结合实际分析病险水库设计及渗漏处理的相关问题

罗冬梅，杨代璇

(1.黔东南州水利局，贵州黔东南州556000;2.黔东南州水利水电勘察设计院，黔东南州556000)

结合实际分析病险水库设计及渗漏处理的相关问题

罗冬梅1，杨代璇2

(1.黔东南州水利局，贵州黔东南州556000;2.黔东南州水利水电勘察设计院，黔东南州556000)

随着社会的发展，国家对水利事业投入更多的关注，相关病险库水库的治理得到了进一步的重视，对于病险水库的治理理念逐渐提升。在水利工程中，大坝的设计和渗漏处理是工程的关键，也是保障工程最终顺利投入使用的重要前提，因此设计工作必须对设计人员进行严格要求，无论是在专业知识上和设计经验上。主要是结合水库大坝除险加固设计的相关问题进行分析探讨，并提出其渗漏处理的相关方法。

水工建筑;大坝设计;渗漏处理;分析;探讨

1 工程概况

水库位于县东南部，坝址距最近的乡2 km，河谷形状呈“V”型，两岸坡度在36°～40°之间。工程枢纽由均质土坝、岸坡开敞式溢洪道、坝体放水涵洞组成。该工程总库容213万m3(其中兴利库容162万m3，死库容6万m3)，是一座主要以农业灌溉为主(灌溉面积233.33 hm2)，兼有乡村防洪、供水、水产养殖等综合效益的小(1)型水利工程。通过相关的数据及报告，对本次工程设计做出下列措施及方案。

2 大坝坝坡及坝顶设计

2.1 坝顶构造设计

复核坝顶高程高于原坝顶高程，加上现状坝顶高程的安全超高不能满足规范安全超高要求，本次设计决定采用增设防浪墙来满足坝顶高程的要求，原坝顶高程543.79 m。铺设0.2 m泥结碎石，并碾压密实，坝顶高程为544.00 m，防浪墙高1.2 m，墙顶高程为545.20。防浪墙厚0.3 m，钢筋混凝土结构，分缝长度为15 m，沥青砂浆填缝。坝顶采用0.2 m厚泥结石路面，单面排水，坡度2%，倾向下游。坝顶除除加固大样图见图1。

图1 坝顶除险加固大样图

2.2 大坝坝坡排水设计

下游采用草皮护坡，为避免雨水漫流冲刷坝坡，加固和完善下游坝坡排水设施。原下游坝面只设沿坝坡周边的纵向排水沟和排水棱体顶部的水平排水沟，下游坝坡的马道都未设排水设施，暴雨时造成坝面局部冲刷严重，需增设马道水平排水沟，以便集中排除坝面集水，断面尺寸0.3 m×0.3 m。另对已设沿坝坡周边的纵向排水沟和排水棱体顶部的水平排水沟，由于沉降变形开裂，作混凝土置换加固处理，纵、横排水沟相互连通。

3 大坝防渗加固设计

3.1 防渗方案选择

水库始建于1974年，建坝过程中清基未清到基岩。当时施工工艺、施工方法等落后造成土坝碾压不密实、均匀，大坝坝体渗透系数为6.77×10-4cm/s，大于《碾压式土石坝设计规范(SL 274—2001)中关于均质坝渗透系数≤1×10-4cm/s的要求。大坝经多年运行后沿建坝基结合面形成了漏水通道。右坝肩风化层及白云岩裂隙形成渗水通道，向下游渗水，形成右坝肩的绕坝渗漏。水库沿中等透水带产生坝基渗漏和绕坝渗漏。渗漏出水点主要分布在坝脚一带，当库水位为537.6 m时，渗漏量为22.1 L/s，坝面凸凹现象均为坝体渗漏引起的变形，也说明坝体渗漏是严重的，且渗漏量有加大的趋势，可见大坝已存在因渗漏导致的严重不安全隐患，影响大坝安全运行。

由于土工膜防渗方案目前技术较成熟，效果较可靠，并有类似工程的成功经验。经综合分析比较，本次设计推荐采用土工膜防渗方案。

上游全部清除坝面原护坡风化块体，并碾压密实沿修整后的坝周边开挖趾槽至较完整基岩，然后浇筑C15混凝土趾墙，趾墙断面≥1.5 m×2 m(视实际开挖基础深度而定)，趾墙浇筑预留土工膜嵌槽，分二期浇筑。在修整后的坝面铺0.1 m厚的细砂垫层，然后平铺“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保护层，其上再用混凝土预制块护面。土工膜与周边的趾墙和防浪墙咬接嵌固。

3.2 土工膜防渗设计

土工膜采用“二布一膜”土工复合材料，要求膜采用聚氯乙烯(PVC)，膜厚0.6 mm，两侧土工织物为500 g/m2。先将土工膜与嵌槽一期混凝土相接，并将土工膜延长回折3次，随后浇筑趾墙二期混凝土。

在修整后的坝面铺0.1 m厚的细砂土垫层，然后平铺“二布一膜”，膜上用20 cm厚中砂保护层，其上再用混凝土预制块护面。

在坝坡上沿坝轴线方向设3道防滑键槽，键槽尺寸110 cm×60 cm，将土工膜埋入槽内，用C15混凝土预制块作压枕。

土工膜的施工工艺及要求按《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290—98)执行。大坝横剖面图见图2。

