三洲塘水库坝体防渗处理

李映波

（深圳市盐田区水库及水资源管理中心，广东 深圳 518083）

三洲塘水库坝体防渗处理

李映波

（深圳市盐田区水库及水资源管理中心，广东 深圳 518083）

土坝坝体渗漏是一种安全隐患，如处理不当将直接威胁大坝及下游人民生命财产的安全，因此坝体防渗处理至关重要。通过分析三洲塘水库坝体渗水的成因，按照“上截下排”的防渗处理原则，结合工程实际，选择混凝土防渗墙及高压旋喷的防渗方法妥善处理三洲塘水库坝体渗水问题，保证了大坝安全。

坝体；渗水；上截下排；防渗墙

1 工程概况

三洲塘水库位于深圳盐田黄必村后山顶，属盐田河流域，背靠梅沙尖，南临大鹏湾。水库坝址以上河道长度2.28km，流域面积1.54km2。水库正常蓄水位356.83m，正常库容38.74万m3，原设计总库容54.62万m3，为小（Ⅱ）型水库，水库原设计洪水标准为30a一遇，原校核洪水标准为500a一遇。水库主要建筑物包括主坝、一主一副两座溢洪道和输水涵管。主坝为均质土坝，坝顶高程为360.4m，最大坝高15m，坝顶面宽5.5m，坝顶长158m，坝顶设高1.0m防浪墙；上游坝坡段采用混凝土护坡，坝坡坡比1∶2.6；下游坝坡采用草皮护坡。本次除险加固主要内容是坝体防渗处理、迎水坡混凝土护坡裂缝修补及排水堎体修复。

2 坝体渗水情况及成因

三洲塘水库建于1971年，建成初期运行较正常，20世纪90年代坝体渗水逐渐增大，90年代末期主管部门对其坝体进行过灌浆处理，处理后渗水情况有所好转，但最近几年在坝后坡脚中段有两处渗漏点，且渗水量较大，渗水量随水位升降而增减，经过专家多方分析，认为三洲塘水库出现渗水的主要原因可归纳为4点：

（1）坝体填筑质量不好。三洲塘水库建于1971年，由于当时的技术及监控水平较低，缺少必要的质量监测和控制手段，致使压实强度不够，或是碾压层面处理不好，水平向渗透系数大于垂直向渗透系数，导致坝体浸润线高于设计浸润线，渗水从下游坡溢出。

（2）排水棱体施工质量差或堵塞失效，浸润线抬高，渗水从排水棱之上坡面溢出。

（3）坝体土层主要为花岗岩全风化土填筑而成，为砂砾质粘性土，干－湿，松散－稍密状，含较多强风化岩块，且坝体单薄，无法有效截渗，形成渗水通道。

（4）坝体内存在隐患（如裂缝、白蚁窝、树根等），一旦水位涨高，渗水就会在隐患处集中流出。

3 坝体防渗处理

对于土坝坝体渗水的防渗处理，总的原则是“上截下排”。三洲塘水库坝体防渗采用两种“上截”的工程措施：①修补迎水坡混凝土护坡的裂缝；②沿坝轴线设置混凝土防渗墙，通过这两种“上截”的工程措施封堵渗水入口，防止库水渗入，提高坝体与坝基的防渗能力。三洲塘水库坝体防渗“下排”工程措施就是修复排水堎体，通过反滤导渗排水设施，保持坝体和坝基的渗透稳定。

4 塑性混凝土防渗墙

工程设计考虑到混凝土的弹性模量与坝基差别很大，对于土坝中的混凝土防渗墙由于坝基的沉陷和变位，会使防渗墙顶部受到很大压力，侧面受到很大摩擦力，所引起防渗墙内的应力和变形比设计值高很多，导致墙体产生裂缝，防渗作用将降低。因此采用了塑性混凝土材料作墙体材料。塑性混凝土掺加较多的膨润土、粘土等材料并且水泥用量较少，其强度和弹性模量都很低，极限变形大，抗裂性能好，且塑性混凝土的防渗效果和拌和物的和易性均能较好地满足工程需要。其物理力学性能指标如下：拌和物密度为2～2.2t/m3，28d抗压强度为1～5MPa，初始弹性模量小于1000MPa，极限应变值0.33%～0.7%，渗透系数不大于1×10-9cm/s。

