張 凱

(新疆昌吉市三屯河流域管理處，新疆 昌吉 831100)

1 概況

昌吉市三屯河水庫(kù)是一座攔河水庫(kù)，位于昌吉市南32km，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電和生態(tài)等綜合效益的中型水庫(kù)，水庫(kù)大壩主要由漿砌石垂力壩、放水遂洞、溢洪道三部分組成。水庫(kù)正常蓄水位1031.00m，相應(yīng)庫(kù)容2600萬(wàn)m3;校核洪水位10360.00m，相應(yīng)總庫(kù)容3500萬(wàn)m3。水庫(kù)始建于1971年，1986年基本建成，2001年竣工驗(yàn)收。

大壩為漿砌石垂力壩，總長(zhǎng)274m，其中主壩長(zhǎng)144m，最大壩高52m，底寬58m，項(xiàng)寬6m，壩項(xiàng)高程1037.62m，壩底高程984.6m，上游設(shè)2m厚的混凝土防滲墻，壩前坡1006m高程以上為垂直部分，以下為8∶1;1033.77m高程以上為垂直，以下為1∶0.97，壩內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流放洞兩孔(2m×1.5m×2m)，設(shè)觀測(cè)集水廊道1條(1.5×2.5oy)，并鋪設(shè)基礎(chǔ)和壩體濾水管，壩基前部設(shè)帷幕灌漿孔2排，排距1m，孔距2m帷幕深度25m。

三屯河水庫(kù)在除險(xiǎn)以前，壩基地質(zhì)條件差，基礎(chǔ)處理不良以及壩體砌筑質(zhì)量差;大壩和壩肩滲漏嚴(yán)重是主要“險(xiǎn)情”。針對(duì)大壩存在的問題，除險(xiǎn)加固主要采取PCC—84型防滲材料提高壩體迎水面的防滲能力，以及帷幕灌漿等措施，防滲效果好。

2 工程處理前的壩體滲漏嚴(yán)重

據(jù)水庫(kù)運(yùn)行和觀測(cè)資料分析，1988年前大壩總滲漏量為94L/s，其中壩基滲漏60L/s，壩體湖漏30L/s。經(jīng)一年多的壩基帷幕灌漿和補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理，總進(jìn)度10288.5m，其中帷幕灌漿5121.58m，完成設(shè)計(jì)灌漿工作量約79.8%，大壩總滲漏量由94L/s減少到73L/s，其中壩體滲漏30.5L/s。壩體防滲效果不甚明顯，反映在2個(gè)方面:

(1)壩后坡的3個(gè)主要滲區(qū)滲漏情況沒有改善右岸滲漏區(qū)。高程在1020～1028m，滲漏面積約280m2，滲漏量4.6L/s，占?jí)误w滲漏量30.5L/s的15%;壩體主滲區(qū)。高程在1006～1032m，滲漏面積1125m2，滲漏量18L/s，占專體滲漏量的59%;左岸滲區(qū)。高程在1020～1030.5m，滲漏面積 400m2，滲漏量 6.1L/s，占?jí)误w滲漏量的20%。

除此之外還有一些滲漏點(diǎn)、射流點(diǎn)、濕潤(rùn)面零散分布于壩后，最大滲漏量1.8L/s左右，總滲水點(diǎn)200余處，滲水面積達(dá)2475m2。

(2)混凝土防滲墻防滲效果差，壩段分縫處理施工質(zhì)量差。壩體上游混凝土面板施工技術(shù)低劣，形成砂層狀無(wú)砂混凝土，峰窩、狗洞，局部呈現(xiàn)風(fēng)化條狀脫落。防滲墻混凝土均質(zhì)性差，密實(shí)性不好。大壩的壩段分縫采用泥清油氈止水，止水效果不佳，泥青油氈薄厚不均，且時(shí)斷時(shí)續(xù)，有的縫長(zhǎng)20cm沒有止水，形成主要滲漏通道。

在水庫(kù)運(yùn)行中，主壩段迎水面的水位變化區(qū)出現(xiàn)9條長(zhǎng)度不等的豎向裂縫，雖然縫面較窄，但都相當(dāng)長(zhǎng)。此縫層進(jìn)行性裂縫，由于多次凍融循環(huán)，使縫兩側(cè)的混凝土不斷疏松、剝蝕，防滲體遭受破壞，增加了壩體的滲漏通道。滲漏加速了壩體的溶蝕，溶蝕更加劇了滲漏惡性循環(huán)直接威脅到大壩的安全。因此需要在壩體上游增設(shè)防滲措施，以保護(hù)壩體的砌體和減少水庫(kù)滲漏。

