燃灯寺水库大坝防渗处理方案优选

丁　珺

(凤阳县燃灯寺水库管理处，安徽 滁州 233100)



燃灯寺水库大坝防渗处理方案优选

丁珺

(凤阳县燃灯寺水库管理处，安徽 滁州 233100)

文章就燃灯寺水库大坝工程大坝坝身和坝基存在渗漏问题和大坝防渗范围进行了深入分析，通过大坝坝身和坝基防渗方案比较、防渗方案技术经济比较，就大坝防渗方案而言，认为黏土井柱防渗墙设计为最优防渗处理方案。

高喷防渗墙加黏土井柱；坝身；坝基；方案

1　燃灯寺水库大坝工程概述

凤阳县燃灯寺水库位于淮河流域左岸支流小溪河上游，距京沪铁路9.0 km。集水面积173 km2，总库容9020万m3，是一座以灌溉、滞洪、养殖等综合利用为主的重点中型水库。工程1958年动工，经1967年、1976年和1986年三次续建加固，于1989年建成现状规模。枢纽工程由土坝、泄洪闸、东西灌溉涵洞、非常溢洪道等建筑物组成。

燃灯水库土坝为均质坝，坝顶长度为1360.0 m，坝顶高程47.5 m，防浪墙顶高程第一道为46.2 m，第二道为48.7 m，为浆砌块石结构。坝顶为小断面加高，宽6.0 m；浆砌石路肩，泥结碎石坝面；迎水坡为干砌块石护坡，背水坡为草皮护坡；大坝最大高度25.5 m。大坝上游坡高程37.5 m以下坡度为1：3.5，37.5 m处设一宽3.0 m的平台，37.5 m以上坡度为1∶3.0，干砌块石护至坝顶。大坝下游老河槽段，分别在39.0 m和35.0 m有3.0 m宽平台。39.0 m平台以上坡度1∶2.75，39.0 m高程平台以下坡度1∶3.5，35.0 m高程平台以下坡度1∶3.0。大坝下游台地段，39.0 m高程有3.0 m宽平台。39.0 m高程平台以上坡度1∶2.75，39.0 m高程平台以下坡度1∶3.5。下游老河槽段贴坡反滤体桩号为0+950～1+050，高程29.0～35.0 m。

2　大坝防渗处理方案选择

2.1大坝坝身和坝基存在渗漏问题

坝体清基不彻底，老河槽段的坝基存在淤泥质重粉质壤土。坝基存在中细砂夹粉质壤土，渗透系数10-3cm/s，为透水层，存在贯穿上下游的通道。坝体填筑质量差，坝身存在水中倒土区和未经压实的堆虚土区(河槽段坝体高程39.0～41.0 m，台地段高程39.0～40.0 m)。土料中含有砾石、植物根茎等杂物，含水量过大。砾石粒径超过10～15 cm，且发生粗料集中架空现象，坝体填筑干容重未达到设计及规范要求，土坝稳定计算表明：上游坝，在抗震和非抗震条件下都满足规范要求。下游坝坡，在非抗震计算条件下满足规范要求，在抗震计算条件下不满足要求。土坝渗流分析表明：①坝体水平向渗透性远大于竖向渗透性，坝体各向异性程度严重，远远超过了碾压式土石坝的正常范围，证实了坝体碾压质量差，存在水平向透水层。②根据观测资料与有限元计算推算到未来高水位运行时，坝后都会产生大范围的散浸，影响大坝的正常运用，并对大坝安全构成威胁[1]。

由于上述问题的存在，必须对大坝坝基、坝身的防渗进行加固。

2.2大坝防渗范围分析

坝基防渗范围：根据钻探成果，中细砂夹粉质壤土的范围为0+352～0+889；淤泥质粉质壤土的范围为0+412～1+000。因而截断中细砂夹粉质壤土层和淤泥质粉质壤土层的范围为0+350～1+000，共650 m。底部防渗进入基础泥质粉砂岩0.5 m，底部高程21.74～23.4 m，顶部高程33.0 m。

坝身防渗范围：根据现场检查的渗漏范围，0+00～0+150、0+510～0+860、1+050～1+150，以及老河槽段，渗漏范围约800 m。由于坝身填土质量差，全坝段都须要进行防渗处理，但可以根据渗漏及坝身高低情况采用不同的防渗加固措施。

结合坝基的防渗范围，在坝高较高段，把坝身和坝基的防渗统一考虑，大坝的坝基防渗范围为0+350～1+000，共650 m。在此范围坝身和坝基统一考虑加固方案，其余范围的坝身防渗单独考虑[2]。

2.3建立大坝坝身和坝基防渗方案

根据目前所能掌握的资料及国内所采用的防渗措施，结合燃灯寺水库坝身及坝基的实际情况，提出大坝坝身和坝基防渗措施3个方案进行比较。

方案1:高喷防渗墙方案。

高喷防渗墙有高压旋喷和高压摆喷，高压旋喷和高压摆喷在本工程中都可以运用。由于摆喷喷嘴处较薄，根据此防渗要求的厚度，须布置双排，工序较多，本方案采用单孔高压旋喷。但旋喷墙须要控制好孔的倾斜率，保证旋喷孔底部有较好的搭接。

