瑞安市金河水庫保安工程大壩防滲加固設計

1、<p>　　瑞安市金河水庫保安工程大壩防滲加固設計</p><p>　　摘 要：瑞安市金河水庫大壩經(jīng)多次除險加固以后，因存在質(zhì)量問題，大壩仍存在滲漏。經(jīng)對產(chǎn)生滲漏的原因進行分析，及防滲加固的方案比選，確定采用壩基帷幕灌漿和壩體劈裂灌漿再對大壩進行防滲處理。結(jié)果表明，該防滲加固方案有效地解決了大壩滲漏問題。 </p><p>　　關鍵詞：土石壩；除險加固；滲漏；壩基；壩體；帷幕灌漿

2、；劈裂灌漿 </p><p>　　中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　瑞安市金河水庫位于瑞安市塘下鎮(zhèn)羅鳳辦事處，水系屬八水溪大羅山支流，集雨面積3.9km2，壩高19.77m，壩頂長116m，壩頂高程為254.83m（黃河高程，不同），正常庫容為92.2萬m3，總

3、庫容為122.6萬m3。水庫樞紐由攔水壩、溢洪道和放水隧洞等建筑物組成，是一座以防洪、供水、灌溉等綜合利用的小型水庫。 </p><p>　　金河水庫于1957年10月動工，1958年4月竣工，壩頂高程為249.80m，1963年大壩加高到254.83m高程，工程運行過程中發(fā)現(xiàn)壩體多處滲漏水。 </p><p>　　2工程運行存在問題與原因分析 </p><p>　

4、　本工程水庫雖經(jīng)多次除險加固，但水庫在蓄水運行過程中都有或多或少的滲漏水點存在，目前較明顯的滲漏水點有3處，一處在高程252.0m離左側(cè)山體2.5m，一處在高程245.0m壩坡面中間位置，另一處在原排水涵洞封堵后的出口處，同時在壩體背水坡其它位置還存在多處陰濕散滲的現(xiàn)象。 </p><p>　　根據(jù)2007年10月《瑞安市金河水庫測壓管工程竣工報告》資料顯示，大壩土體防滲系數(shù)在4.33×10-4-2.6

5、6×10-6cm/s之間，且分布規(guī)律性不強，壩體填土體以下約3-3.5m基巖為中風化凝灰?guī)r，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，表明在大壩施工過程中未能嚴格控制好心墻、斜墻部位的填土質(zhì)量，局部土體防滲性能不能滿足規(guī)范要求，導致了蓄水后壩體背水坡產(chǎn)生較多的滲漏水點現(xiàn)象，壩基基巖也有滲漏水的通道存在。 </p><p>　　3大壩防滲處理方案的選擇 </p><p>　　3.1壩基防滲處理方案 <

6、;/p><p>　　帷幕灌漿是目前壩基防滲處理的唯一方法，它主要用來處理大壩壩基滲漏及壩基與壩體的接觸滲漏問題。帷幕灌漿應根據(jù)工程的具體情況和重要程度采用不同的灌漿材料，可形成水泥灌漿帷幕、化學灌漿帷幕及水泥化學混和型的灌漿帷幕。本工程水庫有供水的功能，考慮到飲用水的安全，本工程壩基防滲選用單一的水泥灌漿帷幕進行處理。 </p><p>　　3.2壩體防滲處理方案 </p>&l

7、t;p>　　3.2.1壩體防滲處理方案的比選 </p><p>　　壩體防滲處理方案較多，在選擇防滲處理方案時，不但要求技術上的可行性，還需考慮盡可能保持其原貌，不產(chǎn)生太大的破壞或拆除重建，以減少在社會上的負面影響，同時還必須做到節(jié)省投資，并能在較短時間內(nèi)解決水庫的滲漏問題。經(jīng)壩體防滲加固方案分析比較，最后確定選用劈裂灌漿和套井回填2個方案進行比選。 </p><p>　　3.2.1

8、.1劈裂灌漿方案 </p><p>　　劈裂灌漿是在充填灌漿基礎上發(fā)展起來的，主要用來處理均質(zhì)土壩和心墻壩的壩體滲漏及壩體裂縫，可解決壩體變形穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定問題，該項技術打破了傳統(tǒng)的以滲透和充填為主的灌漿模式，通過“少灌多復”的工藝，使裂縫、空洞不斷得到充填，漿液反復互壓，泥漿不斷排水固結(jié)，形成一道或多道致密的連續(xù)泥墻壁，起到防滲加固作用。同時通過劈灌壓實了壩體，釋放了壩體拉應力，建立壩體新的應力平衡，增加壩體變

