大关门水库土坝除险加固中搅拌桩水泥土截渗墙的设计应用

条 ， 宽 ０ ５ ２ ｅ ； 后 坡 排 水 棱 体 左 端 存 在 塌 缝 ． ～ ｒ 坝 ａ
陷， 土坝 左端段 和右 端老 输水 洞段 坝后有 渗 水现象 ，
高水 位 时坝后坡 渗水 严重 ， 桩 号 ０ １ ０ 从 ＋ ０ ～０ ５ 十１ ０ 段 坝后渗 流 常 年 不 断 ； 后 坡 已见 滑 坡 体 ， 度 约 坝 长
表 ４ 土 坝 渗 漏 量计 算 成 果裹
３ １ ２ 渗流稳定 计算 ．．
计 算公式 ：
．： — Ｉ ２ ， Ｈ －Ｈ
—
（） １
Ｌ
从 表 中可 以看 出 ， 坝壳 料 的 风化 砂 （ — ２ 填 原 １ ）
筑 指标 不 合格 。
式 中： —— 上游水 位 （ ； Ｈ１ ｍ） Ｈ２ —— 下游 水位 （ ； ｍ）
本工 程选定 方案 。方案 比较见表 ５ 。 ３ ３ 搅拌桩 水 泥土截渗 墙 设计 ．
透水 层 ， 由于修建 水 库 时 坝基 砂 砾 石 层含 土砂 砾 石 层未 做处 理 ， 坝基 存 在 渗 漏 问 题 。通 过 复 核计 算 故 坝后 出逸 比降 ， 基存 在渗 透破 坏 问题 。另经 分析 ， 坝 坝后 坡局 段存 在 抗滑不 稳定 问题 。本 次 除险加 固设
规定 ， 坝坝坡稳 定 分析 采 用 不计 条 块 间作 用 力 的 土 瑞 典圆弧 法 。计算 断 面取 大 坝桩 号 ０ ７ ． 十３ ９ ７断 面
（ 大 坝 高 断 面 ） 最 。
３ １ １ 计算 工况 ．． （） １ 水位 在 １ ３坝高 时 ， 游坝坡稳 定情 况 ； ／ 上
（） ２ 在正 常蓄水位 下稳 定渗 流期 ， 游坝坡 稳定 下 情况 ； 固前 最 大 坝 高 断面 计 算 结 果 列 于 表 ３ 加 。稳 定计算 简 图见 图 １ 图 ２ 、 。
坝体右侧 ， 不均匀 ， 中密。风化砂填筑指标如表 ２ 。
表 ２ 坝 壳填 筑 料 质 量 评 价 表
从上 述工 况 坝坡 稳定 计 算 结果 看 ： 游坝 坡 抗 上 滑稳 定 ， 下游 坝坡安 全 系数 不满 足规 范要求 。 土坝渗流稳 定分 析采用 有 限单 元法 。计算 结果
见表 ４ 。
摘 要 ： 大关 门水 库 在 对 土 坝进 行 除险 加 固设计 中 采用 了多头 小直 径 搅拌 桩 水 泥 截 渗 埔 方 案 ， 经计 算 分析 比较 ， 方案 经 济合理 ， 术可 靠 ， 该 技 防渗效果 好 ，
对土 坝 的 渗 流 稳 定 和 抗 滑 稳 定 都 起 到 了较 好 的
洞结构 安全综 合 评价 为 Ｂ级 。
１ 土 坝 现 状
坝体 为砂质 土料 ， 斜墙 防渗 体 已遭破 坏 ， 体存 整
０ 引言
搅 拌桩 水泥 土截 渗墙 指 的是利 斥 钻 机钻 孔至所 ｆ 需 深度 后 ， 高压 脉 冲泵 ， 用 通过 安装 有钻 杆底 端 的喷 嘴 向 四周喷 射水 泥 浆 液 冲切 土体 掺 搅 ， 土 体 与水 使 泥 浆液 混合 ， 同时提 升喷 嘴 ， 成与 盾 围土体 胶结 紧 形 ｌ 密 的凝 结 圆柱体 ， 一定 的 间距排 列钻 孔 ， 而构 成 按 从
主 要 研 究 水 科 水 电 工 程 建设 与 管理 ．
石层 上 。桩号 ０ ０ ￣０＋ ８ 处 坝 体 防渗 体 为 ＋０ ０ －４ ０ｍ －
含砂 黏土 填筑 ， 号 ０ 桩 ＋４ ０ ０ ６ ０ ｒ ８ ～ ＋ ０ ｌ ｌ填筑 料 主
要 为粉土 质砂 ， 防渗 体 于 坝 右侧 钻 探 可 见 分 布 不 连
２ ． ， 均值 一２ ． ， １ 只有 ｌ组 ， 占 ８６ 平 ３ｚ ＜ ８ 仅 １ ． ， ｌ 占 ８ ． ； ４组 渗 透 成 果 统 计 ， ６７ ＞ ８ ３３ 据 Ｋ平 值一１ ＿ ｃ ｓ 不满 足 防渗体标 准 。 均 １ 。 ｍ／ ， Ｘ ０
表 １ 心 墙 防 渗 体 黏 土料 质 量 评 价 衰
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５ ７
土蛆・ 肚 ２ Ｌ