3 壩體迎水面防滲的具體要求

(1)壩體迎水面防滲的主要作用是防滲，不考慮壩體自重。

(2)壩后電站引水管道的通氣孔，閘井和壓力管進(jìn)口部分的斷面程允許減少10%左右，最大不超過(guò)15%，否則將影響過(guò)流能力。

(3)根據(jù)水庫(kù)多年的運(yùn)行觀測(cè)情況分析，防滲高程應(yīng)以1018m作起。

(4)無(wú)論從設(shè)計(jì)或施工考慮，都要很好地研究所采用防滲方案的防滲效果，耐久性接頭，接縫止水，錯(cuò)筋處理等問題。

(5)防滲方案實(shí)施前，對(duì)上游壩體的伸縮縫和迎水面壩體的裂縫都要妥善處理，確保防滲質(zhì)量。

因?yàn)槿秃铀畮?kù)是正在運(yùn)行的水庫(kù)，效益顯著，故在選擇壩面防滲處理工程措施時(shí)必須保證水庫(kù)的正常運(yùn)行。

4 防滲方案的比選

根據(jù)壩面防滲的具體要求，對(duì)三屯河水庫(kù)壩面防滲處理進(jìn)行了4個(gè)方案進(jìn)行比較。

(1)涂貼加護(hù)板防滲方案。

優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定可靠，防滲效果好。

缺點(diǎn):工程量大，工序多，施工困難，工期長(zhǎng)，且不能再閘井等部位運(yùn)用。

(2)瀝青混凝土面板防滲方案。

優(yōu)點(diǎn):柔性防滲結(jié)構(gòu)，防滲效果好。

缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序多，造價(jià)高，工期長(zhǎng)，有憎水性，不易結(jié)合，且不能再閘井等部位運(yùn)用。

(3)鋼絲網(wǎng)襄砂混凝土方案。

優(yōu)點(diǎn):結(jié)合性能好，防滲效果可靠，工期短，造價(jià)低。

缺點(diǎn):前期鑿毛工序不利于運(yùn)行期施工，不利于小面積作業(yè)，且不能再閘井等部位運(yùn)用。

(4)PCC—84型防水水泥砂漿涂抹方案。

優(yōu)點(diǎn):PCC—84型防滲水泥砂漿物理力學(xué)性能好，粘接強(qiáng)度，抗老化、抗?jié)B、抗凍均能滿足設(shè)計(jì)要求，針對(duì)西北地區(qū)干旱嚴(yán)寒的氣候特征，又漿將其材料成份和配比上作了調(diào)整，抗凍和抗干燥性能得到了提高，而且能帶水作業(yè)，施工不受環(huán)境的限制，操作簡(jiǎn)便，施工周期短，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn):是施工過(guò)程中是適宜的氣溫是10℃ ～15℃，當(dāng)日平均氣溫低于5℃時(shí)，其力學(xué)性能有顯著下降的趨勢(shì)，因此施工期應(yīng)有適當(dāng)選擇。

施工工序?yàn)?鑿毛——伸縮縫及裂縫處理——涂抹PCC復(fù)合型膠凝材料——養(yǎng)護(hù)。

這4個(gè)方案的比選主要對(duì)結(jié)構(gòu)、防滲效果、工程量、施工條件、工期、投資等方面進(jìn)行了綜合比對(duì)，最終選擇了PCC—84型防水水泥砂漿涂抹方案，PCC—84型防水水泥砂漿涂抹采用核工業(yè)部七二一礦石開制的高分子聚合物水泥砂抹面，涂抹厚度3cm，即能滿足壩面防滲的要求，便于在運(yùn)行期內(nèi)施工等三屯河水庫(kù)對(duì)壩體迎水面防滲的具體要求。

5 配比

(1)主要材料技術(shù)指標(biāo)。

水泥:525#或425#普通硅酸鹽水泥;

砂:采用河砂。粘土、淤泥等雜物，細(xì)悄物含量＜3%，細(xì)度模數(shù)F·M=2.6～3.0，含水量＜10%;

(2)PCC—84型水泥砂漿配比。

水泥∶中砂∶PCC 材料 =1∶1(0.4～0.45)

(3)添加劑配比。

膨脹劑∶引氣劑∶減水劑=(5～7)%∶(1～3)/1%∶(0.5～0.7)%

6 施工工藝

6.1 實(shí)施過(guò)程

PCC—84型防滲水泥砂漿雖屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，并在江西、安徽、山東、福建等地做了不少工程實(shí)例，均取得滿意效果，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。但在西北干旱嚴(yán)寒地區(qū)，特別是新疆仍然是首例，對(duì)其材料和配比進(jìn)行了針對(duì)性的調(diào)整，調(diào)整效果仍需通過(guò)實(shí)地印證，待取得經(jīng)驗(yàn)后才能大面積推廣使用。因此三屯河水庫(kù)壩面防滲工程按3期工程分別實(shí)施，總防滲面積3888m2。

第一期工程完成電站閘進(jìn)通氣孔和電站引水管進(jìn)品部位工程，共計(jì)1361m2，是大壩的主滲區(qū)，施工期為1993年6月15日～1993年7月10日共計(jì)25天。

第二期完成大壩迎水面防滲，防滲面積2055m2，施工期為1994年4月19日～1994年5月14日，施工高程1032.0～1022.50m;1994年9月11～19日，完成1022.50～1018.00m高程的防滲抹面工程。

