延安市红庄调蓄水库防渗处理措施浅析

2016-05-15杨慧

陕西水利 2016年3期

关键词：土坝基岩帷幕

杨慧

（延安市地下水工作队陕西延安716000）

延安市红庄调蓄水库防渗处理措施浅析

杨慧

（延安市地下水工作队陕西延安716000）

本文通过工程实例，对红庄调蓄水库渗漏原因及危害进行分析，通过方案比选，提出切实可行的防渗处理措施及施工中特殊情况处理，以期为同类工程提供参考。

水库；渗漏；防渗处理措施

1 概况

红庄调蓄水库位于延安市宝塔区河庄坪镇万庄沟沟口，距延安市区15Km。水库枢纽由均质土坝、放水建筑物、泄洪建筑物组成。大坝于2003年3月开工，2004年12月建成，坝顶高程1036.0m，坝高50m，总库容952.80万m3，属小（Ⅰ）型水库。红庄水库建成以前，延安城市供水水源仅有王瑶水库，为了降低王瑶水库度汛风险和减少库区泥沙淤积，王瑶水库批准的运行模式为每年汛期（7、8月份）敞泄排沙运行，而城市供水不能间断，这和王瑶水库的运行模式相矛盾。为了兼顾王瑶水库安全运行和延安城区持续稳定供水而修建红庄水库。该水库为延安城市供水的辅助水源，承担城市汛期供水和应急供水任务及延安城市防洪安全。

2 水库渗漏原因分析及渗漏量

受客观条件制约，红庄水库安全隐患一直没有得到彻底排除。水库左岸山体比较单薄，岩石出露高且比较破碎，容易形成绕坝渗漏通道。基岩表面强风化带的水平宽度10m-12m，垂直厚度8.0m～25.0m，强风化岩体基本质量级别Ⅴ级，弱风化带上部岩体的基本质量级别Ⅳ级，弱风化带岩体上部有厚约10m～15m的中等透水岩体（透水率q＞5Lu）在水库建设初期，已对该部位实施过灌浆处理。随着水库蓄水位逐渐升高，坝体左岸绕坝渗漏量逐渐增大，在坝后左岸山坡形成两处明显出漏点。右坝肩为黄土覆盖的基岩边坡，坡高大于70m，自然坡面20°～40°，黄土覆盖层厚8m～25m，自然边坡稳定，覆盖层以下的砂页岩上部有厚约10m的强风化岩体，透水率q=26.7lu～30Lu，属中等透水，下部岩体透水率q＜5Lu。

根据渗漏量实测数据，红庄水库蓄水高程1019.0m至1022.0m时，水库各各渗漏点观测值统计如表1。

3 解决水库渗漏的必要性

（1）左坝肩渗漏通道主要位于左肩单薄山梁的卸荷裂隙带，长期渗漏会使裂隙内充填物流失，渗漏量增大；现阶段渗漏位置不能排除基岩与土坝结合部渗漏，长期渗漏极易造成土坝结合面密实度降低，形成集中渗漏通道，且左坝肩下游出渗点位于跛脚上方，距离坝体较近。

（2）右坝肩渗漏主要集中在原状土与坝体土结合部位，长期渗漏会造成渗漏通道延伸贯通，形成管涌危及坝体安全稳定。

（3）红庄调蓄水库属于延安市供水水源的组成部分，目前存水主要来源于延河抽水及王瑶水库调水，长期渗漏造成水资源的严重浪费，使供水效益降低，也不能有效发挥水库的调蓄功能。

（4）上坝公路位于左坝肩上部，公路是库区村民出行唯一道路，坝肩长期渗漏极易造成岸坡滑坡、塌方危及到上坝公路安全通行。

（5）左坝肩渗漏也危机单薄山梁外坡赵家岸居民住宅安全，水库正常蓄水时居民住房背墙及院落多处出现渗水现象，水库水位至1022.0m时渗漏量最大达到68.9m3/d。

因此，根据红庄调蓄水库的重要地位和水库两坝肩渗漏情况及危害分析，进行有效的防渗处理，解决水库渗漏问题十分必要。

4 水库防渗处理的方案比选

由现状渗水出露点位置以及以前灌浆处理经验，初步推断，红庄水库现阶段渗漏主要集中在左坝肩单薄山梁基岩边坡及右坝肩坝体土及原状土结合段。根据本次防渗处理的要求，初步提出以下方案：

