红山水库大坝防渗工程实践与思考

黄必成

(福建省莆田市东圳水库管理局，福建 莆田 351100)

1 水库基本概况

红山水库开工于1959年11月，1960年4月建成蓄水，位于福建省莆田市荔城区新度镇下坂村红山自然村，是一座以农业灌溉及供水兼防洪等综合利用的年调节小(1)型水库，水库坝址上游集雨面积11.4km2。水库枢纽由拦河坝、溢洪道、放水系统组成。大坝为粘土心墙混合坝，坝顶高程44.4m，坝顶长227.5 m，顶宽4.2 m，最大坝高27.5 m。总库容485×104m3，调洪库容175.2m104m3，正常蓄水位40.5m，相应库容为365库104m3；死水位为26.1m，死库容38.6×104m3。溢洪道位于大坝左侧，为正槽开敞式自由流陡坡结构，总长249.88 m，由进水控制段、泄洪槽、末端消力池组成。控制堰为开敞式宽顶堰，堰顶高程40.5 m，宽度为29 m。放水系统布置在大坝右岸。主要由进水口、输水涵洞、出水口组成。进水口为斜拉式转动门盖，设计放水流量2.0 m3/s。

红山水库大坝的隐患之一是大坝背水坡右侧一级平台，高程为36.00 m处漏水，1998年汛前检查后，水库管理单位决定对此处进行灌浆处理——采用人工造孔和人工手摇压力机灌浆的施工方法，取得了明显的止渗止漏效果，至今此处未再发现漏水问题。

2 水库防渗施工

人工造孔设备：机架、钻头、钻杆、摇柄主要是根据有关资料加工而成。灌浆机采用福建省水电机械修配厂制造的d/JB73A型手摇灌浆机。

1)现场水情调查：经现场调查，在大坝右侧山坡上并无水塘、水池及人工开采石料或土料的情况，由此可以判断高程为36.00 m处的漏水与山坡水关系不大，主要是水库之水。经了解水库管理人员当库水位达到36.50m以上时此处才产生渗漏水情况。

2)漏水原因分析：通过对大坝渗漏情况的分析，认为此处渗漏水的主要原因是坝体填土质量问题和坝体与山坡结合部处理不符合规范。

3)孔位布置：由于在坝顶防浪墙上游侧是坝坡，布孔困难、考虑到本处渗漏水主要是水库水以及钻孔摇柄尺寸，所以钻孔第一排沿防浪墙下游侧边缘1.2m布置，分二排呈梅花形布设孔位，排距1.0m，孔距0.5m，从坝顶管理房边缘起始，直至与山结合处以外3m。

4)灌浆材料准备：灌浆材料主要是水泥和红粘土，水泥与红粘土体积配合比1∶5。水泥没有特殊要求，普通硅酸盐水泥即可。红粘土要求粘性高，砂含量小即可，在工地附近就地取材，但要提前备料及碾碎、过筛去杂质，堆积并用塑料布，避免雨淋造成制浆困难。

5)钻孔施工：钻孔深度应控制在渗漏出水口(高程36.00m)以下，即钻孔深度为8.4 m以上(坝顶高程44.40-出水口高程36.00=8.4 m)，本次钻孔深度平均在10m左右，最深的1孔为16.2。钻孔操作过程每进深0.5 m，要认真、仔细检查观察以下两个重要内容：钻头位置附着土体的含水量和土质情况①如果发现钻头的附着土体含水量明显提高，说明此处钻头位置很可能就是漏水的通道位置。②观察钻头附着土体的土质类别变化情况，准确了解钻头所处土层的土质情况，确保灌浆施工在粘土心墙内进行。从红山水库大坝断面图可以看出，表土以下2.9m为亚粘土层，再向下为粘土心墙，即钻头附着土体除了表土2.9m为亚粘土外，其他位置的钻头附着土体应为红粘土。由于这两个检查观察内容很重要，所以不要为追求钻孔进深速度而忽略。

完成一个孔位钻探后，即进行灌浆工序，这是确认漏水孔的一个方法，同时也是防止灌浆串孔的有效措施。

6)灌浆施工：天气要求没有降雨，水库水位降至漏水出水口高程以下且5以上，原因是避免雨水对钻孔孔壁结构的不良影响和减少孔位坝体土质的含水量，以利灌浆施工。灌浆一般掌握先稀后浓，稀浓结合。不易进浆时稀些，易进浆时可浓些。灌浆速度不宜过快，边拌边灌，确保浆液均匀，发现冒浆情况，即停；过些时候再灌。在灌浆过程中，要安排人员在下游相关地域仔细检查有否浆液冒出，若有，说明漏水点在此钻孔点内，要及时要进行导滤处理，防止浆液流出坝体。整个灌浆施工最好是连续进行，直至完成，效果最佳。在本次灌浆操作中，只有一孔灌进了5水泥拌制的水泥粘土混合浆。其他的孔位基本都是多大孔进多大浆。

