李映波

（深圳市鹽田區(qū)水庫及水資源管理中心，廣東 深圳 518083）

三洲塘水庫壩體防滲處理

李映波

（深圳市鹽田區(qū)水庫及水資源管理中心，廣東 深圳 518083）

土壩壩體滲漏是一種安全隱患，如處理不當(dāng)將直接威脅大壩及下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此壩體防滲處理至關(guān)重要。通過分析三洲塘水庫壩體滲水的成因，按照“上截下排”的防滲處理原則，結(jié)合工程實(shí)際，選擇混凝土防滲墻及高壓旋噴的防滲方法妥善處理三洲塘水庫壩體滲水問題，保證了大壩安全。

壩體；滲水；上截下排；防滲墻

1 工程概況

三洲塘水庫位于深圳鹽田黃必村后山頂，屬鹽田河流域，背靠梅沙尖，南臨大鵬灣。水庫壩址以上河道長度2.28km，流域面積1.54km2。水庫正常蓄水位356.83m，正常庫容38.74萬m3，原設(shè)計(jì)總庫容54.62萬m3，為小（Ⅱ）型水庫，水庫原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30a一遇，原校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500a一遇。水庫主要建筑物包括主壩、一主一副兩座溢洪道和輸水涵管。主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為360.4m，最大壩高15m，壩頂面寬5.5m，壩頂長158m，壩頂設(shè)高1.0m防浪墻；上游壩坡段采用混凝土護(hù)坡，壩坡坡比1∶2.6；下游壩坡采用草皮護(hù)坡。本次除險(xiǎn)加固主要內(nèi)容是壩體防滲處理、迎水坡混凝土護(hù)坡裂縫修補(bǔ)及排水堎體修復(fù)。

2 壩體滲水情況及成因

三洲塘水庫建于1971年，建成初期運(yùn)行較正常，20世紀(jì)90年代壩體滲水逐漸增大，90年代末期主管部門對其壩體進(jìn)行過灌漿處理，處理后滲水情況有所好轉(zhuǎn)，但最近幾年在壩后坡腳中段有兩處滲漏點(diǎn)，且滲水量較大，滲水量隨水位升降而增減，經(jīng)過專家多方分析，認(rèn)為三洲塘水庫出現(xiàn)滲水的主要原因可歸納為4點(diǎn)：

（1）壩體填筑質(zhì)量不好。三洲塘水庫建于1971年，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)及監(jiān)控水平較低，缺少必要的質(zhì)量監(jiān)測和控制手段，致使壓實(shí)強(qiáng)度不夠，或是碾壓層面處理不好，水平向滲透系數(shù)大于垂直向滲透系數(shù)，導(dǎo)致壩體浸潤線高于設(shè)計(jì)浸潤線，滲水從下游坡溢出。

（2）排水棱體施工質(zhì)量差或堵塞失效，浸潤線抬高，滲水從排水棱之上坡面溢出。

（3）壩體土層主要為花崗巖全風(fēng)化土填筑而成，為砂礫質(zhì)粘性土，干－濕，松散－稍密狀，含較多強(qiáng)風(fēng)化巖塊，且壩體單薄，無法有效截滲，形成滲水通道。

（4）壩體內(nèi)存在隱患（如裂縫、白蟻窩、樹根等），一旦水位漲高，滲水就會在隱患處集中流出。

3 壩體防滲處理

對于土壩壩體滲水的防滲處理，總的原則是“上截下排”。三洲塘水庫壩體防滲采用兩種“上截”的工程措施：①修補(bǔ)迎水坡混凝土護(hù)坡的裂縫；②沿壩軸線設(shè)置混凝土防滲墻，通過這兩種“上截”的工程措施封堵滲水入口，防止庫水滲入，提高壩體與壩基的防滲能力。三洲塘水庫壩體防滲“下排”工程措施就是修復(fù)排水堎體，通過反濾導(dǎo)滲排水設(shè)施，保持壩體和壩基的滲透穩(wěn)定。

