寮望岽水库砌石拱坝防渗加固设计

张玉红

（揭阳市水利水电设计院 广东揭阳 522031）

1 工程概况

寮望岽水库位于揭东县埔田镇境内，距揭东县城20km，属榕江三级支流车田河水系，地理位置为东经116°21′23"，北纬23°40′56"。工程于1984年9月动工兴建，1986年6月建成投入使用。水库集雨面积1.702km2，多年平均径流量255.3万m3，正常库容28.22万m3，总库容36.60万 m3，为小 （2）型水库工程。

寮望岽水库大坝为单曲砌石拱坝，坝基为弱风化花岗岩，拱坝半径35.20m，圆心角92.118°。坝顶总长度56.60m （弧长），最大坝高22.50m，大坝主体为干砌条石结构，顶宽2.5m，底宽5.36m，上游坝面垂直，下游坝面坡比1∶0.14，溢流堰设于坝中，其防渗体系为坝体内距上游侧0.3m的C15混凝土心墙，底厚0.5m，顶厚0.3m，心墙上下游各砌筑0.3m厚浆砌石，坝体未分缝，混凝土防渗心墙未设置温度钢筋和构造钢筋。由于心墙混凝土浇筑不密实，施工质量不好，存在较多孔隙，正是这些贯穿性的孔隙成了坝体漏水通道，造成下游坝体明显的漏水、射水现象，形成了大面积的坝体湿面。另外坝基、两坝肩当时开挖后基本未处理，坝基和两坝头均出现绕坝渗流，为消除大坝安全隐患，保障下游防洪安全，急需对大坝进行防渗加固。

2 工程地质概况

本区范围内未发现规模较大的断裂构造，但节理裂隙较发育。根据 《中国地震动参数区划图1／400万》（GB18306－2001），水库所在区地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

坝址区内揭露到的地层为燕山三期中粗粒黑云母花岗岩 （γ52（3））各风化带，分述如下。

2.1 全风化花岗岩

灰黄色，稍湿，可塑～硬塑，由花岗岩完全风化形成的粘土质砂组成，揭露厚度1.60～3.40m，具中等透水性。

2.2 强风化花岗岩

灰黄色、浅肉红色，岩芯呈碎块状，风化裂隙发育，原岩结构清晰，揭露厚度5.20～5.30m，透水率q＝26.68～38.75 （Lu），具中等透水性。

2.3 弱风化花岗岩

浅肉红色、灰白色，粗粒花岗结构，块状构造，岩芯呈短柱状和碎块状，2组节理发育，裂隙宽度0.1mm，联通性较好，揭露厚度5.80～7.50m，透水率q＝7.22～8.19 （Lu），具弱透水性。

2.4 微风化花岗岩

灰白色，所有钻孔均未揭穿，岩芯呈长柱状，岩体较完整，岩质坚硬，透水率q＝1.05～3.46（Lu），具微弱透水性。

3 大坝坝体防渗加固设计

目前，坝体防渗加固常用方案主要有：①坝体化学灌浆防渗；②坝体迎水面增设钢筋混凝土面板防渗；③坝体迎水面增设高频振荡钢丝网水泥砂浆面板防渗；④坝体迎水面喷射钢纤维混凝土防渗。上述4种方案在技术上都是可行的，但由于坝体是大面积渗漏且漏点不确切，采用方案①不太合理，且化学灌浆防渗处理费用较高；而方案③由于工艺复杂，工期长，投资大也不推荐采用。现就方案②和方案④作一比较。

方案②是在坝体迎水面设置一道钢筋混凝土防渗面板。主要设计要点：面板厚度：底部0.6m，顶部0.3m。面板参照已建工程实践经验配置φl4格网筋，间距为300mm，防渗面板，与坝体的连接采用φ16联系钢筋垂直间距1.5m，水平间距2m，梅花型布置，钢筋深入砌体深度0.8～1.0 m，深入面板0.3～0.2m。防渗面板嵌入坝基岩体1.5m，两岸岩基不少于1.0m，防渗面板设置横缝，缝距20m，缝间设二道止水，中部用 “D”型紫铜片止水，表面以 “SR”止水填料填充，水平工作缝采用键槽连接。防渗面板采用二级配混凝土，强度标号为C25，抗渗标号为S6。该方案需钢筋6.5t，混凝土304m3，模板760m2，脚手架760m2，建安工程投资45.6万元。

