塑性混凝土防渗墙在水库除险加固中的应用分析

秦小艳　王金柱

【摘 要】 通过对彭阳县乃河水库除险加固工程病险成因分析，运用塑性混凝土防渗墙技术，较好地解决了该水库除险加固技术方案中坝体渗漏的问题，为类似工程提供翔实的第一手资料，工程效益得到充分发挥。

【关键词】 水库；塑性混凝土；防渗墙；宁夏彭阳县

【Abstract】 Based on the analysis of the causes of the risk elimination and reinforcement of the Naihe Reservoir in Pengyang County， and the use of the plastic concrete anti-seepage wall technology， the problem of seepage of the dam body in the technical proposal for the reinforcement of the reservoir is well solved， and it provides detailed information for similar projects. The first-hand information of the project has been fully utilized.

【Key words】 Reservoir；Plastic concrete；Impervious wall；Pengyang County；Ningxia

固原市位于宁夏回族自治区南部山区，辖四县一区，总面积1.054万平方千米。截止2017年底，全市共建有水库190座，总库容7.18亿立方米，其中：中型16座、小（一）型94座、小（二）型水库80座。依据《宁夏小型病险水库除险加固工程报告编制提纲》，2015年3月固原市水利勘测设计院编制完成了《宁夏回族自治区固原市彭阳县乃河水库大坝安全评价报告》，同年10月完成了《彭阳县乃河水库除险加固工程技施设计》，批复工程总投资6718.2万元。

1 工程概况

乃河水库位于彭阳县茹河流域，始建于1972年，1974年建成并投入运行，建成之初为小（1）型水库。为减轻下游水库的洪水压力，经宁夏自治区水利厅批准，1985年开始对乃河水库按中型水库标准进行加固扩建。2002年10月对乃河水库进行加固改造。水库集水面积143平方千米，水库正常蓄水位1770.9米，死水位1768.15米，工程按照50年一遇洪水標准设计，相应设计洪水位1777.43米；1000年一遇洪水标准校核，相应校核洪水位1783.82米，水库总库容1595.0万立方米（总淤积库容371.6万立方米），其中调洪库容1110万立方米，兴利库容118万立方米。

2. 除险加固设计

2.1 设计理念。

（1）乃河水库始建于1972年，受当时经济、技术、设备条件限制，主坝体填筑质量较差，渗漏比较严重，经计算坝体渗透不满足规范要求，坝坡不稳定，已影响到水库蓄水和正常运行。经过分析比较，设计采用塑性混凝土防渗墙措施对坝体进行防渗处理。

（2）坝体混凝土防渗墙是利用造槽孔机械设备，借助泥浆护壁作用，在坝体下开挖深而窄的槽孔，并在其内浇筑混凝土而形成的一道具有防渗功能的地下墙体。混凝土防渗墙自身除满足强度和变形要求，而且有足够的抗渗透性和耐久性，能够有效的减少坝体渗漏，控制渗流量和坝体渗透比降，使渗漏出逸比降满足设计要求。

（3）塑性混凝土具有弹性模量低，适应变形能力强，极限应变大，抗渗性好，以及具有良好的和易性和较长的终凝时间，易于水下混凝土浇筑等优点。同时具有成本低，强度低，成墙整体性好，厚度均匀连续，质量可靠，耐久性好，便于防渗墙槽孔接头施工和保证施工质量等优点。

2.2 设计成果。

2.2.1 防渗墙布置。

防渗墙沿坝轴线上游3.9m处布置，为防止右岸坝肩的绕坝渗漏防渗墙轴线在K0+620m处向上右坝肩延伸40m，防渗墙底嵌入泥岩1.0m，最大深度50米。输水建筑物段采用帷幕灌浆与防渗墙搭接，搭接深度为2.0m，帷幕灌浆深度至泥岩下5m，由于坝顶宽度仅6.0m无法满足防渗墙施工要求，设计对坝顶开挖至1783.5m，开挖后平台宽度13.5m，待防渗墙施工完成后，对坝体回填碾压至原设计高程，并对坝顶进行处理。