5 施工工艺

混凝土防渗墙用钻孔、挖槽机械成槽，以泥浆护壁，用导管浇筑混凝土。

5.1 总体布局

三洲塘水库主坝防渗墙沿坝轴线布置，主坝防渗墙顶高程设计为360.40 m，墙厚0.6 m，主坝防渗墙深入相对不透水层以下1.0 m。防渗墙造槽时要避开输水涵管，在坝下输水涵管两侧预留缺口造灌浆孔，利用高压旋喷设备将涵管浆砌石挡墙及涵管两侧基础以下岩层冲散，喷水泥浆形成高喷墙与混凝土防渗墙连成完整的防渗体系。

5.2 导向槽和施工平台

导向槽中心线与防渗墙中心线一致，主要起支撑上部孔壁及造孔浇筑的导向作用。导向槽采用厚度0.2m的C25钢筋混凝土墙，槽净宽0.75m，深1.5m，内侧每隔1m加设上、下2道木支撑，防止导向槽位移和变形。在防渗墙中心线向坝后方向原有2.375m坝宽，再往坝后坡方向用袋装土压实堆砌出宽5.1m施工平台，平台末端按1∶1坡比堆砌，靠坝后坡侧平台砖砌宽0.8m排水沟，既满足施工平台的要求，又方便人员及车辆的通行，且节约施工平台成本。

5.3 槽段划分及孔位确定

首先根据防渗墙的总长度及深度考虑划分槽段。三洲塘水库每7m为1个槽孔段，跳槽施工，防渗墙轴线总长173m，计划划分25个槽段，最后1个槽段长为5m，导向槽做好以后，用隔泥板将每个槽段分隔开，用粘土将导向槽填满，然后测定防渗墙轴线，并在导向槽两端固定记号，测定各孔的位置（主孔和副孔），并用红油漆标在导向槽的下游侧，便于以后施工和确定孔位。

5.3.1 单元槽段划分

防渗墙是由多个单元槽段套接而成，一般分两期，即划分一期槽孔和二期槽孔，每个槽段长7m，即5个主孔4个副孔（见图1）。

图1 防渗墙7m槽段主副孔布置

5.3.2 主、副孔划分

主孔为Ⅰ序孔，孔径0.6m，采用冲击钻造孔；副孔为Ⅱ序孔，采用劈打成槽。

5.4 造孔

因本工程地质条件及工程要求的特殊性，结合以往的施工经验，选用CZ－22型冲击钻钻进成槽的施工工艺，同时结合实际施工情况，采用反循环泵清渣清淤。采用CZ-22型冲击钻机造孔，每台钻机配置1个空心钻头和2个十字钻头，计划共选用6台造孔，分3个机组，分三班分序、分段、同向同时作业。

首先铺设好钻机道轨平台，再安装移动台车，台车上固定冲击钻。造孔前调整钻机，使钻头垂直对准孔位。整个防渗墙划分为25个槽段，分二期造孔。单号槽为一期槽孔，双号槽为二期槽孔。每个槽孔划分为5个主孔，4个副孔，施工顺序是先打一期槽孔，在一期槽孔内先打主孔，后打副孔，最后劈小墙。在造孔过程中，孔内泥浆面始终保持在导墙顶面下0.3～0.5m,严防塌孔。相邻两个一期槽孔浇筑完混凝土12h后，立刻钻凿（钻凿法）一期槽孔和二期槽孔的接头孔，再打二期槽孔（见图2）。

图2 防渗墙钻凿法施工示意图

5.5 泥浆护壁

施工中为防止槽孔坍塌，保持孔壁稳定，应采取泥浆护壁措施。泥浆材料通常为粘土或膨润土，要求泥浆有适宜的密度、良好的流动性和稳定性。护壁泥浆的主要技术为：密度1.1～1.2g/cm3，静切力2～5Pa/min，含砂率≤5%，失水性10～20mL/30min，黏度≤30s，稳定性指标≤0.3，胶体率≥96，pH值7～9。护壁泥浆采用搅拌机进行搅拌，泥浆制成后通过20目的筛网放入储浆池中备用。

5.6 清孔换浆

造孔达到设计要求后，采用抽筒抽渣法和反循环泵吸渣法进行清孔换浆。孔底泥检查按SL174—96规范规定，清孔换浆1h后，孔底淤泥厚度的检查一般采用钢制测锥和测饼进行检查，锥与饼测差即为淤泥厚度，厚度≤10 cm；清孔换浆后，孔内泥浆的密度≤1.2g/cm3，黏度≤30 s，含砂量≤5%。清孔换浆合格后，方可进行塑性混凝土浇筑。