9、形穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定。該項技術機理明確、工藝簡單、造價便宜，在我省病險水庫除險加固處理中已廣泛應用，并取得了較好的技術效果和經(jīng)濟效益。 </p><p>　　3.2.1.2套井回填方案 </p><p>　　套井回填是我省較早使用的技術，是目前處理病險水庫壩體滲漏的一種常用手段。它是利用沖抓式打井機具，在土壩或堤防滲漏范圍造井，用粘土分層回填夯實，形成連續(xù)套接粘土防滲墻，截斷滲流通道，起到防滲

10、的目的。此外，在回填粘土夯擊時，夯錘對井壁的土層擠壓，使其周圍土體密實，提高堤壩質(zhì)量，從而達到防滲和加固的目的。但套井回填對土料及其含水量要求比較嚴格。 </p><p>　　3.2.2 方案的選擇 </p><p>　　根據(jù)以上2個方案的比較后認為：劈裂灌漿機理明確，設備工藝簡單，操作方便，施工質(zhì)量較好控制，故確定壩體防滲加固采用劈裂灌漿方案。大壩灌漿順序為先進行壩基帷幕灌漿，后進行壩體

11、劈裂灌漿。 </p><p><b>　　4 防滲加固設計 </b></p><p>　　4.1壩基帷幕灌漿 </p><p>　　壩基帷幕灌漿的技術要求如下： </p><p>　?、殴酀{孔軸線?？紤]到灌漿施工時壩頂人員、機械通行，帷幕灌漿孔布置在距離上游路肩0.5m處。 </p><p>　　

12、⑵灌漿段壩長116m，加上向左右壩肩兩側(cè)山體各延伸15m，共146m，孔距2m，布孔共74個。 </p><p>　　⑶灌漿順序。灌漿分III序施灌，先I序孔，再II序孔，再后III序孔，I序孔間距8m，II序孔間距4m，III序孔間距2m。 </p><p>　　⑷鉆孔方法。壩體土用干法造孔，壩基用回旋鉆機沖水造孔，鉆孔時壩體用套管保護。 </p><p>　?、?/p>

13、灌漿方法。灌漿采用全孔一次灌漿法，灌漿孔孔徑為100mm，。 </p><p>　　⑹灌漿孔深。根據(jù)《瑞安市金河水庫測壓管工程竣工報告》中工程地質(zhì)剖面圖分析，確定帷幕灌漿孔的深度暫定為5m，為防止壩基與壩體接觸面的滲漏，將帷幕灌漿延伸入壩體1m。 </p><p>　?、颂坠堋⒆{管、橡塞位置。接觸段和基礎灌漿時，套管下至心墻底止，注漿管距孔底0.2m，橡塞距套管底0.3m。 </p

14、><p>　　⑻灌漿材料及配合比。灌漿材料采用32.5級普通硅酸鹽水泥，漿液比用6級控制，分別為5、3、2、1、0.8、0.6（或0.5）。施工中如發(fā)現(xiàn)個別孔基巖裂隙較為發(fā)育，帷幕灌漿采用無壓力灌注，每米灌漿量0.5m3，限制吸漿率不超過5Lu，每次灌漿結(jié)束后停歇6h再進行第二次復灌。 </p><p>　?、拖纯着c壓水試驗。鉆孔結(jié)束后，即沖洗鉆孔至回水澄清，灌漿前進行簡易壓水試驗，壓水試驗壓

15、力為灌漿壓力的0.8倍。 </p><p>　?、喂酀{壓力。灌漿壓力由P=P+mD式計算，P為上覆土壓力（取0.9rh），m為灌漿段頂板在巖石中每加深1m所允許的壓力值（取0.025MPa），D為灌漿段頂板以上巖石厚度。 </p><p>　　⑾封孔。壩基用0.5：1水泥漿封孔，采用機械壓漿法。 </p><p>　?、衅渌夹g要求遵照DL/T5148-2001《水

16、工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)定》實施。 </p><p>　　4.2壩體劈裂灌漿 </p><p>　　壩體劈裂灌漿時技術要求如下： </p><p>　　⑴灌漿孔軸線。劈裂灌漿孔布置在帷幕灌漿孔同一軸線上。 </p><p>　　⑵劈灌范圍。劈灌范圍為原壩長116m范圍內(nèi)，孔距1m，布孔117個，造孔深度為原壩基面止。 </p>