（1）防渗墙截渗处理（高压旋喷成墙或机械开槽混凝土成墙）施工成本较高，高压旋喷桩或机械开槽混凝土成墙适宜于砂砾石或土层且必须空库运行，针对基岩段或硬质地层效果不明显，水库现阶段不具备施工条件。

（2）复合土工膜防渗处理仅适宜于坝体及土质边坡，施工期间必须将库水位降至死库容，修筑围堰且必须开挖至隔水层逐层铺设至设计高程，针对高陡边坡及基岩段效果不明显。

（3）粘土截渗墙垂直防渗和粘土斜墙防渗，施工方法和复合土工膜防渗处理基本一样，只是材料变为粘土，该方案土方工程开挖量大，需要的优质粘土多，工期长、粘土的碾压质量难以控制且施工时需大量排水。针对水库现阶段实际情况同样不具备。

（4）帷幕灌浆防渗（基岩帷幕灌浆、土坝充填灌浆）针对陕北沉积岩及土坝防渗处理技术方案是成熟的且在陕北多座病险水库防渗处理中广为应用，处理后基本能达到预期效果。该方案对水库蓄水高程相对其他方案要求较小且施工技术成熟、速度快、工期短，但对施工技术和设备要求较高。

针对以上四种防渗处理的方法从工程技术方面来看，都是可行的，具有良好的防渗效果，并且广泛应用于堤防和水库大坝的加固工程中。但就针对红庄水库而言，渗漏主要集中在左坝肩单薄山梁基岩边坡及右坝肩坝体土及原状土结合段，渗漏地层较为复杂前三种方案难以处理，灌浆方案现场操作简单、可控性强，适宜水库现阶段渗漏问题的处理。

表1 各渗漏点观测值统计表

5 帷幕灌浆防渗处理措施

5.1 灌浆轴线布设

本次灌浆轴线起始点0+000为坝轴线与上坝路外侧交点。

（1）左坝肩平行坝轴线向上、下游各0.75m，设两条帷幕轴线（1-1、2-2），帷幕轴线向单薄山梁分水岭延伸，桩号：0-039.5～0+062.5m、0+038.75～0+063.5m，轴线长度102m，排距1.5m,孔距1.5m，孔深55-88m，帷幕起灌高程1034.00m、下限高程980.00m。

（2）左坝肩上坝路自0+000向上游延伸，设两条帷幕轴线（3-3、4-4），桩号0+000～0+082.5m、0+000～0+081.75m，轴线长度82m、83m，孔距1.5m、排距1.5m，帷幕上限高程1037.2m～1035.4m、下限高程980m。

（3）右坝肩平行坝轴线向上、下游各0.75m，设两条帷幕轴线（5-5、6-6），桩号0+192～0+294m、0+195～0+297m，轴线长度102m，孔距1.5m，排距1.5m，起灌高程基岩面、下限至990.0m，

两条轴线梅花状布孔，孔序之间按三序施灌，检查孔不小于单排孔数的10%，检查孔布设按规范执行。

（4）土坝非灌段充填灌浆

帷幕灌浆单孔灌浆完成以后对坝体护壁管进行扫管清除，土坝段孔距3.0m下注浆管进行充填灌浆，其余孔段用1.6g/cm3泥浆封孔处理。灌浆压力采用0.1、0.2Mpa，相应技术标准参照《土坝坝体灌浆技术规范》执行。

在进行防渗灌浆施工时尽量将库水位降在最低（水位高程1007m），灌浆时有利于浆液吸水固结，保证灌浆质量。

5.2 灌浆过程中的特殊情况处理

（1）防止孔斜：开孔时采取低压慢钻，保证钻孔垂直，然后采用加长钻具的办法进行导正，使孔斜控制在规范要求范围内。

（2）吃浆量较大、压力较小时，采用低压、浓浆、限流、限速、间歇灌浆的办法。

（3）灌浆过程中，因故中断时，采取钻孔冲洗再次进行灌注；因故终断在短时间内无法恢复灌浆时，必须进行扫孔，继续灌注，开灌水灰比不变。

（4）在灌注浓浆时间较长时，达到结束标准后，灌注5：1的稀浆液延续一定时间后再起拔灌浆管。

（5）在灌浆过程中回浆变浓，如灌注5：1的稀浆时，用比重计测得回浆管的比重为1.3 g/cm3～1.5g/cm3时，换用相同水灰比的新浆灌注，效果不明显，且回浆仍然较浓，吃浆量小于5L/min时，继续灌注30min～60min，即可结束灌注。