黄壁庄水库副坝高压旋喷墙渗流分析

黄壁 庄 水 库 副 坝 高压 旋 喷墙 渗 流分 析
葛义 荣
（ 北 省 黄 壁 庄 水库 管理 局 ， 北 鹿 泉 ｏ ｏ ２ ） 河 河 ５ ２ ４
摘要 ： 文中在对黄壁庄水库副坝高压旋喷 墙段的工程地 质条件 、 压旋 喷墙 方案及施 工质量进行分析 的基 础上 ， 高 通过对 黄壁
道、 非常溢 洪 道 、 新增 非常溢 洪道 、 灵正 渠涵 管及 电站等 。 其任务 为 以防洪为 主 ， 兼顾 城市 供水 、 灌溉 、 电等 。 发 水库 竣工后 ， 在运 行 中屡 屡发 生 问题 ， 中副 坝是所 有建筑 物 中存 在 问题最 多、 其 最严 重 、 险性最 大 的一 危
３． ５
１ ２ ２ １．８
ｌ１ １ ｌ ．７
ＢＺ Ｊ
ＰＸ ０— １
１ ０７
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４． ０
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１ ．５ １１
１ ． １１ Ｏ６
０ ８ ．７
０ ５ ．６
通过 表 １实测 资料 可 以看 出 ， 高压旋 喷墙 上下 游水 头差 总体 上有高 压旋 喷墙 上游 小 、 下游 大 的规 律 ， 高
断 面防渗墙 上下游 同高程渗 压水 位及水 头消减 情况 进行 分析 ， 具体 分析详 见表 １ 。
１ ６
河
北 工
程
技 术 高 等 专
科
学 校
学 报
２ ｌ ｏ２
０ ４５ ＋ ２
０＋ ５２ ．８ ６
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１７ ４ ０ ．４
１ ００
４０ ．
座建 筑 物 。由于对 副坝采用 水平 防渗 ， 存在 铺盖 裂缝 、 顶裂缝 、 坝 坝后 渗透 破坏 和沼泽 化 、 压井及 排水 沟涌 减
砂 淤堵 等影 响 大坝安 全 的问题 ， 虽经 多 次处 理 ， 未从根 本上 解决 ， 均 因此 ， 水库 成 为全 国首批 ４ 该 ３座 病 险水
墙 。此 项工程 至 ２ ０ 年 ９月 ２ 完 工 ， ０３ ５１ ３ 同年 １ 月水库 正 常蓄水运 用 。 １
２ 高压 旋 喷墙 段 工程 地 质 概 况
副 坝位 于滹 沱河右 岸古河 道冲 积层 上 ， 坝肩 为马鞍 山 ， 左 右坝肩 为 马山洪 积扇 ， 中部 为滹沱河 二级 阶地 ， 为水 中填 土均质 坝 ， 坝顶 长 ６９ ７ ３ｍ， 大坝 高 １ ． Ｉ ０ ． 最 ９ ２Ｉ 。副坝坝 基地 层一 般为 ４ 结构 ， Ｔ 层 由上 至下 为壤 土 、 砂层、 卵砾石 层 、 岩 。 基 高压旋 喷墙 段 位于副 坝桩 号 Ａ０ １ ． ５ ＋８ ０ 其 中 Ａ０ ２ ． ５ ＋ ２ ４ ４ 段 ＋１ ７ ８ ～Ｏ ４ （ ＋１ ８ ０ ～Ｏ ６ ． ７
日期
图 １ Ａ０ ５ １ 面 渗 压 水 位 过 程 线 ＋ ３ 断
４ ２ 高 压 旋 喷 墙对 渗流 的 作 用分 析 ．
选 择库 水位 相对 较 高 、 定 时 间较 长 的 ２ ０ 稳 ０ ８年 １ 月 库水 位 为 １ ８ １ 的渗 压水位 资 料 ， 防 渗墙各 Ｏ １ ． ５ｍ 对