17、<p>　?、枪酀{順序。灌漿分III序施灌，先對壩體第I、II序孔進行灌漿，最后為第III序孔灌漿，I序孔孔距4m，II序孔孔距2m，III序孔孔距1m。 </p><p>　?、茹@孔方法。壩體土用干法造孔，孔徑70mm。 </p><p>　?、晒酀{方法。灌漿采用由下至上進行，下套管分段灌漿，段長5m。 </p><p>　?、手貜凸酀{和間隔時間。重復

18、灌漿次數(shù)為大于或等于5次，灌漿間隔時間為5-7d。 </p><p>　　⑺帷幕厚度確定。帷幕厚度的計算步驟為：根據(jù)壩體的實際邊界輪廓，先列出其滲流計算公式，然后根據(jù)已知計算參數(shù)來反推其合理的帷幕厚度。該土壩的實際計算寬度為L1=L3+δcp+L2+L，其中L=H1，L3=+（H-H1）m1，L2為帷幕下游壩寬度。 </p><p>　　當下游無水時，其滲流量及浸潤線在下游壩腳的出逸高度的

19、計算公式為： </p><p><b>　　q= </b></p><p>　　ho=（m2+0.5） </p><p>　　金河水庫大壩高H=19.77m，正常水位H1=15.27m，壩頂寬度b=2.5m，上游邊坡系數(shù)m1為1：2.2，下游邊坡系數(shù)m2為1：2，壩體滲透系數(shù)取壩體中間具有代表性三孔平均值K=9.75×10-5cm/s

20、，泥漿幕體滲透系數(shù)Kˊ=10-7cm/s，L1為整個壩體計算寬度，q為單寬滲流量，ho為浸潤線出逸點高度，δcp為漿體帷幕厚度。經(jīng)計算漿幕厚度為0.08m，下游浸潤線出逸點高度小于原設計高度，由帷幕所形成的滲透坡降在漿體允許坡降內(nèi)。 </p><p>　?、虇未喂酀{量以每米孔深0.3m3左右控制。 </p><p>　　⑼土料與泥漿指標。灌漿用土為黏土，灌漿所用的泥漿指標為：密度1.35-

21、1.55g/cm3，黏度20-50s，穩(wěn)定性0.1-0.15g/cm3，膠體率大于70%，失水量10-30cm3/min，含砂量小于10%。 </p><p>　?、闻鄩毫浪?。允許最大劈灌孔口壓力由P=Rh+δt-rˊhˊ估算，式中：R為壩體土的密度，取值1.9t/m3；h為計算點以上的壩高；δ為土的單軸抗拉強度，取值3.0t/m2；rˊ為泥漿密度，由當時實際密度確定；h’為泥漿柱高。為壩體劈開后，最大灌壓（

22、表壓力）原則上控制在小于或等于0.1MPa。 </p><p>　?、吓鄷r泥漿密度選擇。起劈時均采用1.35g/cm3的泥漿，當壩體劈裂后，改用1.40-1.55g/cm3的泥漿。 </p><p>　　⑿劈灌結(jié)束標準及封孔。當漿液上升至孔口，經(jīng)連續(xù)復灌3次不再吃漿（一經(jīng)灌漿即壩頂冒漿），即終止灌漿，然后用1.55-1.60g/cm3密度的泥漿封孔，漿面下降時補漿，直至不再下降為止。 &

23、lt;/p><p>　?、延^測樁埋設與觀測。在劈裂灌漿施工前布置不少于2個斷面的觀測樁，觀測樁用木樁或混凝土樁，樁身座落在壩體的實土上。劈灌日觀測不少于2次，待灌日為1次，相對水平位移控制在3cm以內(nèi)。 </p><p>　?、移渌夹g要求遵照SD266—88《土壩壩體灌漿技術規(guī)范》實施。 </p><p>　　5大壩防滲加固效果 </p><p&g

24、t;　　水庫大壩經(jīng)防滲處理后，已經(jīng)過蓄水后多次高蓄水位的運行考驗，大壩背水坡原滲水點基本消失，達到了預期的防滲效果，并于2009年6月通過保安工程完工驗收。 </p><p><b>　　6結(jié)語 </b></p><p>　　通過對瑞安市金河水庫保安工程大壩防滲處理的工程實踐，認為壩基帷幕灌漿和壩體劈裂灌漿聯(lián)合起來使用能夠有效地解決大壩的滲漏問題，該辦法也可用于類似于