4 塑性混凝土防滲墻

工程設(shè)計(jì)考慮到混凝土的彈性模量與壩基差別很大，對于土壩中的混凝土防滲墻由于壩基的沉陷和變位，會使防滲墻頂部受到很大壓力，側(cè)面受到很大摩擦力，所引起防滲墻內(nèi)的應(yīng)力和變形比設(shè)計(jì)值高很多，導(dǎo)致墻體產(chǎn)生裂縫，防滲作用將降低。因此采用了塑性混凝土材料作墻體材料。塑性混凝土摻加較多的膨潤土、粘土等材料并且水泥用量較少，其強(qiáng)度和彈性模量都很低，極限變形大，抗裂性能好，且塑性混凝土的防滲效果和拌和物的和易性均能較好地滿足工程需要。其物理力學(xué)性能指標(biāo)如下：拌和物密度為2～2.2t/m3，28d抗壓強(qiáng)度為1～5MPa，初始彈性模量小于1000MPa，極限應(yīng)變值0.33%～0.7%，滲透系數(shù)不大于1×10-9cm/s。

5 施工工藝

混凝土防滲墻用鉆孔、挖槽機(jī)械成槽，以泥漿護(hù)壁，用導(dǎo)管澆筑混凝土。

5.1 總體布局

三洲塘水庫主壩防滲墻沿壩軸線布置，主壩防滲墻頂高程設(shè)計(jì)為360.40 m，墻厚0.6 m，主壩防滲墻深入相對不透水層以下1.0 m。防滲墻造槽時(shí)要避開輸水涵管，在壩下輸水涵管兩側(cè)預(yù)留缺口造灌漿孔，利用高壓旋噴設(shè)備將涵管漿砌石擋墻及涵管兩側(cè)基礎(chǔ)以下巖層沖散，噴水泥漿形成高噴墻與混凝土防滲墻連成完整的防滲體系。

5.2 導(dǎo)向槽和施工平臺

導(dǎo)向槽中心線與防滲墻中心線一致，主要起支撐上部孔壁及造孔澆筑的導(dǎo)向作用。導(dǎo)向槽采用厚度0.2m的C25鋼筋混凝土墻，槽凈寬0.75m，深1.5m，內(nèi)側(cè)每隔1m加設(shè)上、下2道木支撐，防止導(dǎo)向槽位移和變形。在防滲墻中心線向壩后方向原有2.375m壩寬，再往壩后坡方向用袋裝土壓實(shí)堆砌出寬5.1m施工平臺，平臺末端按1∶1坡比堆砌，靠壩后坡側(cè)平臺磚砌寬0.8m排水溝，既滿足施工平臺的要求，又方便人員及車輛的通行，且節(jié)約施工平臺成本。

5.3 槽段劃分及孔位確定

首先根據(jù)防滲墻的總長度及深度考慮劃分槽段。三洲塘水庫每7m為1個(gè)槽孔段，跳槽施工，防滲墻軸線總長173m，計(jì)劃劃分25個(gè)槽段，最后1個(gè)槽段長為5m，導(dǎo)向槽做好以后，用隔泥板將每個(gè)槽段分隔開，用粘土將導(dǎo)向槽填滿，然后測定防滲墻軸線，并在導(dǎo)向槽兩端固定記號，測定各孔的位置（主孔和副孔），并用紅油漆標(biāo)在導(dǎo)向槽的下游側(cè)，便于以后施工和確定孔位。

5.3.1 單元槽段劃分

防滲墻是由多個(gè)單元槽段套接而成，一般分兩期，即劃分一期槽孔和二期槽孔，每個(gè)槽段長7m，即5個(gè)主孔4個(gè)副孔（見圖1）。

圖1 防滲墻7m槽段主副孔布置

5.3.2 主、副孔劃分

主孔為Ⅰ序孔，孔徑0.6m，采用沖擊鉆造孔；副孔為Ⅱ序孔，采用劈打成槽。

5.4 造孔

因本工程地質(zhì)條件及工程要求的特殊性，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，選用CZ－22型沖擊鉆鉆進(jìn)成槽的施工工藝，同時(shí)結(jié)合實(shí)際施工情況，采用反循環(huán)泵清渣清淤。采用CZ-22型沖擊鉆機(jī)造孔，每臺鉆機(jī)配置1個(gè)空心鉆頭和2個(gè)十字鉆頭，計(jì)劃共選用6臺造孔，分3個(gè)機(jī)組，分三班分序、分段、同向同時(shí)作業(yè)。