7)施工记录：施工记录也是施工管理的一个重要内容。在施工过程中，不但可以利用前面工序的施工记录进行分析和预判，指导后续工序的施工，而且还可以为以后的工程管理或加固项目的查询考证工作提供很大的便利。所以施工记录不可忽视，也不要当作摆设。施工记录的内容主要包括——日期、气候、具体操作人员(为以后因记录未竟事宜留下查考询问空间)、钻孔位置、编号、钻孔深度、钻孔过程的土体含水量的定性观察记录(为垂直方向水渗漏位置提供数字参考依据)、钻孔过程中不同土层的土质比对(为确保灌浆施工在粘土心墙内进行提供现场土层依据)、灌浆量(为分析漏水平面位置、坝体内渗漏水孔隙或孔道提供体积参考依据)及其他相关事项均要记录存档，便于查考。记录内容应提前设计，并根据施工的不断推进，不断加以完善。

图1 二次人工压力灌浆孔位布置示意图

3 施工后的思考

对本次人工压力灌浆项目的评价：通过人工压力灌浆以后，经过的工程运行实践，大坝背水坡右侧一级平台，高程为36.00 m处原漏水口未再发现漏水问题。但也有其不足之处，首先，浆灌下去了，水也堵住了，但是堵住的仅仅是整个漏水孔道(或孔隙)一小部分，当时只有一孔灌进了5袋水泥拌制的水泥红粘土混合浆(其体积配合比为1∶5)，其体积大概只有30袋水泥那么大(约1.2m3)，其余的漏水孔道(或孔隙)还在坝体内，只要达到相应的库水位时，其中就充满水，这对水库大坝而言，无疑是一个安全隐患。这是这个灌浆项目的不足之处,应在适当的时候加以改善。

针对此不足应在原灌浆项目的基础上，由下游向上游一步一步地扩展灌浆成果，直至全部灌满为止。具体作法如下：

以原有效灌浆孔位为圆心，(原有效灌浆孔位即1998年8月灌浆施工时只有1孔灌进5袋水泥拌制的水泥红粘土混合浆，其钻孔排位是靠近防浪墙位置，具体位置在坝顶管理房附近)，以原钻孔排距1m左右为半径，画出一个灌浆孔位选择圈，并在此圈内选择钻孔。

考虑到钻孔的区域在粘土心墙内，土质大致相同，如果不计其他特殊情况，渗径最短，漏水的可能性最大，所以将原漏水出口与原有效灌浆孔连线并延伸与灌浆孔位选择圈相交处为首选钻孔位(简称新1-1孔)，从而开始实施二次钻孔、灌浆操作。在二次钻孔施工过程中，如果在二次灌浆的某一孔位灌进明显多于该孔位体积的浆量，则说明本孔位在漏水孔道(或孔隙)上，本灌浆孔位为有效灌浆孔位，(简称新1-Y有效)，完成本次灌浆选择圈的灌浆任务；然后以新1-Y有效为圆心进行第二孔位选择圈的施工操作，这样由下游向上游坝坡不断循序推进，重复上述施工步骤：逐一分析、定位灌浆孔位选择圈；钻孔、灌浆(其有效灌浆孔分别为：新1-Y有效、新2-Y有效、新3-Y有效、……新X-Y有效)，直至完成任务为止。

如果把新1-Y有效孔、新2-Y有效孔、新3-Y有效孔、……新X-Y有效孔用虚线连接起来就是一条大坝漏水轨迹线。

在此还要说明的是：①如果在某孔位灌进少于或等于孔位体积的浆量，则说明本孔位不在漏水孔道(或孔隙)上，则应在灌浆孔位选择圈内寻找新的钻孔位置，重新钻孔、灌浆；如果在本灌浆孔位选择圈内找不到有效进浆效果的孔位，就应考虑扩大灌浆孔位选择圈。②在二次钻孔施工过程中，如果发现有水泥红粘土浆的痕迹，就说明98年灌的浆液流入此孔中，从而可进一步判断此孔落在漏水道上。此孔也可作为灌浆有效孔考虑。③由于漏水道是隐蔽的，而且不是直线，具有很多不确定性，所以在施工的过程中应根据钻孔发现的诸多情况综合分析，去伪存真，作出判断，定出钻孔位。

4 结 语

以1998年红山水库大坝人工压力灌浆项目的施工情况介绍和成功止住漏水的效果为基础，结合工程管理和维修维护机制现状，对灌浆实施后还存在的土体孔道(或孔隙)的客观存在情况加以思考，提出下一步的灌浆施工的思路，目的是想对克服压力灌浆施工过程中的盲目性问题摸索一点操作方法，以提高其有效性。