综合防渗技术在沁后水库除险加固工程中的应用

李天华

(莆田市水利局萩芦溪水电管理处，福建莆田 351131)

综合防渗技术在沁后水库除险加固工程中的应用

李天华

(莆田市水利局萩芦溪水电管理处，福建莆田 351131)

结合莆田市沁后水库除险加固工程的施工实践，通过对水库漏水的成因分析，提出除险加固的技术处理措施，解决了困扰水库多年的安全隐患，其防渗技术可供相似工程参考.

防渗技术;加固;应用;沁后水库

沁后水库位于莆田市涵江区梧塘镇沁后村相公埔，距沁后村1.2 km，距梧塘镇2.0 km.水库库区属木兰溪流域，大坝位于木兰溪支流梧梓河上游.水库于1966年3月建成并投入运行，是一座以农业灌溉及供水，兼有防洪等综合利用效益的小(Ⅰ)型水库.水库坝址以上控制流域面积7.74 km2，总库容155.20 万 m3，兴利库容 148.79 万 m3，死库容8.14 万 m3，校核洪水位(P=0.2%)97.22 m，设计洪水位(P=2%)96.88 m，正常高水位 95.53 m，死水位 82.65 m.河道长 5.63 km，河床比降 108‰.挡河坝坝型为黏土心墙坝，最大坝高28.74 m，坝顶高程98.28 m(罗零高程，下同)，坝顶长180 m，坝顶宽5 m，上游设防浪墙，墙顶高程99.28 m.坝体结构由内而外，中间为黏土心墙，上游依次为亚黏土、砂垫层、碎石垫层、干砌块石护面.坝体下游结构由内而外为亚黏土、堆石反渗坝.枢纽工程由拦河坝、放水系统、溢洪道等组成.

1 存在的问题及渗流成因分析

沁后水库运行至今已40多a，受工程建设时客观条件的限制，工程质量不好，经过多年运行，在自然条件和人为因素的共同作用下，建筑物逐渐遭受到不同程度的损坏，虽然历年都对水库进行一定程度的维护，但受资金限制，仍存在安全隐患.

根据文献［1］，沁后水库管理站提供的渗透流量观测资料，在上游实测水位83.45～95.98 m情况下，渗透流量为 0.002 ～5.130 L/s，且在相同条件下，渗流量有增加趋势.根据大坝渗流分析计算，大坝单宽总渗流量q=0.002 cm2/s，实测渗流量远大于设计大坝允许渗流量，大坝局部存在渗流通道，对坝体以前出现渗流异常所采用的措施未能完全解决大坝的渗流异常.从渗流量观测结果分析，低水位运行时就出现渗漏，大坝与基础接触面可能存在漏水通道，渗透流量随水库水位上升而增加，外度渠道过坝段通水时，漏水量也会增加.当水库在正常蓄水位时，渗流量可达5.130 L/s，水质带出红色氢氧化物，大坝处在不安全状态，外度渠道也可能存在漏水通道.如不及时发现并进行防渗处理，将威胁大坝安全.因此，需要对该水库进行除险加固.

2 加固处理措施

该工程大坝为小型黏土心墙坝，坝基为岩基，综合考虑该水库渗漏特点，按照防渗加固方案特点、施工难度、经济比较等因素，采用单管高压旋喷灌浆进行坝体心墙漏水处理，采用帷幕灌浆进行坝基接触面处理［2］.布置范围长度为 80.40 m(其中河床段32.00 m，左岸坡 28.10 m，右岸坡 20.30 m，以上布置扣除1997年和1998年度已灌浆坝段)，共布置旋喷桩5 070 m，帷幕灌浆104 m.高压喷射灌浆施工工艺，如图1所示，帷幕灌浆施工工艺，如图2所示.

2.1 高压喷射灌浆

1)单管高压旋喷桩布置.单排布置，桩径0.60 m，布置在坝体轴线上，间距0.40 m.

2)单管高压旋喷桩防渗设计指标［3］.抗压强度R28≥0.8 MPa;防渗墙厚度≥40 cm，墙体渗透系数 K≤i×10－6cm/s(1≤i＜10);破坏比降J＞80.

图1 高压喷射灌浆工艺流程

图2 帷幕灌浆工艺流程

3)单管高压旋喷桩施工技术参数及要求［3］.①钻孔:孔位偏差不大于5 cm，钻孔深度要求深入基岩0.50 m;孔斜控制小于1%，发现孔斜超过规定应随时纠正;②浆液材料及配方:灌浆浆液采用纯水泥浆，水泥标号425，水灰比 1.25 ～1.00，所用水泥须符合GB 175—1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥规范要求;③注浆参数:浆液压力20～30 MPa，浆液流量60～120 L/min，提升速度 20～50 cm/min，旋转速度20 r/min，注浆管外径 φ42或 φ45，喷嘴孔径φ2.0 ～3.0 mm，喷嘴2 个.

