诸城市吴家楼水库大坝防渗措施

吴秀英 王成强 张 昕 李天虎

一、工程概况

吴家楼水库位于山东省诸城市境内的荆河上游，控制流域面积33km2。1960年7月建成蓄水，总库容2038×104m3，主要由大坝、溢洪道、放水洞及水库管理设施等组成。大坝全长500m，为均质土坝，坝顶（兼222省道路面）宽12.8m，坝顶高程90.0m。溢洪道位于大坝南端，为坝肩式溢洪道。放水洞位于大坝北段。该水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖的中型综合性水利枢纽工程。

水库运行40多年来，在防洪、灌溉、养殖等方面发挥了巨大的经济社会效益。由于历史原因，大坝施工质量差，坝体、坝基渗漏严重，多次出现险情。溢洪道无闸门控制，不能有效调控中小洪水，坝下放水洞多处裂缝，漏水严重，已无法正常运行，需进行除险加固。

二、大坝地质条件及评价

1.坝体

1960年7月建至高程87.5m，2002年222省道改线拓宽经过坝顶，又加高至90.0m。整个坝体填筑不均匀，压实度无法满足要求。

87.50 m高程以上部分坝体岩性主要为粘土质细砂、含砂壤土及壤土。在A0钻孔2.0m处出现漏浆现象，渗漏量达90.72m3/d；粘土质细砂渗透系数一般1.98×10-3cm/s，壤土渗透系数为6.38×10-3cm/s，具中等透水性；87.50m高程以下部分坝体岩性主要为粘土质细砂及壤土。在钻孔钻进过程中，坝体出现严重漏浆现象，渗漏量达44.64～102.24m3/d，易形成集中渗水，渗透系数为1.47×10-3～8.45×10-3cm/s，具中等透水性。

2.坝基

坝基岩性主要为第四系全新统冲积洪积堆积的壤土夹碎石及白垩系下统杨家庄组的砂质泥岩、细砂岩。砂质泥岩的强～中等风化带节理裂隙发育，且张开度大，透水率一般在10.81Lu以上，局部达44.37Lu，为坝基的主要渗漏层。

经综合分析，整个坝体及坝基存在严重漏水现象，坝后出现明流及沼泽化。大坝坝坡、坝脚渗流出逸坡降大于允许值，大坝渗透稳定不能满足要求，且在新老坝体的接触面及基岩与坝体直接接触面都存在接触渗流的现象，已出现集中渗水。因此须采取工程措施进行截渗，以确保工程安全。

三、大坝防渗研究与措施

1.大坝防渗方案研究

根据水库大坝存在的坝坡及坝脚渗流出逸坡降大于允许值、坝体与坝基岩石接触处存在接触冲刷破坏及集中渗漏、大坝渗透稳定不能满足要求等问题，拟定水平防渗膜方案、垂直防渗墙方案、高喷板墙加防渗膜方案进行比选。

方案一为防渗膜方案，上游坝坡铺土工膜，铺至坝脚后再向上游铺设50.0m，膜厚 0.5mm，布重 300g/m2。该方案施工简单，对坝顶省道交通的影响较小，可比投资为77.54万元。但需要腾空库容，放水损失大。

方案二为垂直防渗墙方案，墙轴线位置位于上游坝坡87.00m处，墙厚0.30m，下端入岩1.0m。该方案防渗效果好，工期不受汛期影响，渗流量较小。但施工影响坝顶省道交通，可比投资216.21万元。

方案三为高喷防渗板墙加防渗膜方案，在上游坝坡85.0m高程处，设高喷防渗板墙，采用旋喷工艺，孔距1.2m，下端深入基岩1.0m。85.00m高程至坝顶段的坝坡铺设土工防渗膜，材料为二布一膜，膜厚0.5mm。该方案防渗效果较好，施工对坝顶省道交通的影响较小，利于安排度汛，渗流量小，可比投资189.2万元。

通过以上方案比选论证，考虑到坝基及部分坝体土质渗透系数稍大，高喷板墙和防渗膜组合，防渗效果较好，施工对坝顶省道交通的影响较小，且投资较省。因此，确定方案三为大坝防渗加固的设计方案。

2.大坝基岩帷幕灌浆防渗措施

根据地质资料，大于10Lu的渗漏基岩将进行灌浆，则其灌浆范围为桩号0+015～0+500，共长485m。帷幕灌浆轴线位于现坝顶中心线上游18.25m处，高程85.0m，灌浆帷幕底伸入基岩9.0m，采用42.5超细水泥，沿轴线布设1排钻孔，孔距1.2m。

灌浆分三序孔，孔距由稀至密顺序进行。Ⅰ序孔孔距4.8m，Ⅱ序孔孔距4.8m，Ⅲ序孔孔距2.4m。每孔灌浆自上而下分段进行，第一段为坝基接触段，段长不大于3.0m，其余孔段长度为5.0m。上一段灌浆终凝后才允许施行下一段灌浆，灌浆压力为0.3MPa。

灌浆质量检查应在该部位灌浆结束后14d进行，沿灌浆轴线每隔20m设一个检查孔，试验压力可采用0.3MPa。每个试验段打一眼检查孔，采取岩心做渗透试验和抗压试验。

3.大坝坝体防渗措施

在大坝桩号0+024.65～0+418.5段的上游坝坡85.0m高程处，布置高压旋喷防渗板墙，总长度393.85m。旋喷直径1.5m，孔距1.2m，下端深入基岩1.0m。85.0m高程至坝顶段的坝坡铺设复合土工膜（布150g/m2，膜厚0.5mm，布150g/m2）。土工膜与高压旋喷防渗板墙顶端有效衔接。

灌浆材料采用不低于42.5普通硅酸盐水泥浆液。水泥应保持新鲜，过期及受潮结块的不得使用，水泥浆使用高速搅拌机搅拌不低于30s，自制备至用完不超过4h。浆液密度约1.4～1.7g/cm3，采用两管法施工，高喷气压为0.6MPa，流量1.0m/min。浆压为38MPa，浆流量为80L/min，密度1.4g/cm。提升速度为8cm/min，旋喷转速为5r/min；灌浆分3序孔，孔距由稀至密，顺序进行。第1序孔孔距4.8m，第2序孔孔距2.4m，第3序孔孔距2.4m；钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm。钻孔偏斜率不超过1%。

四、结语

吴家楼水库大坝经过坝基帷幕灌浆、坝体高喷防渗板墙及复合土工膜综合防渗处理后，截渗效果显著，坝后已无明流及沼泽化。经检测各项指标均满足设计要求，消除了工程隐患。除险加固后的水库在防洪、灌溉、供水、养殖等方面都发挥了巨大的工程效益和社会效益