黑河市哈拉台河水库除险加固工程坝基渗漏及处理

2021-01-06刘瑛文

水利科技与经济 2020年12期

刘瑛文

(黑龙江省水利工程建设质量与安全监督技术中心，哈尔滨 150040)

1 工程概况

哈拉台河水库位于黑河市境内的公别拉河中游右侧一级支流哈拉台河上，在黑河市西南部，距黑河市区62 km，是一座以供水为主，兼顾防洪、水产养殖等综合利用的小(Ⅰ)型水库，防洪影响3个乡镇、12个村屯、耕地0.08×104hm2及哈黑公路与铁路。哈拉台河水库总库容992.00×104m3，水库除险加固工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级。经工程规模复核，设计洪水标准采用50年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核。

哈拉台河水库为西沟水电站的跨流域引水工程。由2 059 m的供水隧洞将水引入西沟水库，增加西沟水库的来水量，使西沟水电站发电量增加，提高保证出力。

哈拉台河水库原枢纽由拦河坝、坝下泄洪洞、非常溢洪道及供水隧洞组成。由于拦河坝坝顶超高不足，不满足防洪要求，风浪超过坝顶会造成漫顶，威胁拦河坝安全；拦河坝顶宽较窄，未达到设计宽度；部分坝段上游坝坡较陡，拦河坝坝壳抛填堆石体大面积塌陷；防浪墙变形严重，防浪墙有两节错位，中间大部分防浪墙墙体向迎水面凸隆，防浪墙与心墙接触部位已出现错位；坝后渗漏严重。从雷达探测的结果可知，拦河坝下游有4处渗漏地方，可见当时帷幕灌浆施工时存在问题，对坝基处理不彻底，严重威胁拦河坝安全，需重新采取处理措施；非常溢洪道未按设计建成，仅完成浆砌石堰体部分，未修建泄洪槽、消能设施和尾水渠，无交通桥及上坝道路，阻断了拦河坝交通，水库已不能正常运行。

本次除险加固工程由大坝加高培厚、防浪墙拆除重建、坝基帷幕灌浆及新建溢洪道组成。水库除险加固后，枢纽工程由拦河坝、坝下泄洪洞、正常溢洪道及供水隧洞组成。

拦河坝为沥青砼心墙堆石坝，除险加固后坝长400 m，设计坝顶高程347.70 m，最大坝高19.3 m。结合工程现状，上下游坝坡设计坡比1∶1.6，大坝迎水侧采用抛石护砌，设计坝顶宽4.0 m，坝顶设厚20 cm砂石路面。原防浪墙拆除重建，新建防洪墙顶高程为348.90 m，墙底高程345.70 m。沥青砼心墙为直立式结构，厚20 cm，心墙上下游两侧设厚12 cm砼预制块副墙。沥青砼心墙加高至345.70 m，顶部采用扩大式与防洪墙底连接。根据坝基工程地质勘察，对坝基未灌浆泄水渠段(0+155～0+215)和两岸(0-020～0+080，0+400～0+460)进行帷幕灌浆，间距1.5 m，单排孔，最大孔深13 m。

2 坝基渗漏原因分析

坝基覆盖层岩性为腐殖土、含壤土的碎石块和砂卵石。基岩为海西期花岗岩，脉岩有闪长岩及花岗斑岩。坝基上部岩体透水性相差很大，最小值为0.34 Lu，最大值为102.3 Lu，平均值为15.6 Lu，总体为中等透水岩体，透水率q<5 Lu试验段占34.8%，q≥5 Lu试验段占65.2%。

原防渗帷幕设置一排，孔距一般为1.5 m，局部为2.0 m，右岸0+00～0+22 m原有帷幕，后设计取消，0+39～0+53.7 m套管歪斜无法施工而停工。泄水渠0+179～0+190 m剖面图无钻孔(平面图3个钻孔)。0+387.5～0+354.5 m，0+269.5～0+241 m，0+218～0+195.4 m为双排帷幕，排距1.50 m。分3序施工，灌浆段长一般为5 m，每孔分为1～2段施工，采用自上而下灌浆，灌浆压力0.1～0.2 MPa。