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蛀 二 ＝ ｌ二 二 二一 ＝＿ ｌ 曩 ＿＿ 二二 ＿ ＿ 二 二 ￡ 二
图 １ 桩 号 ０ ７ ． 面 正 常 蓄 水 位 下 游 坡 稳 定分 析 ＋３ ９ ７断
一
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…
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Ｌ — 渗径长 度（ 。 — ｍ）
坝基 ： 体 直 接 坐 于 砂 砾 石 （ 坝 ２— ３ 、 性 土 ）黏
（ —１ 层 上 ， 采取垂 直 防渗措施 ， ２ ） 未 砂砾石层 厚度 为
经计算 ，＝０２ ＞Ｊ ｌ ．１ 允＝０ １ ， ． ５存在渗透破坏问题。
杨
校 ． ： 关 门 水 库 土 坝 除 险 加 固中 搅 拌 桩 水 泥 土 截 渗 墙 的 设 计 应 用 等 大
５ 。 Ｏｍ
应 用推 广受 到 限制 。近 年来 ， 内 出现 了薄 壁 截 渗 国
墙， 采用 多 头小 直径 深层搅 拌 桩 机施 工， 后 仅 为 ８ 墙
～
坝基 存在 的 问题 ： 基直 接坐 于砂砾 石 （ —３ 、 坝 ２ ）
４ ｍ ， ５ｃ 因此 ， 项 技 术 得 到 了较 快 的 推 广应 用 ， 该 大 关 门水 库 位 于 新农 街 大 关 门村 ， 坝址 座 落 在
作 用。
主体工程 存在 质量 问题 不 断显 现 ， 一直 没有 得 到 有
效 处理 。水利 部 门组织 有关专 家 对该水 库进 行 了安
全 鉴定 ， 结论 为 ： 工 程 安 全性 级 别 为 Ⅲ类 ， 本 防洪 安 全 综合 评 价 为 Ａ 级 ， 坝结 构 稳 定 安 全 、 大 土坝 渗 流
１／９ ５ ３
５—９ ５５
ＣＮ ２ １ ２ ／ ２ — ３ ３ Ｎ
大 关门水库土坝除险加 固中搅拌桩水泥土截渗墙 的设 计应 用
杨 校 李 宗伟 吴 亮 ， ，
（ ． 河 市龙 凤水 库灌 区管 理处 ， １蛟 蛟河 １ ２ ０ ； ． ３ ５ ０ ２ 长春 工程学 院 ， 长春 １ ０ １ ） ３ ０ ２
根 据 现场 踏查 及 工 程 地质 勘 查 ， 析 其破 坏 原 分
建 。水 库 设 计 标 准 为 ５ ０ ａ一 遇 洪 水 ， 核 标 准 为 校 ５ ０ａ 遇 洪 水 ， ０ 一 总库 容 ３ ８万 Ｉ。 是一 座 以防 洪 、 ８ Ｔ， Ｉ 灌 溉 为主 ， 结合 养鱼 等综 合 利用 的小 ・ ） ： 型水 库 。 １
一
～
＝ ＝ ＝＝＿－ ＝＝ 二＝＝ ＝＝ ＝
图 ２ 桩 号 Ｏ ３ ９ ７断 面 渗 透 流 网 田 ＋ ７．
３ ２ 土 坝 除 险 加 固 方 案 ．
经 比较 ， 案二放 空水 库 ， 响灌 溉 ， 资略高 ， 方 影 投 导流 围堰难 度大 ， 并且 工 期 要 求严 格 。方 案一 与岩
续， 由此可 见 土坝的 防渗体 填筑 质量 不好 。 通 过 击 实试 验 ， 体 防渗 体 的含 砂 黏 土 坝 一
５ ６
长 春 工 程 学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）
２ １ 。２２ ０ Ｉ １（ ）
１５ ／ｌ３按 ０ ９ 压实度计算干密度为 １４ ／ ； ．５ Ｃｌ ｇ Ｔ ， ．６ ．９ｇ ｃ 据 ５组原 状样 试验 成果 统 计 ， 土质砂 干 密度 Ｐ ＝ 粉 ａ １ ３ ～ １ ６ ／ ｍ。 平 均 值 Ｐ ＝ １ ５ ／ ｍ。 满 足 ． ２ ． ６ｇ ｃ ， Ｊ ． ３ｇ ｃ ， 碾压 要求 ； 据含 水 量 成 果 统 计 ， 水 量 Ｗ 一 １ ． ～ 含 １９
防 渗体 ： 性 土 防渗 体 齿槽 坐于 黏 性 土及 砂 砾 黏
１７ ９ ６两 年 ， 程进 行 了全 面配 套 ， 挥设 计 效 益 ， 工 发 灌
溉 面积 达 到 了 ３ ３ ５ ｋ 。３ ． ３ ｍ。 ０多年 来 的 运 行 ， 库 水