第三期1998年在壩前PCC—84砂漿面的1018～1037米高程內(nèi)用聚氨酯涂抹壩面積，經(jīng)2年運(yùn)行有脫皮，掉塊現(xiàn)象，防滲效果不佳，故2000年4月在1032～1037m高程內(nèi)除去聚氨酯后，又用PCC—84型水砂漿抹面，面積達(dá)472m2，運(yùn)行效果好。

6.2 施工工具

由于在水面上作業(yè)采用大型木筏，人工鑿毛，4磅鋃頭和六棱鋼釬，聚合物砂漿的拌制采和人工拌和用大、小圓桶拌和小皮桶定滑輪垂直運(yùn)輸。小水泵和塑料養(yǎng)護(hù)等。

6.3 施工工藝

(1)鑿毛清理。

人工將混凝土表面鑿毛，清除表面雜物，浮塵及老化混凝土，對(duì)混凝土表面的缺陷如蜂窩、麻面須盡量鑿除，對(duì)不密產(chǎn)混凝土，有明顯出水點(diǎn)要重點(diǎn)先做止水或引水處理，對(duì)壩段分縫鑿成V型槽，然后按止水要求泥青石棉繩處理，對(duì)壩體一般裂縫鑿除不密實(shí)的混凝土后用PCC—84砂漿填塞處理，對(duì)沉陷引起的裂縫按壩段分縫處理。

(2)表面涂抹。

鑿毛的混凝土表面用清水沖洗干凈，并保持濕潤(rùn)，將PCC—84砂漿用手用力壓緊壓實(shí)壓出漿，壓平最后抹光。

(3)PCC砂漿的拌制。

PCC—84膠液系由高分子聚合物為原料，在七二一礦熬制運(yùn)來(lái)工地，砂漿拌合時(shí)直接配入，并添加由(水+NaOH+PC－2)配成的溶劑。

(4)養(yǎng)護(hù)。

及時(shí)養(yǎng)護(hù)是PCC—84砂漿涂抹層成功的重要一環(huán)。不僅要保持需要的氣溫，更重要的是適當(dāng)?shù)臐穸?，因此，加?qiáng)保濕措施就是顯得尤為重要。PCC—84砂漿的養(yǎng)護(hù)期不得少于14天。

7 工程防滲效果

自1994年完成壩體迎水面防滲工程運(yùn)行了近14年，防滲效果顯著。

(1)防滲效果好。工程處理前壩后坡滲水面積近3000m2，壩后總滲漏量高達(dá)94L/s。每年冬季壩后坡冰積如，壩后坡混凝土預(yù)制塊、桿等設(shè)施嚴(yán)重破壞。經(jīng)工程處理后，據(jù)實(shí)測(cè)2004年庫(kù)水位1035.29m時(shí)，壩后總滲漏量?jī)H為9.77L/s，占94L/s的10.4%，壩后坡基本干燥狀態(tài)，無(wú)滲水現(xiàn)象。

(2)抗凍性能好，粘接強(qiáng)度和適應(yīng)變形能力強(qiáng)。經(jīng)多年運(yùn)行，經(jīng)歷了冬季－34℃的考驗(yàn)，施工部位無(wú)掉塊，脫落及開裂現(xiàn)象，也未進(jìn)行過(guò)維修。

(3)操作簡(jiǎn)便，工效高。該工程具有工藝簡(jiǎn)單，施工方便，工程造價(jià)較低?？稍谛陆珊祰?yán)寒地區(qū)水利設(shè)施及其它工程中廣泛推廣適用。

8 結(jié)語(yǔ)

(1)PCC—84型水泥砂漿具有與混凝土基面粘結(jié)能力強(qiáng)，抗?jié)B性能好，彈性模量低，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，抗凍性能好等性能，適應(yīng)于水利水電工程、碼頭、石油等涵管、油罐的防滲堵漏，民用與工業(yè)建筑的混凝土表面防滲處理。

(2)PCC—84型水泥砂漿施工工藝簡(jiǎn)單，可帶水作業(yè)或水下作業(yè)，能在潮濕和微濕面上施工，施工簡(jiǎn)便。

(3)PCC—84型水泥砂漿在干旱嚴(yán)寒地區(qū)，用于大面積的大壩防滲處理，在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還是首例，新疆尚無(wú)先例。根據(jù)三屯河水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)取樣和近14年的運(yùn)行，壩后總滲漏量由工程處理前的94L/s減少到9.77L/s(庫(kù)水位1035.29m)，防滲效果明顯，在水利水電防滲堵漏工程中有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

(4)在已推廣使用的瑪納斯塔西河電站前池防滲工程和頭屯河水庫(kù)壩體涵洞工程防滲效果明顯，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效果顯著。

［1］李生祿．淺析新疆昌吉市三屯河水庫(kù)大壩帷幕灌漿和壩基排水設(shè)施對(duì)滲流和揚(yáng)壓力的影響［J］．大壩與安全，2006(04)．

［2］許緒倉(cāng)，方從貴．白石橋水庫(kù)大壩應(yīng)用PCC－84水泥砂漿防滲漏［J］．水利與建筑工程學(xué)報(bào)，1994(01)．