防渗墙处理技术在水库除险加固中的应用研究

防渗墙处理技术在水库除险加固中的应用研究摘要本文从分析响水潭水库的病害情况出发，如大坝坝肩渗漏，心墙渗透系数大，经过方案比较采用混凝土防渗墙加固对心墙进行防渗处理；同时结合该加固设计方案，探讨了该防渗墙防渗处理技术在水库除险加固中的施工应用，为同类工程提供参考借鉴。

关键词水库工程；防渗处理；防渗墙；除险加固

中图分类号tv223 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）48-0113-02

1 工程简介

响水潭水库坝址以上承雨面积80km2，总库容3 263.91万m3，其中调洪库容930.41万m3，兴利库容2 292万m3，死库容41.5万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电和水产养殖等综合效益的中型水库枢纽工程。响水潭水库设计灌溉面积2.80万亩（其中团风县2.20万亩，罗田县0.60万亩），历年实灌最大面积2.50万亩，是团风县最大的灌溉引水工程，多年平均引水量为0.3亿m3，为解决包括牛车河水库在内的团风县17座大、中、小型水库的灌溉水源不足的问题提供了较为可靠的保障。

2 大坝渗漏问题及分析

水库大坝右岸坡脚一带，桩号0+180~0+200，高程约101m，常年散浸积水。电站发电或发电管闸阀关闭时，厂房靠输水管一带外墙排水沟处翻水，并携带有极少量灰黄色砂粒。该水库大坝的主要

渗漏问题表现在以下方面：

1）右坝肩强风化带厚度为5.3m~8.6m，强~弱风化岩体透水率为57.2 lu ~15.2lu，具中等透水性，其中等透水带厚度可达13m。因此，右坝肩存在绕坝渗漏问题，是产生大坝右岸坡脚一带散浸积水的主要原因。另外，zk4（0+176）孔深钻至接触面时，心墙明显松散湿润，提钻后发现孔内有水，10min内测得水位上升了1.43m，稳定水位高程为116.8m（相应库水位120.2m），说明了接触面也存在渗漏问题，甚至会产生接触冲刷渗透变形问题；

2）大坝为窄心墙代料坝，心墙压实度不满足要求，并混填有风化砂土夹层，钻孔注水试验表明，高程约在112m~110m之上的心墙均具中等透水性，因此高水位长期运行下，坝体应存在渗漏问题。但因坝壳料透水性较强，加上下游坝面采用了块石护坡，险情不易观测。另当库水位达123m时，坝后电站开始发电，库水位常年控制运行，高水位下时间极短，坝体渗漏未充分显示。

综上所述，根据水利部颁布的《大坝安全鉴定办法》及《水库大坝安全评价导则》（sl258-2000）的有关规定，鉴定响水潭水库大坝为三类坝。从心墙料的物质成分、压实度、渗透性、分布情况看，对心墙进行防渗处理是必须的。考虑到响水潭水库的重要作用及工程存在的病险情况，为保证水库下游人民生命财产安全和水库效益的正常发挥，尽快对水库实行除险加固是非常必要的。

3 大坝防渗加固处理设计

根据本水库大坝工程存在的问题，响水潭水库防渗加固处理工程项目主要有：大坝心墙防渗加固，大坝右坝肩渗漏处理等。

3.1 坝体防渗处理方案选取

本次设计对心墙防渗处理比较了两个方案：混凝土防渗墙方案、粘土灌浆方案。

1）坝体混凝土防渗墙。该方案是在心墙中抽槽后回填砼形成防渗体，成墙质量可靠，施工技术成熟，可以满足防渗要求，防渗性能极好。混凝土防渗墙中心线同大坝轴线，防渗墙允许承受的水力渗透坡降采用80，水泥等级为42.5级以上普通硅酸水泥，防渗墙底部嵌入基岩内0.5m~1.0m，顶部至少平校核洪水位，本次加固设计顶部为131.50m，在防渗墙内预埋钢管作为帷幕灌浆孔。混凝土防渗墙的投资较大，但防渗性能较好。砼防渗墙是先在孔内注入泥浆，以防孔壁塌崩，同时挖掘地层，然后用砼置换泥浆，筑成墙体；同时在砼墙中预埋钢管作为帷幕灌浆孔；