4)质量控制与检验.①钻孔前在防渗轴线按设计孔距一次性测量放样，各分部工程Ⅰ，Ⅱ序孔统一编号，避免错喷，确保地下成墙连续.钻孔时要求泥浆护壁，以便顺利成孔和保证孔壁稳定.钻孔应经常检查钻杆的平直度，钻孔完成后进行孔斜检测，不合格的必须在邻近位置重钻.②旋喷所用浆液主要材料为普通硅酸盐水泥，水泥使用前应作质量鉴定，浆液存放时间不宜超过3 h，作业中应随时检测浆液的比重，发现达不到使用要求的立即停止使用.③喷浆过程中如发生机械故障等原因而导致停机时间较长时，应重新进行高喷作业，复喷长度不小于0.5 m.④喷浆过程施工技术要点:当遇地层中有较大空隙引起不冒浆时，可在有空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续喷射;当遇有邻孔串浆时，可延长间隔孔施工时间;当高压泵力突然变大时，可能为喷嘴堵塞，应立即停喷，提管处理，重新下管高喷时，搭接长度不得小于0.5 m.⑤质量检验:质量检验采用取芯、标准贯入试验等方法，该工程采用钻孔取芯方法进行检查，利用钻孔做注水试验，取芯样做室内试验检测抗压强度、渗透系数及渗透破坏比降等物理力学性能指标，并结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果;质量检验宜在高压喷射注浆结束28 d后进行，检验点数量按孔数的2% ～5%控制，并不少于3点;质量检查不合格的应进行补喷.

2.2 帷幕灌浆

1)帷幕灌浆采用普通硅酸盐水泥.标号425，要求水泥细度为通过80 μm方孔筛的筛余量不大于 5%［4］.

2)帷幕灌浆孔采用回转式钻机或硬质合金钻头钻进.钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10 cm.因故变更孔位时，应征得设计同意.

3)孔斜测量.帷幕灌浆孔应进行孔斜测量［4］，该工程要求孔底偏差小于20 mm，发现偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施.

4)钻孔冲洗.帷幕灌浆孔(段)在灌浆前应进行钻孔冲洗，孔内沉积厚度不得超过20 cm.灌浆孔沿趾板中线布置，孔距选用3 m，单排布置，帷幕灌浆孔分为三序施工［4］.造孔孔深控制在大坝建基面以下3.5 m.

5)采用循环式灌浆方式.灌浆孔的基岩段小于6 m时，可采用全孔1次灌浆法.

6)灌浆压力.初定孔口压力0.3 MPa，具体应通过灌浆试验确定，而后在灌浆施工过程中调整确定，灌浆应尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压.

7)灌浆浆液浓度.应由稀到浓，逐级变换.帷幕灌浆浆液水灰比可采用 5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1 等 7 个比级［4］.开灌水灰比采用 5∶1.

8)帷幕灌浆浆液变换.①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比;②当某一比级浆液的注入量已达300 L以上或灌注时间已达1 h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级;③当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓.

9)灌浆过程.灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理.

10)灌浆结束标准和封孔方法［4］.帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时应在规定的压力下，当注入率不大于0.4 L/min时，继续灌注30 min;或不大于1 L/min时，继续灌注60 min，灌浆可以结束.封孔采用“置换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”.

11)工程质量检查.帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定.帷幕灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%.1个坝段或1个单元工程内，至少应布置1个检查孔.帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位结束14 d后进行.帷幕灌浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆和封孔.

3 结语

水库大坝除险灌浆加固技术措施有许多种，合理确定和不断完善除险加固方案，是保证病险水库除险加固顺利实施和保证处理效果的关键，应针对各工程实际，对具体情况做出具体分析，采取合适的施工技术，从根本上解决问题.该工程采用的灌浆方法及使用的各项技术参数合理可行，工程实施后，连续防渗帷幕体基本形成，达到预期目的.通过福建省水利科学研究所土工实验室钻孔取芯对抗压强度、抗渗能力等性能的试验，并经蓄水至正常高水位95.53 m时，观察原先渗漏处已无明显渗漏现象.实践证明，加固处理措施是有效的，可为相似工程提供借鉴.水库除险加固后，可投入正常运行，发挥灌溉、供水和防洪的功能.

［1］刘按梨.沁后水库大坝安全鉴定大坝安全评价报告［R］.福州:福建省大坝安全管理中心，2008.

［2］郑金通.莆田市沁后水库除险加固工程初步设计报告［R］.莆田:莆田市水利水电勘测设计院，2009.

［3］徐有前.高压喷射灌浆技术在大坝防渗加固中的应用［J］.合肥工业大学学报:自然科学版，2003，26(3):32－34.

［4］水利部水工技术咨询中心.SL 62—94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范［S］.北京:水利电力出版社，1994.

Application of Comprehensive Anti-seepage Technology to the Risk-elimination and Reinforcement of Qinhou Reservoir

LI Tian-hua
(Qiuluxi Hydropower Management Department，Putian Water Resources Bureau，Putian 351131，China)

Combined with the construction practice of risk-elimination and reinforcement of Qinhou Reservoir in Putian city and by analyzing the causes of water leakage in the reservoir，the corresponding risk-eliminating and reinforcing measures were proposed，which reservoir safety problems for years were solved and the seepage control technology would be available for similar projects.

anti-seepage technology;reinforcement;application;Qinhou Reservoir

1002－5634(2011)05－0054－03

2011－06－10

李天华(1974—)，男，福建莆田人，工程师，主要从事水利水电施工管理方面的研究.

(责任编辑:乔翠平)