岩坑水库除险加固中大坝防渗方案设计

汤梅珍

（福建省漳州市水利水电勘测设计研究院，福建漳州363000）

岩坑水库除险加固中大坝防渗方案设计

汤梅珍

（福建省漳州市水利水电勘测设计研究院，福建漳州363000）

福建省漳州市龙文区岩坑水库大坝为均质土坝，坝体填筑土土质均匀性较差、压实度偏低、渗透系数较大；坝体与坝肩接触部位填筑质量较差，文章对岩坑水库大坝主要存在问题及原因进行了分析，对大坝除险加固方案作了介绍。除险加固中采用单管高压旋喷桩防渗墙技术对大坝进行了防渗处理，效果显著。

岩坑水库；除险加固；防渗方案；大坝坝体；单管高压旋喷防渗墙

1 工程概况

岩坑水库位于漳州市龙文区朝阳镇漳滨村，坝址以上集雨面积0.26 km2，主河道全长0.68 km，河道平均坡降39.5‰。

流域形状系数0.56，呈狭长型。流域以红山为分水岭，下游与红山溪汇合，由西南向东北经农场、漳滨村后汇入九龙江北溪，是一座以灌溉为主，兼顾养殖等综合利用的小（2）型水库。

水库大坝为均质土坝，坝顶高程34.0 m，坝顶长度97 m，坝顶宽度3.6～6 m，最大坝高14.6 m［1］。

2 主要存在问题及原因分析

2.1 主要存在问题

岩坑水库于1967年12月竣工，运行40多年来经过几次除险加固，工程存在问题得到部分解决，但由于资金等方面原因，工程维修加固不够彻底。目前仍存在坝面不平整，溢洪道泄水能力不足，输水涵洞出口漏水，坝体填筑土土质均匀性差，坝体填筑土的压实度偏低，渗透系数较大，迎水坡及背水坡坡面局部坑洼严重，坝体局部存在蚁巢，大坝坝体与坝肩接触部位填筑质量差，大坝两岸坝体与坝肩接触部位存在渗漏等一系列问题［2］。

2.2 原因分析

根据岩坑水库除险加固工程地质勘察报告，坝体填筑土的干密度ρd范围值为1.38～1.51 g／cm3，平均值1.43 g／cm3，根据室内击实试验（25击）成果，坝体填筑土的最大干密度ρdmax＝1.70 g／cm3，坝体填筑土的压实度（ρd范围值与ρdmax平均值比值）为：81.2%～88.8%，ρd平均值仅为ρdmax平均值的84.1%，依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96），填筑土压实度应为95%～97%，因此，坝体填筑土的压实度均偏低，填筑土的干密度大小差异较大，表明坝体填筑土的压实度变化较大。

现场对坝体填筑土进行7段注水试验，根据试验成果，坝体填筑土渗透系数K值（5.57×10－6～1.05×10－3）cm／s，属微～中等透水性，坝体防渗性能差。

勘察成果显示，大坝坝基为全风化花岗闪长岩，坝基较稳定。大坝迎水坡及背水坡稳定性均较差。局部坝体填筑土与坝基全风化花岗闪长岩接触带碾压未密实，达不到设计要求，水库高水位运行时，易由该处薄弱带形成渗漏通道，大坝左岸坝基可能存在渗漏问题。

大坝当时施工技术和施工机械设备相当落后，大坝坝体与坝肩接触部位填筑质量较差，大坝两岸坝体与坝肩接触部位仍可能存在渗漏问题。水库反滤排水棱体的有效性较差。大坝渗流从理论计算上浸润线过高，逸出点渗透坡降大于规定值，不能满足规范要求。

3 大坝防渗加固设计构思

坝体防渗加固设计主要可采取充填式灌浆、劈裂式灌浆、迎水坡铺设复合土工膜、射水法混凝土防渗墙、振动沉模混凝土防渗墙、高喷防渗板墙等方案。

根据岩坑水库大坝的实际情况，考虑充填式灌浆前期可以取得一定的防渗效果，后期防渗效果得不到保障；劈裂式灌浆劈裂坝体，会对坝体产生较大扰动，可能影响坝体的整体稳定性；射水法施工工艺要求高，防渗墙之间连接不够可靠；因此本工程加固不考虑充填式灌浆、劈裂式灌浆、射水法混凝土防渗墙等方案，只考虑振动沉模、单管高压旋喷防渗板墙、复合土工膜等方案。

