深层搅拌地下防渗墙技术在小海子水库的推广

郑光有

小海子水库位于甘肃省河西走廊中部张掖市高台县的南华镇小海子村，西距南华镇7.5公里，北距高台县城15公里，东南与沙丘地带相连，西南与312国道线紧邻，北坝紧靠三清渠，对外交通十分方便。水域地处大陆腹地，属大陆性温带荒漠干旱气候，冬季寒冷而漫长，夏季炎热而短暂，雨量稀少而集中，蒸发强烈，日照时间长，昼夜温差大。海拔高度多在1363～1370米之间。小海子水库是一座引水注入式平原洼地水库，水源主要来源于黑河，设计库容1048.1万立米。下面，将对小海子水库坝体渗漏除险工程施工方法和工艺在实际中的应用加以总结，从施工过程各方面总结工作与同行予以交流。

1.工程基本情况

1.1 基本情况

小海子水库始建于1958年，后经1984年 、1987年、1990年三次加固加高和2004年除险加固形成现状规模，承担友联灌区的南华、骆驼城、巷道、宣化等48个行政村共10万亩耕地和林草地的灌溉调蓄任务。分为上、中、下库，上库建于1987年，中库建于1958年，下库建于2004年，库容463.3万立米。由于该水库在大跃进时期修建，当时设计标准低，施工不规范，致使该水库坝顶安全超高不足，不能抵御风浪灾害，坝体质量差，坝基、坝体渗漏严重，不能满足防渗、抗震要求，属病险水库，需进行除险加固。2000年省水利厅以甘水规发【2000】15号文件对水库除险加固初步设计方案进行了批复。工程设计主要建设内容是：原坝体除险加固5.056公里；改移坝线新建坝体5.004公里，共计10.06公里的土坝工程；新建丰稔渠、三清渠输水洞工程2座；改建衬砌小海子支渠1850米。4、新建三清渠南北干渠连接段和分水闸工程。

1.2工程主要部位

小海子水库枢纽主要建筑物由大坝、进水闸，输水洞三部分组成。属三等中型水库。2002年除险加固工程，主要建筑物按三级设计，次要建筑物按四级设计，临时建筑物按五级设计，地震基本烈度8度，建筑物抗震按8度设防。正常蓄水位1368.1米，水库总库容1048.1万立方米，水域面积5.4平方公里，占地面积8000亩。

1.2.1大坝：大坝总长14717米，其中：改移坝段长5004米，坝顶高程1370.5米，最大坝高8.67米，大坝为壤土均质坝。加固坝段长5056米，坝顶高程1370.5米，最大坝高5.3米，大坝为半均质壤土。

1.2.1进水闸：位于三清干渠19公里处，其结构形式为矩形，砼浆砌石结构，闸孔设为3孔，每孔配备平板钢闸门，采用3.5吨手动式启闭机，结构尺寸为3×1.8米×1.6米（孔数×孔宽×孔高），最大引水量7.5立米/秒。

1.2.2输水洞：共设2座，三清干渠设输水洞1座，洞长24米，结构尺寸2米×2.2米（宽×高），设3.5吨手动启闭机一台，底槛高程1365.125米，最大输水流量6 立米/秒；丰稔渠输水渠设输水洞一座，洞长41.5米，结构尺寸1.5米×1.7米（宽×高），设3.5吨手动启闭机一台，底槛高程1362.0米，最大输水流量3.5立米/秒；都设有平板钢闸门，其结构形式均为钢筋混凝土无压矩形涵洞。

深层搅拌地下连续墙布置在大坝坝顶坝轴线处，距离上游坝肩不小于2.5米，深层搅拌地下连续墙防渗范围在桩号0+000--4+803段，轴线长度4.803km，既能满足防渗要求同时可解决坝基黏土层与粉细沙层间的接触冲刷破坏。深层搅拌地下连续墙的顶高程控制在1369.2m。鉴于各段黏土层厚度不同，并根据渗流分析计算成果确定：在桩号0+000--1+200段防渗墙自坝底起深入到黏土层以下2m，在1+200--4+803段采用高喷墙自坝底起深入到未受扰动的粉细沙层中以下2m，满足接触冲刷渗透坡降，保證工程安全。深层搅拌地下连续墙施工选用三头设备，装配三根搅拌轴，轴间距320mm，搅拌头直径440mm，一次形成地下连续墙单元墙960mm。深层搅拌地下连续墙单元内相邻桩体搭接120mm，最小墙厚301.99mm，考虑桩位偏差和倾斜偏差，单元墙之间搭接170mm，单元墙有效长度910mm。深层搅拌地下连续墙顶最小厚度347.42mm，考虑桩位偏移，最小厚度339.41mm，墙底最小厚度301.18mm，满足最小厚度要求。防渗墙墙深范围为11.0--12.5m。

对墙体的技术要求如下：

深层搅拌地下连续墙固化剂水泥，强度等级42.5的抗硫水泥；掺入的水泥用量、外加剂用量、水灰比，需由材料实验室根据防渗和强度要求试验确定配合比，根据已建工程的相关经验，同时考虑到工程区地下水位较高，暂确定水泥掺入比砂性土层（中透水层）为20%，黏土层（弱透水层）为18%；加固土体平均容重1.8g/m3，水泥掺入量130kg/m2，水灰比为1.0--1.8（最终以实验室及现场试验数据确定），深搅桩机喷浆下沉速度≤≤50cm/min。%；相邻单元墙施工间歇时间不超过24h，墙体的有效厚度不于347.42mm；墙体的垂直度不大于1/300H（H为墙深）；墙顶中心线允许误差±30mm；墙深偏差不大于200mm；墙体的渗透系数A×10-6cm/s（1≤A<10），渗透破坏比降不小于200，抗压强度不小于0.3MPa；龄期达到后，选取1%～2%墙体进行开挖，检测墙体的外观质量、搭接质量及整体性。

2.施工标准

2.1先导孔

施工前，沿深层搅拌地下连续墙轴线先导孔，进行地质勘测，确定防渗墙底线，确定水泥掺入量和水灰比等参数。

2.2成墙试验

施工前进行成墙试验，确定适合本工程地质条件的水灰比，提升速度和旋转速度等施工参数，为工程的正式施工做准备。

2.3施工技术要求

孔位控制：为确保搭接长度、墙体厚度及整体性，放一条平行于设计地下连续防渗墙轴线的辅助线，根据桩孔距、搭接要求，制作孔位放样定位标尺，设备按定位标尺移位，使桩位偏差小于10mm，满足设计要求。

墙体垂直度控制：施工前用经纬仪校正设备搭架的垂直度，并在设备底座上的三根连通管上做好刻度标记，确保时墙体垂直偏差小于0.3%；

搅拌头控制：搅拌头直径不小于设计要求，施工时搅拌头直径偏差不小于10mm，定期进行检查，超出范围进行更换.

（作者单位：734300甘肃省高台县水务局）