（） ２ 力学试 验 。 由检查 孔 中取芯样 进行力 学性 能试 验 ， 抗压 试验 和抗折 试验各 ４ 组 。试 验成果 ： Ｏ 土层 部 位 的抗 压 强度 为 ６ １＝ ２ ７ＭＰ ， 折 强度 为 ０ ９ ． ａ 砂 层部 位 的抗 压强 度为 ８ ８ ８ ２ＭＰ ， ． ＾ ２ ． ａ 抗 ． ～４ ４ＭＰ ； ． ～２ ． ａ 抗 折强度 为 ２ ８ ９ ３ＭＰ 。 ． ～ ． ａ
２０ ２ 年 １
．
第 １ 月 期
．
Ｊ 河 北 工ＨＥ Ｅ Ｎ 术 高 Ｎ 专 Ｄ Ｃ ０ＵＲ ＮＡＬ ＯＦ 程 ＩＥ ＧＩ Ｅ 等 ＡＮ 科 学 校 学 Ｏ 报 Ｇ Ｂ 技 ＮＥ ＲＩ Ｇ ＴＥ ＨＮＩ ＡＬ Ｃ ＬＬ Ｅ Ｃ Ｅ
Ｍａ． ０ ２ ｒ２ １
ＮＯ １ ．
文 章 编 号 ： ０ ８ ３ ８ （ ０ ２ ０ 一 Ｏ １ 一Ｏ １０— ７２２１）１ ０４ ４
和坝体渗 流观 测断 面 ， 现结 合观 测结果 对旋 喷墙 的渗流 情况进行 分 析 。
４ １ 渗 压 过 程 分 析 ．
副 坝 ＡＯ ３ ＋５ １断 面渗压 水位 过程线 见 图 １ 。该断 面 ２ 渗压 计 的渗 压水位 变化趋 势 与库水 位变 化相 当 支
一
致， 与库水 位相关 性 较高 ， 乎没 有滞后 时 问 ， 几 且上 下 游水 位差相 差 不大 ， 防渗墙 上 下 游两 支渗 压 计 、 压 测
（） ３ 墙体 厚 度 抽检 。在 桩 号 ０ ６ ． ７ ＋２ ８ ４ ＋２ ４ ４ ～０ ６ ． ０段 ， 于防 渗墙 的一侧 开 挖一 个 尺 寸 为 ３ ９ 位 ． ７ｍ×
２ ０ｍ×７ ７ｍ 的竖井 。经 观察 ， 体 连接情 况较好 ， ． ． 墙 实测 墙体厚 度 为 ０ ６ ． 其 中最 大值 为 １ １ｍ， ． ～Ｏ ８ｍ， ． 最
庄 水 库 副 坝 高 压 旋 喷 墙 段 渗 流监 测 资 料 的分 析 ， 论述 了 高 压旋 喷 墙 的防 渗 效 果 ， 为 该 段 坝 体 是 安 全 的 。 认
关 键 词 ： 壁 庄 水 库 ； 压旋 喷 墙 ； 流 黄 高 渗
中 图分 类 号 ： Ｖ６ ７ ３ Ｔ ９ ． 文献 标 识 码 ： Ａ
～
０ ４ ＋８ Ｏ为长 ５１ 的旋 喷墙 与混凝 土 垂直 防渗墙 接头段 ， Ｉ Ｔ 采用 双排孔 旋喷 墙 的形 式 。高 压旋 喷墙采 用 三重
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １ － １０
作 者简 介 ： 义 荣 （９ ７）女 ， 北 深 泽 人 ， 北 省 黄 壁 庄 水 库 管理 局 高 级 工 程 师 葛 １ ６一 ， 河 河
３ ２ 工 程质 量 检 查 ．
（） １ 渗透 性试 验 。共钻 检查 孔 ５ ２个 ， 行 注水试 验 ， 进 计算 出墙体 渗透 系 数范 围 为 ２ ５ ｘ１ ～ ９ １ × ． Ｏ Ｏ ．６ １ ～ｃ ｓ 其 中多数检 查孔渗 透 系数＜ １ ０ ０ ｍ／ 。 ０ ｍ／ ， ． ×１ ～ｃ ｓ
平均水 位 为 １ ９ ５ 旋 喷墙 施 工后 ， 号 ０ ３ ０ ． ５ｍ， 桩 ＋５ １断 面的 Ｏ ４测压 管 （ 下 ５ ． 观测 水位 为 １ ８ ６ 轴 ５ ６ｍ） ０ ． ８ｍ，