本次防渗加固设计拟定3种方案进行技术经济比选，大坝防渗采取全坝段布置。

4 大坝防渗加固方案选择

4.1 方案一：坝体振动沉模混凝土防渗墙

振动沉模混凝土防渗板墙是利用强力振动原理，将空腹钢模板沉入土中，向空腹内注满混凝土，边振动边提升模板，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，从而形成连续的防渗板墙。

由于两岸坝端岸坡较陡，施工场地窄少，振动沉模防渗墙无法施工，且不能打入坝基，所以大坝部分采用振动沉模防渗墙，两岸坝端及坝基采用单管高压旋喷防渗墙［3］。

4.2 方案二：坝体单管高压旋喷防渗墙

高压喷射注浆技术的主要机理是钻孔灌注水泥浆，通过浆液与坝内土体的强制拌合，形成坚固的防渗板墙。

4.3 方案三：复合土工膜防渗结合单管高压旋喷防渗墙

复合土工膜防渗主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道。

该方案设计迎水坡23.00 m高程以上铺设复合土工膜（长丝无纺复合土工膜，两布一膜，200／0.5／200），并于拓宽27.00 m高程平台处至3.0 m宽施工平台，23.00 m高程以下采用单管高压旋喷防渗墙进行加固。

复合土工膜与高压旋喷防渗墙之间设宽、深均为1.0 m的C20混凝土帽梁连接。

经深入分析并参考类似工程经验，各方案的优缺点如表1、表2。

表1 大坝坝体防渗加固方案工程量及投资估算对照表

表2 大坝坝体防渗处理方案技术参数比较表

从施工工艺要求、施工难度、防渗效果、投资情况等综合考虑，采用“单管高压旋喷防渗板墙”对大坝坝体进行防渗加固。

5 单管高压旋喷防渗墙设计

防渗墙布设在坝轴线上游1.0 m处，单排布孔，孔距0.45 m，桩径0.6 m，墙顶高程33.10 m，墙底深入相对隔水层2 m，防渗墙从左岸桩号0＋000至右岸0＋097总长97m，共布设217孔，最大孔深15m，钻孔总进尺2 482.9 m。岩坑水库大坝加固横断面图如图1所示，单管高压旋喷防渗墙纵剖面图如图2所示。

图1 岩坑水库大坝加固横断面图

图2 单管高压旋喷防渗墙纵剖面图

6 大坝防渗加固效果情况

岩坑水库大坝防渗处理后，委托厦门捷航工程检测技术有限公司对坝体进行钻孔取芯及压水试验，其渗透系数试验值3.92×10－7cm／s～6.66× 10－7cm／s，满足渗透系数≤1×10－6cm／s的设计要求；抗压强度试验值在2.2～3.8 MPa，满足要求。综合近年来工程除险加固后运行情况看，除险加固前的渗漏等问题得到了解决，未再出现漏水问题，水库大坝能够正常运行。

7 经验与建议

1）水库一般建在山上，交通条件较差，在除险加固设计时应充分考虑机械的进出场运输问题。

2）在大坝防渗墙方案比选时，不能仅仅从经济可行性最优方面进行比选，而应该综合考虑后续施工问题、工期问题、防渗效果等。

3）大坝防渗墙方案设计应尽可能的参考当地已有的工程实例及其处理效果，工程设计既要有理论的计算研究，更要有实例的验证。

4）大坝防渗墙设计要综合考虑大坝的等级及工程量的大小，本文中水库为小（2）型水库且工程量较小，若为中型水库、大型水库的方案比选，还应考虑拓宽进场道路、拓宽坝顶等措施进行技术经济综合比选。

8 结 语

单管高压旋喷防渗墙具有施工简易、速度快、固结强度大、耐久性较好、防渗效果好、不会造成环境和地下水污染、施工噪音较小、适应各类地层条件等优点，具有广阔的发展前景。岩坑水库大坝单管高压旋喷防渗墙的应用，对单管高压旋喷防渗墙理论进行了实践检验，为国内单管高压旋喷防渗墙的设计提供和积累了一定的经验。

［1］江攀毅，等.龙文区岩坑水库除险加固初步设计地质报告［R］.福建：福建省漳州市水利水电勘测设计研究院，2011.

［2］陈伟达，等.龙文区岩坑水库除险加固工程初步设计［R］.福建：福建省漳州市水利水电勘测设计研究院，2011.

［3］中华人民共和国水利部.SL274—2001碾压式土石坝设计规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2001.

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1007－7596（2015）05－0063－03

2014－10－31

汤梅珍（1976－），女，福建云霄人，工程师。