2.2.2 防渗墙厚度确定。

（1）根据防渗墙允许渗透比降确定墙体厚度，参考有关资料及已建成工程实例，防渗墙厚度按照下式计算：

T=H/J

式中：T——防渗墙厚度（m）；

H——防渗墙承受的最大水头（m）；

J——防渗墙的允许渗透梯度；

（2）根据已建成的混凝土防渗墙统计及参照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，混凝土防渗墙的一般允许渗透比降J=60～80，设计选用允许渗透比降均值70。

（3）作用在防渗墙上的最大水头差主要是考虑截引后防渗墙前后的水位差，由于校核洪水及设计洪水历时较短，难于形式稳定渗流，故墙前水头为正常蓄水位高程，防渗墙承受的水头为42.9m，计算得出防渗墙厚度为0.61m，设计取0.6m。

2.2.3 主要技术参数确定。

（1）塑性混凝土配合比为水泥：粘土（膨润土）：水：砂子：石子=160公斤：80公斤：260公斤：848公斤：848公斤或根据实验确定。粘土的塑性指数大于14%，粘粒含量不小于50%，有机物含量小于1%；膨润土选择二级以上膨润土；细骨料细度模数在2.4～2.8之间；粗骨料的粒径由大到小应连续，最大粒径不超过40mm，条件允许时采用最大粒径20～31.5mm的一级骨料，采用二级骨料时，小石与中石的比例不宜小于4：6。

（2）28天混凝土弹性模量800～1000兆帕；

（3）28天混凝土抗压强度≥2.5m兆帕；

（4）渗透系数<（1～9）×10-8厘米/秒；

（5）槽孔中心偏差≤30毫米，孔斜率≤5‰；

（6）孔底淤積≤50毫米；

（7）孔内泥浆密度不大于1.15克/立方厘米，粘度不大于40秒，含沙量不大于5%；

3. 设计注意的问题

3.1 防渗墙与地基连接。

防渗墙底嵌入弱风化层基岩0.5～1.0米，当基岩相对不透水层埋藏较深时，防渗墙下部接帷幕灌浆，灌浆区域与防渗墙搭接长度不小于2m，深度至泥岩层以下5m。

3.2 防渗墙与混凝土构筑物连接。

防渗墙在输水洞及泄洪洞坝段采用帷幕灌浆的方法进行处理，乃河水库溢洪道开挖深度7.5m，开挖坡比1：3，防渗墙浇筑时在溢洪道控制段只浇筑至溢洪道底板位置（1777.5m）处，防渗墙与溢洪道连接处开挖断面内采用黏土回填夯实。

3.3 防渗墙段连接。

防渗墙接头处是最薄弱的部位，如果处理不当，可能造成在接缝处会产生集中渗漏，严重时将引起墙后地基土流失，进而使坝体塌陷。本工程防渗墙设计采用接头管法，在浇筑一期槽孔混凝土4～6小时后，拔掉先期槽孔两侧接头管，再冲下一序孔，同时抓除接头管处不少于1/3半圆混凝土，并拉毛混凝土结合面，以满足混凝土衔接要求。

3.4 防渗墙检测。

对塑性混凝土防渗墙成墙质量及连续性的检测，现行采用的方法有钻孔取芯法、超声波法和地震透射层析成像（CT）法。对于塑性混凝土最好采用无损检测方法，如超声波和地震透射层析成像（CT）法，检测防渗墙的连续性和接头孔的连接质量。乃河水库塑性混凝土防渗墙工程检测建议采用目前国内比较先进的超高密度电法仪技术，进行无损检测。

4 结束语

（1）塑性混凝土防渗墙作为病险水库坝体防渗处理措施，从水库运行情况分析及起到的作用来看，是比较好的防渗方案。

（2）运用塑性混凝土防渗墙技术，解决水库坝体渗漏问题，在宁夏南部山区同类水利工程中具有推广应用价值。

参考文献

[1] 张启岳.土石坝加固技术[M].北京：中国水利水电出版社.1999年.

[2] 碾压式土石坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社.2001年.

[3] 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].北京：中国水利水电出版社.2014年.

[4] 刘继昌.塑性混凝土防渗墙的开发与应用技术[J].水利水电施工.1996.

[5] 固原市水利勘测设计院.《彭阳县乃河水库除险加固设计报告》[R].2016年.

[文章编号] 1619-2737（2018）02-06-792

[作者简介] 秦小艳（1979.11-），女，职称：水利工程师，宁夏大学毕业。