柏叶口水库混凝土面板堆石坝施工期坝体排水

张朝辉

（山西省柏叶口水库建设管理局 太原 030002）

1 施工期坝体排水的必要性及主要措施

1.1 坝体排水的必要性

（1）坝体中存在反向渗流。柏叶口水库位于文峪河上，属于半干旱地区，降雨主要集中在夏秋6-9月份，多年平均降水量445 mm.混凝土面板堆石坝最大坝高88.3 m，坝址平均年径流量为0.92万m3，河床覆盖层主要为卵石混合土、混合土卵石层。在施工期存在坝体内水位高于坝上游基坑水位而形成反向渗流的情况：①坝体在河床趾板及其后部60 m范围内挖除至基岩，其余基本保留，使河床趾板建基面比坝体下游原河床低达14 m；②两岸特别是左岸断层的渗漏水和坝体施工用水等的长期存在，以及上游围堰和坝体之间坝基内集雨面积达4.8万m2，逢雨季尤其是突降暴雨时基坑会大量积水；③趾板灌浆、面板混凝土及其表面止水施工和坝前粉土石渣回填等工作面施工要求处于少水甚至干燥状态。

（2）垫层抗反向渗流能力弱。垫层料的试验研究表明，当垫层下游有过渡料反滤保护，渗流自上而下（正向渗透水流），其最大水力比降为120～200时，垫层料、过渡料仍处于渗流稳定状态；而当垫层料在出口无反滤保护、渗流向上（反向渗透水流）的条件下，临界比降ik仅在0.6～1.15之间（相应水压力7～13 kPa），破坏比降iF在2.17～3.25之间（相应水压力25～38 kPa），渗透破坏形式为介于管涌和流土之间的过渡型，存在着反向渗透水流破坏垫层及挤压边墙甚至混凝土面板酿成重大事故的危险。

1.2 主要采取的措施

柏叶口水库坝体填筑工程采取在两岸高边坡的合适位置设截水沟将一部分地表水引出基坑，在基坑中设集水坑用4台10 cm（6英寸）泵常年抽水，在坝体内设反向排水管自由排水至趾板上游集水坑后用水泵排出上游围堰等一系列措施，解决了施工期坝体反渗问题，为大坝顺利施工提供了有利条件。坝体反向排水管计划在完成坝前铺盖、盖重后，进行封堵。目前大坝填筑已达83.5 m，坝体渗流和变形的测值变化不大，圆满完成了大坝一期汛期施工，整体运行情况良好。

2 坝体排水的布置及主要施工方法

2.1 基坑周边渗水的排除

2010年4月趾板及其下游60 m范围清基后，发现渗漏水主要集中在右岸20 m两处地质破碎带处，填筑时主要采取集中排水，保证干地施工。

2.2 坝体反向排水管的布置

坝体反向排水管布置在河床趾板及其后部的垫层和过渡层区域，共布置4排，每排长23 m，材料为φ20 mm镀锌钢管，其下游端部2 m段为外包二层不锈钢滤网的花管，用2～10 cm卵石料作排水通道（宽φ2m×深4m），以加大坝体排水能力。

2.3 趾板混凝土内排水管的预埋

趾板混凝土内排水钢管埋设程序为：测量放样→钢管固定（钢管上游端用木塞塞紧、下游端伸出模板80 cm）→趾板混凝土浇筑→拆侧模、取木塞→通水检查。

2.4 排水钢管的填筑

施工程序为：坝基沟坎找平→花管及滤网安装→卵石料、垫层料（过渡料）填筑。

施工方法具体如下：水平段反向排水管附近1 m采用小区料，铺层厚20 cm，人工整平后用1 t振动碾碾压8遍，与相邻垫层料（小区料）同步上升，垂直段周边2～10 cm采用卵石料，在其相邻垫层料（过渡料）每填筑一层、交界面均需经人工整理后填筑，交替上升，高差以不大于50 cm控制。反向排水管附近的倒料、推平、碾压设专人指挥，防止机械碰压钢管。

3 反向排水施工期的保护

柏叶口水库工程2010年安全渡汛的设计标准为全年50年一遇洪水，相应流量为48.3m3／s，利用泄洪发电洞和导流洞联合泄流。大坝在未浇筑面板前利用垫层料上游及预留泄槽挡水渡汛，上游挡水水位高于坝的最低趾板底14 m，下游枯水。

排水管在渡汛期不进行封堵，汛前将趾板基坑内堆积的大量垫层削坡料及杂物清除干净以防堵塞反向排水管也是非常必要的。

4 反向排水管的后期封堵

面板混凝土及表面止水施工完成、粉土石渣回填准备工作基本就绪后，选择晴天尽可能抽干上游基坑积水，设子堰分批封堵坝体反向排水管。为防止封堵最后一两根排水管时，坝体内水位升高抬动面板，在其附近设置了4根面板支承墩，支承墩在两侧粉土超前填筑中起临时挡土墙作用。

4.1 封堵施工安排

计划于2011年9月15日首先封堵右侧1号、2号2根排水管，同时清理基坑，隐蔽工程验收合格后将两侧粉土石渣铺盖填至40 m高程，后封堵左侧3号、4号排水管。

为降低封堵难度，确保面板安全，在封堵时应停止大坝的所有施工用水，封堵前后应加强观测渗压计变化范围。坝前粉土石渣回填高度始终要先于坝体垫层附近的水位上升速度。

4.2 封堵方法

反向排水管的封堵采用以下方法进行：

（1）先用竹杆裹纱布清洗趾板头部反向排水管内壁，然后塞入30 cm厚白麻至反向排水管深处（最大可塞入2.3 m），再塞入30 cm厚SR填料（填料内预埋6 mm化灌塑料管，塑料管引至排水管出口处）以临时阻止反渗水流。

（2）马上回填M25预缩速凝砂浆（掺膨胀剂、水玻璃）。

（3）接上灌浆泵和8mm灌浆管开始灌浆，灌注Lw：Hw=30∶70的混合浆液，灌浆压力为0.3～0.4MPa.当孔周围都出现浆液后，再次检查并扎紧灌浆嘴继续灌浆，直至孔周围都出浆并稳定（稳定时间3min）后停止灌浆。清除孔外周围浮砂浆及多余的Lw、Hw混合物，割掉灌浆嘴。

（4）在孔口5 cm范围填入SR塑性填料。

（5）用钢刷将孔口周围80cm×80cm范围基面刷洗干净，再用喷灯将基面完全处理干燥后，涂刷底胶，并用SR填料找平。

（6）采用氯丁橡胶片和80 cm×80 cm×2 cm钢板封住孔口，利用预留插筋和膨胀螺栓固定钢板。

（7）在排水孔周围的趾板头部浇筑3 m×3 m×1 m（长×宽×厚）的C30混凝土盖板，保护钢板封口，混凝土结合面打毛处理。

5 结语

柏叶口水库工程施工期采用了简单实用的坝体排水措施，成功地解决了坝体反渗问题，为类似工程的施工提供了宝贵经验。在今后的施工中如能考虑坝体排水与堆石料填筑洒水相结合，能节约成本，起到事半功倍的作用。同时应做好灌浆作业废浆回收处理，不得与施工排水混合，减少污染，保护环境。