该方案在坝轴线上游坝身和坝基均采用，由于孔深在25.0 m左右，高压喷射灌浆防渗墙，结构形式采用单孔旋喷。墙顶部高程到45.5 m，底部穿过砂砾石层深入基岩0.5 m。底部高程21.74～23.4 m不等，高喷范围0+350～1+000，孔距1.0 m。高喷防渗墙是利用高喷机械直接钻入基岩破碎带，进行高喷灌浆。其优点，高压喷射灌浆是在地基应力不释放的情况下实施完成，形成的防渗体。帷幕其弹模为10-3MPa，能适应土体的变形。与原地层结合紧密，施工时无须降低库水位，防渗效果较好。已在大坝加固中广泛使用，最大孔深已达80.0 m。

方案2:高喷防渗墙加黏土井柱方案。

本方案是在坝顶轴线附近，自45.5～33.0 m高程做黏土井柱防渗心墙，33.0 m高程以下至基岩采用高喷灌浆，顶部伸入防渗黏土井柱心墙1.0 m，底部伸入基岩0.5 m。

高喷防渗墙加黏土井柱通过冲抓锥造孔，形成直井后回填黏土且夯实，以形成一道连续黏土心墙，并对井孔壁周围的土体压实，达到防渗的目的。

方案3:高喷防渗墙加劈裂灌浆方案。

本方案是在坝顶轴线附近33.0 m高程以下至基岩做高压喷射灌浆防渗墙，墙体穿过坝身、坝基中细砂夹粉质壤土层，底部伸入基岩0.5 m，33.0 m高程以上做劈裂灌浆防渗处理，高程到45.5 m。

以上3种方案，高喷防渗帷幕、黏土井柱防渗、劈裂灌浆防渗在施工上都有许多成功的经验，技术上都是可行的，只是在对于本工程时，施工条件、施工工序、施工周期、施工难度及施工成本及使用寿命上存在差别[3]。现对上述3个方案做进一步的技术经济比较。

2.4 防渗方案技术经济比较

大坝防渗方案有3种：高喷防渗墙方案(方案1)，高喷防渗墙加黏土井柱方案(方案2)，高喷防渗墙加劈裂灌浆方案(方案3)。须根据其优缺点和技术经济比较选择最佳方案，见表1。

表1　防渗方案技术经济比较

方案1,施工程序多，接头容易偏斜，通过实践证明容易把坝身劈开，对坝下游坡稳定不利，施工质量不易保证；但施工工序少，速度快，不受库水位的影响。

方案2，坝基防渗高喷防渗墙可以很好地解决渗漏问题，已为多项工程所证实。用黏土井柱解决坝身防渗，直观可靠，施工质量容易控制。该方法在滁州市沙河集水库运用，具有成功的施工经验，防渗效果明显，只要施工时控制库水位，避免塌孔，施工质量是容易保证的。

方案3，投资较省，施工简单，但黏土灌浆浆液淅水固结时间较长，防渗可靠性差。对均质坝进行灌浆，在灌浆前几年，防渗效果较好，但几年之后，原来渗漏和潮湿的地方，仍然出现渗漏。

综合比较，采用方案2较为合理[5]。

3　黏土井柱防渗墙设计

(1)黏土井柱底高程复核。黏土井柱底高程做得太低，不仅增大施工难度，而且会引起底部土层的渗透破坏，必须复核井柱底高程。核算时，井柱防渗墙允许的渗透坡降，取6(黏土允许值为6)。井柱施工时，上游水位控制在39.0 m，井柱底高程33.0 m，水位差6.0 m，当水位39.0 m时，坝坡到井柱的距离为24.0 m。则渗透坡降为4.0，小于允许的渗透坡降6.0，可以满足施工要求。

(2)对回填土料的要求。黏粒含量30%～40%以上，渗透系数小于1×10-5cm/s，干重度大于15 kN/m3，含水量控制在塑限附近，约20%～30%。土料填筑条件应通过击实实验，要求压实度为0.96。

高喷灌浆的技术参数见表2。

表2　高喷灌浆技术参数表

4　结论

水库施工建设会将水库大坝的结构设计看成重要工程，而忽略水库的防渗设计。但是，水库的渗漏对于水库的实际质量与使用寿命会有负面效用，因此，要及时改善这种状况。由于水库的使用功能、要求及规模各不相同，渗漏会造成水库水量损失，危及大坝及下游建筑和人员安全。燃灯水库大坝经防渗处理后能很好地解决坝身和坝基渗漏问题，为工程质量提供保证。

[1]杨永梅,王彩宁.凤翔县姚家沟水库大坝渗漏原因及对策[J].陕西水利,2013(6):103-104.

[2]张舒烨.胜利渠节水改造防渗方案优化[J].黑龙江水利,2016(2):74-77.

[3]许玉梅.布尔津县也拉曼水库大坝防渗方案的拟定[J].陕西水利,2015(S1):1-3.

[4]兰昊,田间,刘萍.单县浮岗水库防渗设计方案比选[J].山东水利,2011(1):48-49,53.

[5]郎颖.后楼水库拦河坝防渗处理方案选择[J].陕西水利,2015(6):144-146.

The optimization of Randeng temple reservoir dam anti-seepage treatments

DING Jun

(Randeng Temple Reservoir Management Office of Fengyang County, Chuzhou 233100,China)

The paper analyzed the seepage problems and seepage control range which existed in dam body and dam foundation.By comparing the anti-seepage schemes and economies of the dam body and dam foundation,clay well column anti-seepage wall design is the optimum anti-seepage processing scheme.

high jet cutoff wall and clay well column;dam body;foundation;scheme

丁珺(1978-)，男，工程师，主要从事水库灌区和水库枢纽工程的建设、管理工作。

TV543

A

2096-0506(2016)08-0045-03