收 穑 日期 ：０ ｔ ０ ～ １ ３１一 ４ ｌ 作者简介 ： 校（９８ ， （ ）蛟河市， 杨 １ ５ 一） 男 汉 ， 工程 朔
大 关 门水 库 坝 体 防 渗体 主 要 为含 砂 黏 土填 筑 ， 分 布不 连续 ， 质量 不 好 ， 渗透 性 大 ， 在 渗 漏 及 渗稳 存
隐患 。坝基 砂砾 石 层 及 含 土砂 砾 石 层 较深 厚 ， 为 均
基接触 部位 沉膜 可靠 性 差 ， 次 设 计 推 荐方 案 三 为 本
１ Ｏ ７ ２ 广 泛 分 布 于 黏 土 （ — １ 层 的 下 部 。 ． ～ ． ０ ｍ， ２ ） 正常高水 位时 ， 坝体 于 溢洪 道 右侧 及 老 输水 洞 段 坝
后 有渗水 现象 。 上述 现 象说 明坝后 水平 铺 盖 有天 窗 ， 原地 面 且 的黏土缺 失 ， 当库 水位抬 高时 ， 库水将 沿着 透水性 强
黏性 土 （ —１ 层 上 ， 采 取 垂 直 防渗 措 施 ； 平 铺 ２ ） 未 水
盖有 天 窗 ， 且原 地 面 的 黏 土缺 失 ， 当库 水 位 抬 高 时 ，
取 得 了较好 的经 济 和社会 效益 。 二 松水 系 大关 门河 。水库 集 雨 面积 ４ ｍ 大坝 地 １ｋ ，
大 关 门 水 库 枢 纽 主 要 由 大 坝 、 洪 道 、 水 洞 组 溢 输
因主要 是 ： 体 由黏性 土 防渗 体 及 两侧 风化 砂 坝壳 坝
料 组成 ， 防渗墙 未 截断 冲积层 ， 渗体 与砂砾 层 无过 防
渡层。
成 。早 期 曾 对 水 库 进 行 几 次 扩 建 ， 其 是 １ ７ 、 尤 ９ ５
连 续 的防渗 连续 墙 ， 防渗 效果 较好 。 Ｉ 妇于造价 较 高 ，
在渗 稳 问题 ： 基 渗 流 明显 ， 质 清 。大 坝 填 筑 欠 坝 水
方 ， 前坡 陡于 ｌ： ． ， 坝 ３ ０ 迎水 坡 护坡 石 凹凸 不平 ， 有
拉开 迹象 ， 块石 间 隙较 大 ， 垫层 被 淘 空 ， 失 防 护 能 丧 力； 坝顶 宽 ３ ６ ｍ； 顶 有 横 向 缝 ５ ． 坝 ２条 ， 向 缝 ３ 纵
表 ３ 坝 坡 抗 滑 稳 定 分 析 计算 成 果 表
从 表 中也可 以看 出 ， 土 质 砂 （ —４ 所 测 的基 粉 １ ）
本 指 标如 黏 粒含 量 、 塑性 指数 和 有机质 、 Ｈ 值 合格 ｐ
外 ， 透系 数和天 然含 水量偏 高 。 渗
坝壳 ： 主要 由风化砂（ —３ 组成 ， １ ） 分布坝体两侧及
理 坐 标 为 东 经 １７２ ５ ， 纬 ４ 。６３ ” ２ 。０４ ” 北 ３３ ２。
库水 将沿 着透 水 性 强 的砂 砾 石 （ — ３ 层 向 下 游 渗 ２ ）
漏， 坝基 有渗漏 及渗 稳 问题 。 wk.baidu.com
水 库 始 建 于 １５ ９ ６年 ，９ ２年对 水库 进 行 了扩 １６
２ 破 坏 原 因分 析
的砂 砾石 （ —３ 层 向下 游渗 漏 ， 基 有 渗漏 及 渗稳 ２ ） 坝
问题 。
３ 土 坝 处 理
首 先对现状 土坝 进行渗 流和 坝坡稳定 复核 。
３ １ 现 状 土 坝 边 坡 稳 定 及 渗 流 复 核 ．
根据 Ｓ ７ —２ ０ （ 压式 土 石 坝设 计 规 范 》 Ｌ２４ ０ １ 碾 （
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长 春 ：程 学 院 学 报 （ ： 自然 科 学 版 ）２ １ ０ １年 第 ｌ ２卷 第 ２期
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安全、 金属结 构 安 全 综 合 评 价 为 Ｃ级 ， 洪 及 灌 溉 泄
关 键 词 ： 坝 ； 险 加 固 ； 拌 桩 水 泥 截 渗 墙 土 除 搅 中 图分类 号 ： ＴＶ２ ３ ３ ２ ． 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９８ ８ （ Ｏ ） ２０ ５ 一５ １ ０ －９ ４ ２ 儿 ０ —０ ； Ｏ