参窝水库坝体帷幕灌浆设计和效果分析

孔令柱 ，隋丽君

（辽宁省参窝水库管理局，辽宁 辽阳111000）

1 概 况

参窝水库位于辽宁省辽阳市境内的太子河干流上，水库控制流域面积6175 km2，是集防洪、灌溉，结合工农业用水发电于一体的大Ⅱ型综合利用水利枢纽工程，按百年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，最大库容7.91亿m3。

2 灌浆前坝基防渗帷幕状况

从参窝坝区工程地质可知，坝址区为古老变质岩，坝基主要由含团块变粒岩、石英变粒岩及黑云母变粒岩组成。坝基开挖到弱风化岩层面，发现断层35条，可见断层宽度5～180 cm，延伸长度10～200 m不等。为减小坝基扬压力，使坝基面渗透压力和坝基渗漏量降至允许值以内，采用了灌浆帷幕和坝基排水相结合的方式。在桩号0’+04.8 m处设深15 m的垂直防渗帷幕一道。在灌浆廊道内桩号为0’+05.1 m处共设98个深12 m、向下游倾斜15°角的主排水孔；在排水廊道内桩号为0’+024.2 m处共设51个深9 m的副排水孔；在坝基与基岩接触面水平间隔9 m左右用三角槽设坝基排水管。坝体及坝基内渗水最终汇集到4个集水井中，用水泵抽排到下游坝外。

为观测坝基扬压力，在3号、5号、17号、23号、25号坝段的5个横向廊道内各布置了1个观测断面。经对观测资料的分析，3号坝段和25号坝段的观测点的水位与上游库水位同步，且扬压力数值大，扬压力折减系数值α大于0.3，说明这两个坝段的灌浆帷幕效果大部分失效；5号、17号、23号坝段扬压力观测断面各测点的水位变化比库水位变化滞后25～28 d，且这些部位的扬压力数值小，扬压力折减系数α小于0.3，说明这些坝段的基础灌浆帷幕还在起一定的作用。

3 帷幕灌浆和排水设计

通过对扬压力观测数据分析和扬压力系数及坝体稳定计算的结果，并借鉴原有的帷幕灌浆设计及其产生的效果，考虑灌浆帷幕及排水的共同作用，对参窝水库坝基帷幕灌浆做如下设计：

防渗标准：透水率 q≤0.03 L/(min·m·m)；

扬压力折减系数α≤0.3。

灌浆范围：整个坝基；原因：其一，距上次帷幕灌浆已有20年的时间，帷幕中的氧化钙可能析出，导致帷幕效果减弱。其二，参窝水库管理局对河床段设有扬压力观测面的其余坝段进行了人工观测，发现孔内水位值高，扬压力值大。

帷幕中心线：坝轴线下游4.8 m（即原帷幕中心线）。帷幕孔排数：单排孔。

孔距：岸坡坝段2号、3号、4号、24号、25号、26号、共6个坝段孔距为1.5 m；（考虑到设置了观测断面的3号和25号坝段出现了扬压力折减系数大于设计值0.3的情况，并且此两个坝段出现了拉应力，所以对这两个坝段的布孔加密，以加强帷幕灌浆的效果。而2号、4号、24号、26号坝段虽然没有设置观测断面，但他们都是岸坡坝段，并且分别和3号、25号坝段相邻，所以不能确定这四个坝段的扬压力折减系数在允许范围内，而不出现拉应力，因此需要对这四个坝段的灌浆帷幕一并进行加强）。其余坝段孔距设置为2 m。

孔深：1号坝段孔深为基岩下10 m；2～30号坝段孔深为基岩下15 m；31号坝段孔深为基岩下8 m。

经过现场勘查，水库40多年的运行，排水孔孔内有基岩分泌物和泥沙沉积，而且重新灌浆会堵塞原有的排水孔，使其不能达到正常的排水效果，因此需要对原有的排水孔进行重新扫孔及冲洗工作。

参窝水库廊道内布置了5个横向扬压力观测断面，无纵向观测项目，根据实际情况，在设计时经过专家组研究，为全面监测大坝的坝基渗水情况，及时发现坝基帷幕出现的问题，需要对坝基设置一纵向扬压力观测断面，根据实际情况每个坝段设一个观测点，共增加18个扬压力观测点。

4 施工及完成的工程量

2011年9月25日至2012年1月17日，完成了参窝水库坝基帷幕灌浆工程，帷幕灌浆部位包括左、右岸坝上灌浆，左、右岸坝肩地段观测廊道灌浆、河床段灌浆廊道部位灌浆；排水孔疏通、新增扬压力孔钻进与孔内测压管安装。

5 灌浆效果分析

5.1 灌浆资料整理的依据

该本工程帷幕灌浆资料依据（SL62-94）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，并参照（DL/T 5148-2001）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》中相关要求整理。

5.2 帷幕灌浆的结论

经过对该工程压水试验和单位注灰量资料整理，得出以下主要结论：

1）混凝土与基岩接触段（帷幕灌浆第1段，段长2 m）透水性大，基岩面2 m以下基岩平均透水率呈减小的趋势。

2）各次序孔第一段平均单位注灰量为125.08 kg/m，其余各段平均单位注灰量为37.27 kg/m。

各次序孔单位注浆量基本符合分序加密灌浆规律，呈分序递减的趋势。

5.3 扬压力系数灌浆前后变化情况

根据已有的多年3号、5号、17号、23号、25号坝段各测点扬压力观测资料分析，得出结论如下：

1）右岸坝肩3号坝段灌浆后扬压力测值过呈动态变化，比较这次灌浆前整体趋势略有小幅下降，3个观测点扬压力折减系数α均大于0.3。

2）5号坝段灌浆后扬压力测值过程动态变化，比较灌浆前整体趋势略有小幅下降，4个观测点扬压力折减系数α均小于0.3，其中1号观测点（临近上游侧）下降较多。

3）17号坝段灌浆后扬压力测值过程动态变化，比较灌浆前变幅极小，4个观测点扬压力折减系数α均小于0.1。

4）23号坝段灌浆后扬压力测值过程动态变化，比较灌浆前整体呈下降趋势，4个观测点扬压力折减系数α均小于0.13，其中1号观测点（临近上游侧）灌浆后扬压力值为零。

5）左岸坝肩25号坝段灌浆后段扬压力测值过程动态变化，比较灌浆前扬压力折减系数有升有降，4个观测点扬压力折减系数α均大于0.3。

6 结 语

按照这次坝基补强帷幕灌浆和排水设计，坝基帷幕补强灌浆施工和排水孔施工质量满足设计要求，灌浆成果符合分序加密灌浆的规律，有效地降低了坝基的渗漏量，有效解决廊道扬压力值偏高和部分扬压力管串通、排水管淤积的问题。经观测坝基扬压力总体上呈平稳下降趋势。