2）坝体粘土充填灌浆。该方案是通过对土体进行粘土充填灌浆处理提高土体的防渗性能。粘土充填灌浆是将钻孔内的浆液在灌浆压力作用下，直径较小颗粒组成的浆液渗透到土体大颗粒的空隙内。其渗透程度随压力而增加，由于在渗透过程中能量消耗大，影响范围小，灌溉压力对地层的挤压作用也很有限，如果适当地增大灌浆压力，当其在孔壁上引起的切向拉应力大于地层的小主应力与土壤的抗拉强度之和时，应会使土体发生劈裂，浆液沿裂缝流动，

能量消耗小，浸入范围大，当灌浆停止时，压力减小，土体回弹压缩浆液，促使浆体排水固结，进而提高浆体密度。

从地质条件看，心墙中上部具中等透水性，可以采用粘土充填灌浆进行处理。根据实际工程经验，粘土充填灌浆采用双排孔，主排钻孔沿心墙轴线进行，副排位于主排孔上游0.5m，粘土充填灌浆终孔孔距采用2.0m。但考虑到现有心墙顶宽仅0.7m，不能满足粘土灌浆施工需要，因此须将顶部心墙加宽至2m，根据类似工程经验，采用套井冲抓方法进行施工，根据布置分两侧进行，套井冲抓深度5.2m，套井中心距0.8m，总进尺6 540m。

经过方案比较，最终采用混凝土防渗墙方案，见图1所示。

3.2 坝体砼防渗墙设计

砼防渗墙处理渗漏的设计，主要包括平面布置、墙体厚度、深度等。

1）平面布置。砼防渗墙在平面上分两序按逐渐加密的原则进行布置，分为一期槽和二期槽，二期槽将一期槽削去一部分互相搭接成槽，而且长度取6m，槽孔轴线与坝基截水槽中心线重合；

2）墙体厚度。砼墙体厚度按渗透计算确定。经计算，墙体厚度为t=0.55m，参考其它工程经验，本工程混凝土防渗墙采用60cm厚，水泥等级为42.5级以上；

3）墙体深度。由于响水潭水库右坝肩存在漏水问题，本工程防渗墙底部嵌入基岩内0.5m~1.0m，顶部平校核洪水位131.11m，右

坝肩0+142~0+347段在防渗墙内预埋钢管作为帷幕灌浆孔；

4）防渗墙渗透系数≤1×10-7cm/s，允许水力坡降≥80，防渗墙混凝土标号c20。混凝土防渗墙布置范围为0+000~0+327之间。

3.3 坝体高压旋喷防渗墙设计

为了保护输水管在防渗墙施工时不被破坏，考虑在输水管与大坝心墙的衔接处一个槽段采用高压旋喷防渗墙处理。高压旋喷防渗墙底高程管身段至管顶，管身两侧至强风化基岩内0.5m~1.0m。结合类似工程经验，采用三管法施工，分两序按逐渐加密的原则进行。高压旋喷防渗墙布置范围为0+165~0+171之间，高压旋喷防渗墙385m。

4 大坝防渗处理施工

大坝防渗处理工程主要有：坝体砼防渗墙、右坝肩帷幕灌浆等。根据以上所确定的防渗墙处理方案，其施工主要如下：1）砼防渗墙施工

根据设备布置要求，防渗墙施工前，需将坝顶降低0.6m，并在上下游帮培，使坝顶施工操作宽度达到10m。砼防渗墙厚0.6m，总防渗面积为9 412m2。心墙轴线位于坝轴线上，顶高程131.5m，顶宽0.7m，两侧边坡1：0.125。设计坝顶高程132.70m，砼防渗墙顶高程131.50m。造孔采用冲击钻机成槽，泥浆采用浆叶式泥浆搅拌机拌制。右坝肩需进行帷幕灌浆坝段，需预埋灌浆管，选用ф110的钢管，砼浇筑时在大坝右端布置2台0.8m3的拌和机，砼运输采