图2 大坝横剖面图

4 坝基、坝肩及库区的渗漏处理

4.1 坝基(肩)渗漏处理

根据工程经验，水库经过多年运行，坝前淤积较严重，加上死水位较高，水库很难放空，使得坝踵的截水墙施工难度大。临时工程费较高，为此，设计针对坝踵的截水墙作出上墙下幕”方案设计，沿上游迎水面坝坡528.5 m高程位置截水墙与基岩之间土体利用高压摆喷设防渗墙。

“上墙下幕”方案设计:鉴于库内淤积较严重，开挖方量较大，且基坑开挖控制不好易引起上游坝坡失稳。建议采用“上墙下幕”的方法处理上游坡脚处防渗帷幕。

具体为:在上游坝坡528.5 m高程处设平行于坝轴线的截水墙(浅开挖)。对截水墙与基岩之间土体采用高压摆喷施工工艺修建防渗墙，再在防渗墙下进行单排孔法的帷幕灌浆。对于整个防渗体系则为:528.5 m高程处的“上墙下幕”接该高程以上坝面土工膜，两岸坝趾处建截水墙及防渗帷幕，然后向两岸延伸。

4.2 截水墙“上墙下幕”的施工工艺设计

4.2.1 “上墙”

在截水墙下与基岩之间土体利用高压摆喷设防渗墙。暂定以下设计参数，具体施工前应对528.5 m前后坝土取样作土工试验及作原位测试，以便确定坝土抗剪参数，结合坝土抗剪参数作现场摆喷试验，最终合理确定灌浆参数。

1)摆喷墙为折线结构，孔(桩)深以进入基岩0.5 m为控制，共计77孔(桩)，孔(桩)深按17.3 m(其中穿过混凝土0.5 m)计，防渗面积 62 m ×16.8 m=1 041.6 m2。

2)设计参数:三重管，桩经 D≥1.0 m，桩距 L=0.8 m，折角25°，摆角 30°(± 15°)，搭接长度≥20 cm，防渗墙厚度≥15～30 cm，平均厚度20 cm。

3)浆材及配比:P.O32.5以上等级普通硅酸盐水泥，纯水泥浆，水灰比(0.6 ～0.7)∶1，比重1.6 ～1.7，地下水较丰富时掺2%～3%的水玻璃。

4)防渗墙范围:高于死水位高程处，在290 m位置长110 m，高10.5 m(嵌入基岩0.5 m)。

5)检查:采用注水试验，渗透系数＜10-6cm/s合格，取样作土工试验(特别是作渗透试验)，取芯作立方体抗压试验，开挖试坑检查。

4.2.2 “下幕”及两岸截流墙帷幕灌浆

“下幕”指“上墙”下的帷幕灌浆，上墙施工完28 d后，沿上墙布设一排帷幕孔，穿过“上墙”进入基岩15 m，对基岩进行帷幕灌浆处理。

帷幕灌浆施工工艺如下:

1)防渗帷幕线沿上游坝坡528.5 m高程处布设然后向两岸沿伸。

2)帷幕灌浆孔为单排孔，以q＜5 Lu为帷幕下限，孔深按15 m计。灌浆孔共计62个，总进尺1 382.4 m，有效进尺919.2 m(基岩段)，无效进尺 463.2 m。

3)帷幕灌浆钻孔位置与设计位置的偏差≤10 cm，钻孔口径≥75 mm，钻孔孔底最大允许偏差值≤0.5 m。分3序次钻孔，1序次孔距12 m，2序次孔距6 m，3序次孔距3 m，采用金刚石钻头钻进，并一次成孔。

4)采用自下而上分段的孔底循环灌浆，灌段长一般为5～6 m，基岩完整或拴不死时可适当增长，但应≤8 m。灌浆压力:0.2～0.5 MPa。采用纯水泥浆灌注，吸浆量特大时经设计认可，在监理的控制下适当加砂。

4.3 库区渗漏及处理

水库两岸山体高而雄厚，地下水丰富，且出露点较高，为地下水补给库水，区内地层无断层切割破坏，完整性好。并经长期蓄水观察水库不存在向邻谷渗漏问题，成库条件好。为使库区稳定，应对表面进行植被恢复，种植根系发达的草种或乔木，同时对整个库周进行种树、种草，保持水土，稳定库岸。

5 结语

在水利工程中，大坝的设计和渗漏处理是工程的关键，也是保障工程最终顺利投入使用的重要前提，因此设计工作必须对设计人员进行严格要求，无论是在专业知识上和设计经验上。所以设计人员们应该不断地提升自己地专业知识，并结合实际情况进行分析探讨，从而更好地做好这项工作。

［1］中华人民共和国水利部.SL 189—96小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则［S］.北京:中国水利水电出版社，1997:39-40.

［2］史鹏，焦凤磊.中小型病险水库的现状及除险加固措施［J］.现代农业科技，2008(12):70-71.

［3］尹红莲.堤坝防渗技术试验研究［D］.南京:河海大学，2004:98-99.

［4］牛运光.病险水库加固实例［M］.北京:中国水利水电出版社，2000:50.

TV641.2

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1007-7596(2012)09-0079-02

2012-09-11

罗冬梅(1973-)，女，贵州镇远人，工程师，从事水工设计方面工作;杨代璇(1977-)，女，贵州镇远人，工程师，从事水工设计方面工作。