为 电站重力 坝 ） 。该 段坝 基 中砂层 厚 ０ １ １渗 透 系数 为 １ ～１ ｄ 属强透 水 层 ； 岩 为强 风化 硅 质 灰 ～ ４Ｉ ， Ｔ Ｏ ２ｍ／ ， 基 岩， 属极 微透 水 ～ 中等透 水 。坝 体上 游填 筑有 防渗粘 土铺 盖 ， 与坝 脚相 连 ； 体下游 设有 减压井 和排水 沟 。 坝
小值 为 ０ ３ｒ ， ． 仅个 别部 位略小 于 ０ ３ｍ。 ｎ ．
４ 高压 旋 喷 墙 渗 流分 析
在 ２０ ０ ４年 ５月 黄壁庄 水库 除险加 固工程 （ ｔ ａ 工前 ） 安全鉴定 以及 ２ ０ ０ ５年 ６ 黄壁庄 水库 除 险加 固工 程 月 竣 工初 步验收 中 ， 指 出“ 均 副坝桩 号 ＡＯ ２ ＋５ ６坝基渗 压 观测 资料 表 明， 高压旋 喷墙 前后 渗 压水 头消 减效果 不 明显 ， 议补 充必 要 的观测 断面 ， 在工 程运用 中加强观 测 和分 析 。 为此 ， 后在 该段 补 充埋 设 了 ２个 坝基 建 并 ” 先
３ 高压 旋 喷墙 工 程概 况
３ １ 高 压 旋 喷 墙 方 案 ．
高 压旋 喷 墙 段 基 岩 上 覆 盖 层 主要 为 （ ） 土 和 中粗 砂 层 ， 顶 以 下 平 均 深 度 为 ２ ． １最 大 深 度 砂 壤 坝 ９ ２Ｉ， Ｔ
３ 垂 直 防渗 墙选 用旋 喷墙 ， 底 部与基 岩相 接 ， 岩厚度 ０ ５Ｉ， 顶高 程 １ ５ ５ Ｉ其 中桩号 Ａ０ ３ ５ｍ， 墙 入 ． １墙 Ｔ ２ ． ０１ 。 Ｔ ＋８ ５
库 之一 。
为 了彻 底解 决 水库 存在 的 问题 ，９ ９年 ３月 １日开始 实施水 库 除 险加 固工 程 ， 副 坝 的水平 防 渗改 为 １９ 将 垂直 防渗 墙 。该项工 程是水 库 除险加 固 中的重点 建设项 目。防渗墙 采用 了高压旋 喷墙 、 混凝 土垂直 防 渗墙 、 高 压摆 喷墙 ３ 形式 。 种 在桩号 Ａ０ １ ． ５ ＋８ ０坝段采 用高 压旋 喷墙 ， ＋１ ７ ８ ～Ｏ ４ 在桩号 Ａ０ ４ ￣５ ０ ＋８ ０ ＋７ ０坝 段采 用混 凝 土垂 直 防渗墙 ， 在桩 号 Ａ６ ５ ～６ ５ ＋５ Ｏ ＋７ ０坝段 采用 高压 摆 喷墙 ， 桩 号 Ａ５ Ｏ ～６ ５ 在 十７ ０ ＋５ ０不 设 防渗
４
喷墙起 到 了一定 的防渗 效果 。
４ ３ 高 压 旋 喷墙 后 地 下 水 位 变 化 ．
０
① 在 库水位 为 １ ９ ０ 时 ， １ ． ３ｍ 旋喷 墙施工 前 ， 号 ０ ２ ． ０断面 的 ７ ０ ２测 压管 （ 桩 ＋５ ６ ８ ５１ 轴下 ４ ３ｍ） 年观 ． 多
测 平 均 水 位 为 １ ２ ４ 旋 喷墙 施 工后 ， 号 ０ ２ ． ０断 面 的 Ｐ —１渗 压 计 （ 下 １ １ｍ） １ ． ３ｍ， 桩 ＋５ ６ ８ Ｘ０ 轴 ． 观测 值 为 ｌ １ ９ 即旋 喷墙施 工后 坝轴线 下游侧 地下水 位下 降 了 ０ ５ ｌ ． ２ｍ， Ｎ Ｎ Ｎ ． １ｍ。 ② 在库 水位 为 １ ５ １ 时 ， 喷墙施 工前 ， １ ． ０ｍ 旋 桩号 Ｏ ２ ． ０断 面的 ０ ９测压管 （ ＋５ ６ ８ １ 轴下 ６ ． 多 年观测 ５ ６ｍ）
１ 工 程 概 况
黄壁庄 水 库于 １ ５ ９ ８年动工 兴建 ， １ ６ 到 ９ ８年 达到现 状规模 。 水库 是海 河流域 子牙 河系滹 沱河 中下游 重 该