响，渗流增大，情况进一步恶化。

3 坝体裂缝处理

常峪口水库大坝坝体砌石砂浆勾缝在冻融破坏下有的脱落，有的开裂，坝体出现多条裂缝。为了提高坝体的整体性和抗渗性，对坝体裂缝进行坝体裂缝接触灌浆，采用超细水泥灌浆。水泥采用普通硅酸盐超细水泥，水泥的外比表面积为700~2000m2/kg，强度等级不低于42.5MPa。裂缝灌浆前对冻融破坏的砌石勾缝进行清理冲洗，然后重新嵌缝，要求新勾缝的深度不小于5cm，勾缝材料采用M15F200水泥砂浆，缝隙要尽量嵌深压紧，灰浆要稠，避免砂浆凝固收缩而与砌体脱落。

沿上、下游坝面裂缝的走向凿成V型槽，宽约5～10cm，深3～5cm，布孔采用骑缝孔或斜孔，灌浆孔的施钻按灌浆程序，分序分段进行,钻孔深度为30～50cm，孔径不小于40mm，钻孔间距为1m。清除V型槽和钻孔松动碎屑及粉尘，冲洗干净，预埋灌浆管，将V型槽用M15F200水泥砂浆勾缝抹平，通过预埋管对裂缝进行灌浆处理，灌浆顺序自下而上, 从大坝中部向两岸推进。

拌制细水泥浆液应加入减水剂,采用高速搅拌机，高速搅拌机搅拌转速应大于1200r/min，搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液的搅拌，从制备至用完的时间宜小于2h。浆液温度应保持在5～40℃之间。

灌浆前必须先进行预灌性压水检查，压水压力等于灌浆压力；灌浆前对缝面充水浸泡24h，并将水放净或用风吹净缝内积水后，开始灌浆。

4 坝体贴面防渗处理

为了增强坝体防渗，在坝体迎水面新浇一层聚丙烯纤维钢筋混凝土防渗面板。防渗面板从坝基1055m高程开始向上浇筑，溢流坝段浇筑至坝顶1088m 高程，非溢流坝浇筑至高程1089m。由于坝体为双曲拱坝，防渗面板在高程1055m 至1060m（地面高程）之间厚0.5m，在高程1060m至1065m之间从1.0m厚渐变为0.4m厚，在高程1065m至1084m为0.4m厚，高程1804m以上为0.3m厚。面板混凝土采用二级配C20W6F200聚丙烯纤维混凝土，每立方米混凝土纤维掺量为0.9kg，有效控制面板表面裂缝的开展，提高混凝土的耐久性、抗渗性、抗冲击性和韧性。防渗面板迎水面布置一层φ12＠200的钢筋网，钢筋网与坝体连

接锚筋相连，设置钢筋网可减小温度及老混凝土对面板收缩约束产生的拉应力的影响。为了保证面板与坝体牢靠连接，在坝体上游面板与原坝体之间设置连接锚筋,锚筋间距为2m，梅花型布置，锚筋直径为φ20，坝体锚入深度约1.2m，钢筋网及锚筋保护层厚度为5cm。

由于贴面混凝土较薄，同时又受到老坝体的约束，为防止面板混凝土产生裂缝，施工时采用分缝浇筑，每10m设置一道横缝，缝宽2cm，缝间设紫铜片止水一道，采用聚乙烯泡沫板隔缝，聚硫密封胶封堵。

5 坝肩渗漏处理

右坝肩岩体呈强～弱风化状，节理裂隙发育，具中等透水性。由于受国道开挖的影响，右坝肩渗流增大，地质条件进一步恶化。左侧重力坝段地基为强风化角闪片麻岩，厚度7.2m左右，岩体破碎，节理裂隙发育，节理面倾角多近水平，少量为陡倾角，虽经固结灌浆处理，现仍存在地基渗漏和绕坝渗漏现象。

根据基岩的情况，为了封堵渗漏水，增强拱座的稳定，对河床两岸坝肩基岩进行帷幕灌浆处理，采用水泥灌浆。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5MPa，其细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。

帷幕灌浆轴线布置在距坝体上游面1m的位置，沿两坝肩基岩面上升到坝顶端部。左坝肩防渗帷幕长105m，右坝肩防渗帷幕长45m。防渗帷幕孔的深度原则上应伸入相对不透水层，并伸入该岩层不少于3m，对于相对隔水层埋藏较深，或分布无规律时，结合工程经验，帷幕孔深一般可采用0.3～0.7倍水头，常峪口水库上游正常蓄水位水头高33m，经综合考虑确定帷幕钻孔深度为12m。

帷幕灌浆孔采用单排铅直孔，孔距2m，上部设70cm厚C20混凝土压重盖板。灌浆时采用分序加密的原则，分三序孔施灌。灌浆孔的施钻根据灌浆程序，按逐渐加密法采用三个次序施工。灌浆钻孔施工顺序为：Ⅰ序孔（含灌浆先导孔）、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔。灌浆孔（含灌浆先导孔）、质量检查孔孔径采用φ75mm~φ110mm。灌浆孔（含灌浆先导孔）在钻进结束后，钻孔应进行冲洗，孔底沉积厚度不得超过20cm。

灌浆孔在灌浆前均采用压力水全孔进行一次裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力采用灌浆孔最大灌浆压力的80%，并不大于1MPa。灌浆孔裂隙冲洗后，该孔应立即连续进行灌浆作业。

帷幕灌浆采用自下而上分段灌浆法。灌浆方式采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。灌浆时，与坝基接触部位的灌浆段在岩石中的长度不得大于2m，其它灌浆段长度采用3～4m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于10m。帷幕灌浆孔封孔采用“全孔灌浆封孔法”，封孔灌浆的压力不易过大，采用0.2MPa。

分了防止C20混凝土压重盖板与坝体交接部位发生渗漏，在C20混凝土