首先鋪設(shè)好鉆機(jī)道軌平臺，再安裝移動(dòng)臺車，臺車上固定沖擊鉆。造孔前調(diào)整鉆機(jī)，使鉆頭垂直對準(zhǔn)孔位。整個(gè)防滲墻劃分為25個(gè)槽段，分二期造孔。單號槽為一期槽孔，雙號槽為二期槽孔。每個(gè)槽孔劃分為5個(gè)主孔，4個(gè)副孔，施工順序是先打一期槽孔，在一期槽孔內(nèi)先打主孔，后打副孔，最后劈小墻。在造孔過程中，孔內(nèi)泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面下0.3～0.5m,嚴(yán)防塌孔。相鄰兩個(gè)一期槽孔澆筑完混凝土12h后，立刻鉆鑿（鉆鑿法）一期槽孔和二期槽孔的接頭孔，再打二期槽孔（見圖2）。

圖2 防滲墻鉆鑿法施工示意圖

5.5 泥漿護(hù)壁

施工中為防止槽孔坍塌，保持孔壁穩(wěn)定，應(yīng)采取泥漿護(hù)壁措施。泥漿材料通常為粘土或膨潤土，要求泥漿有適宜的密度、良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。護(hù)壁泥漿的主要技術(shù)為：密度1.1～1.2g/cm3，靜切力2～5Pa/min，含砂率≤5%，失水性10～20mL/30min，黏度≤30s，穩(wěn)定性指標(biāo)≤0.3，膠體率≥96，pH值7～9。護(hù)壁泥漿采用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，泥漿制成后通過20目的篩網(wǎng)放入儲漿池中備用。

5.6 清孔換漿

造孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用抽筒抽渣法和反循環(huán)泵吸渣法進(jìn)行清孔換漿?？椎啄鄼z查按SL174—96規(guī)范規(guī)定，清孔換漿1h后，孔底淤泥厚度的檢查一般采用鋼制測錐和測餅進(jìn)行檢查，錐與餅測差即為淤泥厚度，厚度≤10 cm；清孔換漿后，孔內(nèi)泥漿的密度≤1.2g/cm3，黏度≤30 s，含砂量≤5%。清孔換漿合格后，方可進(jìn)行塑性混凝土澆筑。

5.7 塑性混凝土澆筑

其澆筑程序?yàn)椋号渲脤?dǎo)管→安置導(dǎo)管→澆筑。

本工程選配3套Ф258mm無縫鋼管作為混凝土澆筑導(dǎo)管，根據(jù)槽孔的孔深確定導(dǎo)管長度。

在已驗(yàn)收的槽孔內(nèi)均勻布設(shè)3根導(dǎo)管，使導(dǎo)管下端距孔底0.2m，把導(dǎo)管固定在槽孔口，上部安置接料漏斗，并將隔離球放入導(dǎo)管內(nèi)。導(dǎo)管連接與密封必須可靠，一般在導(dǎo)管頂部設(shè)置數(shù)節(jié)長度為0.3～1.0m的短管。

