某水库大坝防渗加固措施及稳定复核

朱磊峰

（永城市水利局施工队，河南 永城 476600）

1 概述

1.1 水库现状

某水库位于信阳市罗山县彭新镇明月村，九龙河支流上，控制流域面积0.39 km2，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。水库大坝下游保护区人口及耕地较多，地理位置重要。

因水库建库较早，根据现行防洪标准、规范：水库现状坝顶高程为145.30～145.50 m，不满足GB50201－94《防洪标准》要求，心墙顶部高程为139.80 m，低于设计及校核洪水位，不满足规范要求，防洪安全性为C级。

大坝心墙填筑质量差，干密度不满足现行规范要求；上游坝坡未护砌，冲刷淘蚀严重；坝顶为土路面，坑洼不平；下游坝坡无排水沟，坝脚棱体排水块石松动、脱落；溢洪道未护砌，无消能设施，不能安全泄洪；输水洞进口斜卧管浆砌石风化、坍塌严重，出口水毁，尾水冲刷淘蚀坝脚。

上游坝坡未护砌，冲刷淘蚀严重；下游坝脚棱体排水块石松动、脱落；下游坝坡存在白蚁危害；溢洪道泄流能力不满足水库防洪要求，未护砌，无消能设施，不能安全泄洪；输水洞进口斜卧管浆砌石风化、坍塌严重，出口水毁，尾水冲刷淘蚀坝脚，判定某水库结构安全性为C级。

1.2 库区工程地质概况

某水库库区所在位置地貌上属丘陵、侵蚀宽谷地貌区，地表出露岩性主要为花岗岩，其次为全新统沉积物，分布在丘岗之间的呈树枝状分布的沟谷，厚度小，一般均不超过5 m。沟谷之间的丘岗浑圆，边坡平缓，岗谷之间高差小，不存在丘岗边坡崩滑等不良地质现象，坝址区没有断裂带经过。

坝址区（包括两坝肩、河槽段）地层结构较简单，从上至下可分为三层。第①层填土由残积土及风化砂组成，黄色～棕黄色～浅灰色，填筑密实度不均；第②层填土（黏土心墙）黄褐色，填筑密实度不均；第③层为基岩，为良好的持力层。坝基为第③层强风化花岗岩，透水率为q=2.15～3.50 Lu，属弱透水层。故不存在坝基渗漏安全问题。

坝体第①层填土渗透系数为K=1.80×10-3～2.20×10-3cm/s，属强透水层。第②层黏土心墙渗透系数为K=1.80×10-4～8.40×10-4cm/s，属中等透水层。土岩层渗透试验成果见表1。

表1 土岩层渗透试验成果表

现下游坝坡渗水严重，伴有散浸现象，存在渗漏问题。分析主要原因，主要是坝体填筑不密实、心墙填筑质量差造成。坝基：坝基为第③层强风化花岗岩，透水率为q=2.15～3.50 Lu，属弱透水层。故不存在坝基渗漏安全问题。坝体：根据《岩土工程勘察规范》之规定，填土的密实度主要按孔隙比和标准贯入试验两个标准进行划分。根据取样分析结果，除个别样外，e值一般均大于0.74，填土的密实度应划分为稍密。而标准贯入试验N值显示均在6～8级，填土的密实度划分为稍密。结合现场观察，坝体填土密实度划分为松散～稍密。

2 大坝防渗加固措施

2.1 坝体工程防渗加固措施

某水库大坝坝体渗漏处理经多种设计方案优缺点比较，决定采用深层水泥土搅拌桩防渗墙进行防渗加固处理。处理范围桩号0+000～0+081，全长81 m，搅拌桩防渗墙顶部高程为144.70 m（和坝顶防浪墙底部相接），底部伸入到基岩表面。搅拌桩直径为50 cm，桩距40 cm，桩与桩搭接长度10 cm，参考水灰比1.50∶1，水泥土中水泥掺入比为15%。防渗墙技术参数：①成墙最小厚度0.30 m。②渗透系数k＜i×10-6cm/s（1＜i＜10）。③90 d龄期单轴无侧限抗压强度不小于0.50 MPa。

参照已做工程经验，水泥土搅拌桩防渗墙底部与基岩面相接触，施工时搅拌桩搅拌下沉至基岩面时，停在该位置注浆1-2 min 后，再搅拌上升，以加强坝体填土与坝基接合部的抗渗能力。

2.2 坝坡工程防渗加固措施

2.2.1 上游坝坡工程

上游坝坡按坡比1∶3 整修，为防止风浪冲刷，上游坝坡整修结束后进行护坡。护坡护砌范围为桩号0+000～0+083 段，护砌高程由死水位135.80 m 至坝顶145.40 m，采用C20 混凝土，厚0.14 m，下铺0.10 m厚砂石垫层。护坡分块为3×3 m，块间缝宽0.10 m，缝内填塞无砂混凝土排水带，排水带下铺0.30 m宽土工布，护坡底部及周边采用脚槽及周边槽防护。

2.2.2 下游坝坡工程

下游坝坡按坡比1∶2.20 整修，整修结束后统一种植草皮护坡。下游坝坡与两岸山体连接处增设排渗沟，总长93 m，梯形断面，底宽0.50 m，深0.50 m，两侧坡比1∶1，材料由内至外依次为0.20 m 厚粗砂垫层、0.20 m 厚碎石垫层、0.25 m 厚干砌块石。

下游坝墩棱体排水块石松动、脱落，防渗加固将其全部拆除，改建为贴坡排水。贴坡排水顶部高程为136 m，相应桩号范围为0+014～0+047 段，材料由内至外依次为0.20 m 厚粗砂垫层、0.20 m 厚碎石垫层、0.25 m 厚干砌块石。为不占用大坝下游耕地，贴坡排水底部接M7.5 浆砌石重力式挡土墙。为使坝体渗水能顺利排出，挡墙内设3 排φ110Upvc 排水管，排距0.50 m，孔距0.50 m，梅花形布设。

2.2.3 坝顶工程

坝顶路面采用0.15 m 厚C20 混凝土硬化，下铺0.20 m 厚10%水泥稳定石屑层。设计路面高程145.40 m，总宽3 m，净宽2.50 m。路面下游侧增设C20混凝土路缘石，顶部高出坝顶路面0.20 m，预留排水口正对坝坡排渗沟。根据调洪成果兼顾坝顶安全防护需要，坝顶路面上游侧增设防浪墙（兼防护墙），顶部高程为146.10 m。

3 加固后坝体渗流稳定复核

3.1计算断面选取

综合地勘资料选取防渗加固后最大坝高处断面作为大坝渗流分析的典型剖面，见图1。

图1 防渗加固后大坝典型剖面渗流分析计算图

3.2 渗透系数选取

计算断面各区土层的渗透系数均采用初步设计工程地质勘察报告的建议值。深层搅拌桩防渗墙渗透系数取1×10-6cm/s。

3.3 计算方法及工况

计算程序采用理正渗流计算软件，用有限元法求解渗流水头并计算渗漏流量。计算工况：一是兴利水位143.40 m，下游无水；二是设计洪水位144.77 m，下游无水；三是校核洪水位145.24 m，下游无水。

3.4 计算成果

防渗加固后，通过计算大坝渗流稳定计算成果见表2。

表2 防渗加固后大坝典型剖面渗流稳定计算成果表

4 结语

某水库大坝防渗加固处理后，可排除水库安全隐患，保证枢纽工程的安全运行和综合效益的正常发挥、为地区经济持续快速发展提供了安全保障。工程实施后将带来良好的社会效益和显著的经济效益，也为类似工程的建设与管理提供有益的参考。