方案④是在坝体迎水面喷射钢纤维混凝土，达到防渗效果，解决坝体漏水问题，该方案施工工艺简便，工期短，投资省，防渗效果明显。主要设计要点：①原浆砌石坝体迎水面缺陷处理。对砌石缝已开裂但尚未脱落的砂浆应予凿除，未裂而砌缝砂浆不密实的也应凿除，然后将整个坝体迎水面砌缝内的灰渣及迎水面淤泥、灰砂、青苔等杂质用高压水予以清洗于净；②防渗处理范围及喷层厚度的确定，根据现状大坝坝体漏水情况，为提高整个坝面的防渗效果，对整个上游坝面采用喷射钢纤维混凝土，喷射面积760m2。由于坝体迎水面平整度较差，预先对坝面喷射普通混凝土进行整平处理，喷层厚度按平均4cm计，然后再喷钢纤维混凝土。钢纤维喷层设计厚度，按已建工程实践经验，并参照 《钢纤维混凝土结构设计与施工规程 （CECS38／92）》中有关规定，确定喷层厚度为5cm，并在表面喷射1cm厚水泥砂浆保护层。其中掺和60～80kg／m3钢纤维；③钢纤维混凝土力学设计指标，根据本工程规模，确定喷射钢纤维混凝土28d龄期抗压强度大于或等于25.0MPa，抗渗标号大于或等于0.6MPa，砂浆抗压强度25.0MPa，即可满足要求；④伸缩缝设置。为防止坝体沉降、位移、收缩等引起钢纤维混凝土防渗面板拉裂而造成渗漏，拟定在坝体迎水面设置纵向伸缩缝，伸缩缝间距15m。先在伸缩缝部位固定一外包塑料薄膜的梯形木条，长约2m，上底宽为2cm，下底宽为3cm，高5cm，将2cm宽的一面固定在坝体迎水面，将喷射钢纤维混凝土及砂浆施工完成且终凝后，即将木条取出，用喷灯将伸缩缝混凝土烘干燥后向槽内填嵌 “SR”防水材料；⑤喷层厚度控制，为使喷射达到设计厚度，除伸缩缝处设置的木条可作为控制喷层厚度外，尚需在坝体迎水面上、下约2.0m处设置外露长度为5cm的预埋钢筋，作为控制喷层厚度的标志；⑥喷射钢纤维混凝土防渗面板与岸坡连接处理。沿岸坡1.5m范围内将淤泥、碎石等清除并冲洗干净，用喷射钢纤维混凝土覆盖，使之与面板连成一体。上述方案共需喷射钢纤维混凝土面积760m2。工程量主要有：喷射普通混凝土（平均厚度4cm，考虑20%回弹损失）36.5m3，喷射钢纤维混凝土 （厚度5cm，考虑20%回弹损失）45.6m3，喷射砂浆保护层 （厚度1cm，考虑20%回弹损失）9.1m3。需投资37.7万元。

方案②主要优点是施工技术成熟，位于坝面，便于检修，缺点是易受温度变化影响，不同程度产生一些裂缝，施工时需立模，增加施工工序，施工工期较长，工程投资较大；方案④主要优点是节省混凝土，并可取代钢筋网，抗裂好，收缩率低，维修费用少，使用寿命长 （耐久性长），与坝体有较高的粘接强度，工艺较简单，工期短，投资省，缺点是混凝土水灰比控制要求高，干喷层施工时粉尘大。从投资上看，方案④比方案②省7.9万元，从工程防渗结构可靠性、耐久性及施工期等因素考虑，采用方案④有较大的优势，因此，本工程坝体防渗加固设计方案推荐方案④，即坝体迎水面采用喷射钢纤维混凝土方案。

4 坝肩、坝基防渗加固设计

4.1 坝肩防渗加固设计

针对坝肩的绕坝渗流，主要采取帷幕灌浆防渗加固设计方案：灌浆孔布置在坝体上游两岸坝肩，布置2排，孔距、排距各为2.5m，帷幕范围：两坝肩离坝头10m处开始向坝体引伸，帷幕孔深入相对隔水层以下5m，灌浆压力由现场试验确定，透水率不大于5。灌浆施工技术要求按 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62－94）操作。

4.2 坝基防渗加固设计

坝基防渗加固采取在坝体上游侧增设混凝土防渗盖板，并与坝体防渗体系连接，盖板用C25混凝土浇筑，宽度4m，厚度0.8m，表层配置纵横向钢筋，直径12mm，间距250mm。并进行防渗固结与帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔距2.5m，帷幕孔深入相对隔水层 （小于等于5Lu）以下5m，灌浆压力由现场实验确定。

5 结语

（1）砌石坝防渗墙质量缺陷，易造成坝体严重漏水，对大坝安全运行带来严重隐患，在除险加固工程实践中，可采用在坝体迎水面喷射钢纤维混凝土防渗方案，该方案不仅工期短，工艺简单，而且防渗效果可靠，耐久性长。

（2）建于上世纪八十年代以前的大坝，限于当时的条件，基础大多未进行彻底处理，大坝蓄水后，出现坝基渗漏、坝肩绕坝渗流等现象十分普遍。应高度重视拱坝坝肩，坝基的地质条件，并根据具体地质情况采取相应基础处理措施，如固结灌浆、帷幕灌浆、混凝土铺盖等，有效地解决渗漏问题。