澆筑時(shí)先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠量的混凝土，確保擠出隔離球，并埋住導(dǎo)管底部。同一槽段澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，保持導(dǎo)管下口埋在混凝土內(nèi)1.5m以上，且小于等于9m。同一槽孔內(nèi)混凝土面應(yīng)均勻上升，上升速度大于等于2m/h，同一上升面各點(diǎn)高差控制在0.5m以內(nèi)。在澆筑過程中，設(shè)專人記錄，且在澆筑全過程中，至少每隔30min測量一次槽孔內(nèi)混凝土深度，繪制出混凝土面上升曲線圖，以便于指導(dǎo)整個(gè)混凝土澆筑施工及導(dǎo)管拆卸。當(dāng)混凝土面上升距孔口1.0m左右，澆筑困難時(shí)，可增用砂漿泵抽排泥漿，以便澆筑順利進(jìn)行?；炷两K澆頂面應(yīng)高于導(dǎo)向槽底部0.5m，待成墻后用風(fēng)鎬鑿至設(shè)計(jì)墻頂高程360.40m。

5.8 接頭處理

接頭孔處理是整個(gè)施工的核心，直接關(guān)系到施工質(zhì)量。一期槽孔混凝土澆筑完12 h后，在其兩端主孔位置各重鉆一孔，即劈打一期槽孔和二期槽孔的接頭孔，二期槽孔清孔換漿結(jié)束前，宜用鋼絲刷子鉆頭分段刷洗接頭混凝土孔壁上的泥漿，刷至鋼絲刷鉆頭基本不帶泥屑，孔底淤積不再增加，方可進(jìn)行混凝土澆筑。

5.9 防滲墻施工特殊問題處理

5.9.1 孤石或漂石處理

若地層中存在有大的孤石或漂石，埋藏較淺時(shí)，使用重錐擊碎，或先在漂石上打孔然后擊碎；若埋藏較深則用水下定向聚能爆破或水下鉆孔預(yù)爆等方法將孤石炸碎，再用沖擊鉆機(jī)往下鉆進(jìn)的方法進(jìn)行處理。

5.9.2 塌孔處理

施工中遇塌孔，可以采用粘土回填槽孔至塌孔位置以上1.5m，用沖擊鉆機(jī)帶重錘擊實(shí)，擠密孔壁。若塌孔嚴(yán)重可采用導(dǎo)管法回填灌注低標(biāo)號塑性混凝土，待凝固具有一定強(qiáng)度后重新造孔。

5.9.3 導(dǎo)管異常處理

混凝土澆筑過程中導(dǎo)管堵塞、拔脫或漏漿需要重新下設(shè)時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)管全部拔出沖洗，并重新下設(shè)，用小抽筒抽凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿繼續(xù)澆筑，繼續(xù)澆筑前必須核對混凝土面高程及導(dǎo)管長度，確認(rèn)導(dǎo)管的安全插入深度。

6 結(jié)語

三洲塘水庫采用塑性混凝土防滲墻，因其彈性模量低,極限應(yīng)變大，使得墻體在荷載作用下，墻內(nèi)應(yīng)力和變形都很低，有效提高墻體的安全性、耐久性、防滲性，且施工方便，節(jié)約水泥，降低工程成本，較剛性混凝土在力學(xué)特性上具有顯著優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的發(fā)展前景。

［1］律方軍.水庫河道安全檢測加固實(shí)用手冊［K］.北京：水利水電出版社，2007.

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［3］高興民.土石壩壩體滲水破壞的原因及處理方法［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2008（1）：68-69.

［4］周暉，韓新華.塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)的探討［J］.浙江水利科技，2004（2）.

Seepage Treatment of Sanzhoutang Reservoir Dam

LI Ying-bo
(Yantian District,Shenzhen Reservoir and Water Management，Shenzhen518083,China)

Sanzhoutang dam seepage is a security risk,such as improper handling will be a direct threat to the dam and downstream of life and property security,so essential to the dam seepage.By analyzing the three causes of dam seepage,according to"the lower the cut-off"of seepage principles,combined with engineering practice,the choice of concrete cutoff wall and the high pressure jet grouting method was properly handled the seepage of Sanzhoutang Dam and ensured the dam and downstream safety of lives and property.

dam；seepage； cut-off of water upstream； downstream drainage； cutoff wall

TV543.8

B

1672-9900（2011）03-0082-03

2011-03-16

李映波（1978—），男（漢族），廣東梅州人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)和管理工作，（Tel）13713599801。