原帷幕灌浆取得一定效果，经质量检查，帷幕检查孔29个，质量检查要求w<0.04 L/min·m·m，不合格为8个孔，占27.6%。

坝下1#、2#渗漏堰同时观测13次，渗漏量区间18.87～82.3 L/s，平均47.60 L/s，其平均值已达常见水头容许渗漏量的3倍多。

通过坝基地质条件及原帷幕灌浆施工情况分析，地质对坝基渗漏分析原因如下：

1)右岸桩号0+00～0+22 m和0+39～0+53.7 m未进行帷幕灌浆，上部为中等透水岩体，造成坝基渗漏。地下水位与正常蓄水位交汇处在坝体外右侧山体，库水向下游产生绕坝渗漏。

2)泄水渠部位未形成帷幕，造成坝基渗漏。

3)帷幕钻孔部分孔深偏浅，混凝土盖板与基岩接触段未单独灌浆，检查孔27.6%压水试验不合格，造成坝基渗漏。

由此可见，当时帷幕灌浆施工时存在问题，对坝基处理不彻底，严重威胁拦河坝安全，需重新采取处理措施。

3 坝基处理及帷幕灌浆技术要求

3.1 坝基处理

根据坝基工程地质勘察结论，本次设计对坝基未灌浆泄水渠段(0+155～0+215)和两岸(0-020～0+080,0+400～0+460)进行帷幕灌浆，间距1.5 m，单排孔，最大孔深13 m。

3.2 坝基帷幕灌浆施工技术要求

1)帷幕灌浆施工顺序采取分序钻灌逐渐加密的原则，主帷幕灌浆的施工采取分三序钻灌。桩号0+400～0+480段一序孔孔距为8.0 m，二序孔孔距达到4.0 m，三序孔达到基本孔距2.0 m，桩号0-020～0+080、0+155～0+215段一序孔孔距为6 m，二序孔孔距为3.0 m，三序孔达到基本孔距1.5 m。

2)断层破碎带及节理发育处，对帷幕孔进行加深灌浆处理。视断层破碎带及节理发育的具体情况，由设计、施工、地质人员临时商定。

3)在灌浆逐渐加密过程中，如出现较多的孔段吸浆量很小，单位吸水率又满足要求，对该地段的灌浆量可研究适当减少。但对单位吸浆量虽少，而多数孔单位吸水率不符合要求的地段，应研究加密钻孔灌浆。

4)灌浆一般情况下可自下而上分段灌浆，若地质条件较差，应采用自上而下分段灌浆的施工方法，具体由现场的设计和地质人员确定。

5)在施工的过程中，不得在帷幕线上进行可能导致不良后果的灌浆试验工作。

6)在己完成灌浆或正在灌浆的地段，其附近30 m以内不得进行爆破作业。

7)由于地质资料不足，本次设计帷幕灌浆的孔深及两岸坝头帷幕范围均参考初步设计阶段而设计。在施工过程中，本设计如与实际情况出入较大，应由设计、施工、地质人员现场商定。

8)帷幕灌浆所使用的各种灌浆材料(包括水泥、水及外加剂等)必须符合现行规范的有关规定，否则不得使用。灌浆所采用的水泥为PO42.5的普通硅酸盐水泥，水泥的最低标号不低于PO42.5，水泥细度要求通过80 μm方孔筛的筛余量不大于5%(重量计)。

9)灌浆用水泥应保持新鲜，受潮结块者不得使用。水泥在使用前必须对质量做出鉴定，符合质量标准方可使用。在一个灌浆段中，不得使用不同厂家的水泥。

10)灌浆用水应符合拌制混凝土用水的要求。

11)灌浆施工中若需要使用外加剂时，对所使用的外加剂凡能容于水者均应以水溶液状态加入，其品种、掺量等均需通过试验确定。

12)水泥浆制备后应尽快使用，4 h后的剩余浆液，应废弃。

13)灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，允许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并有足够的排浆量。