5.7 塑性混凝土浇筑

其浇筑程序为：配置导管→安置导管→浇筑。

本工程选配3套Ф258mm无缝钢管作为混凝土浇筑导管，根据槽孔的孔深确定导管长度。

在已验收的槽孔内均匀布设3根导管，使导管下端距孔底0.2m，把导管固定在槽孔口，上部安置接料漏斗，并将隔离球放入导管内。导管连接与密封必须可靠，一般在导管顶部设置数节长度为0.3～1.0m的短管。

浇筑时先注入水泥砂浆，随即浇入足够量的混凝土，确保挤出隔离球，并埋住导管底部。同一槽段浇筑应连续作业，保持导管下口埋在混凝土内1.5m以上，且小于等于9m。同一槽孔内混凝土面应均匀上升，上升速度大于等于2m/h，同一上升面各点高差控制在0.5m以内。在浇筑过程中，设专人记录，且在浇筑全过程中，至少每隔30min测量一次槽孔内混凝土深度，绘制出混凝土面上升曲线图，以便于指导整个混凝土浇筑施工及导管拆卸。当混凝土面上升距孔口1.0m左右，浇筑困难时，可增用砂浆泵抽排泥浆，以便浇筑顺利进行。混凝土终浇顶面应高于导向槽底部0.5m，待成墙后用风镐凿至设计墙顶高程360.40m。

5.8 接头处理

接头孔处理是整个施工的核心，直接关系到施工质量。一期槽孔混凝土浇筑完12 h后，在其两端主孔位置各重钻一孔，即劈打一期槽孔和二期槽孔的接头孔，二期槽孔清孔换浆结束前，宜用钢丝刷子钻头分段刷洗接头混凝土孔壁上的泥浆，刷至钢丝刷钻头基本不带泥屑，孔底淤积不再增加，方可进行混凝土浇筑。

5.9 防渗墙施工特殊问题处理

5.9.1 孤石或漂石处理

若地层中存在有大的孤石或漂石，埋藏较浅时，使用重锥击碎，或先在漂石上打孔然后击碎；若埋藏较深则用水下定向聚能爆破或水下钻孔预爆等方法将孤石炸碎，再用冲击钻机往下钻进的方法进行处理。

5.9.2 塌孔处理

施工中遇塌孔，可以采用粘土回填槽孔至塌孔位置以上1.5m，用冲击钻机带重锤击实，挤密孔壁。若塌孔严重可采用导管法回填灌注低标号塑性混凝土，待凝固具有一定强度后重新造孔。

5.9.3 导管异常处理

混凝土浇筑过程中导管堵塞、拔脱或漏浆需要重新下设时，应将导管全部拔出冲洗，并重新下设，用小抽筒抽净导管内泥浆继续浇筑，继续浇筑前必须核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的安全插入深度。

6 结语

三洲塘水库采用塑性混凝土防渗墙，因其弹性模量低,极限应变大，使得墙体在荷载作用下，墙内应力和变形都很低，有效提高墙体的安全性、耐久性、防渗性，且施工方便，节约水泥，降低工程成本，较刚性混凝土在力学特性上具有显著优点，因此具有广阔的发展前景。

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［4］周晖，韩新华.塑性混凝土防渗墙施工技术的探讨［J］.浙江水利科技，2004（2）.

Seepage Treatment of Sanzhoutang Reservoir Dam

LI Ying-bo
(Yantian District,Shenzhen Reservoir and Water Management，Shenzhen518083,China)

Sanzhoutang dam seepage is a security risk,such as improper handling will be a direct threat to the dam and downstream of life and property security,so essential to the dam seepage.By analyzing the three causes of dam seepage,according to"the lower the cut-off"of seepage principles,combined with engineering practice,the choice of concrete cutoff wall and the high pressure jet grouting method was properly handled the seepage of Sanzhoutang Dam and ensured the dam and downstream safety of lives and property.

dam；seepage； cut-off of water upstream； downstream drainage； cutoff wall

TV543.8

B

1672-9900（2011）03-0082-03

2011-03-16

李映波（1978—），男（汉族），广东梅州人，工程师，主要从事水利工程建设和管理工作，（Tel）13713599801。