王家坎水库除险加固后的大坝渗流效果分析

吴洪兵

(山东省巨野县水务局，山东 菏泽 274900)

0 前 言

王家坎水库位于辽宁省海城市八里河，该水库距离海城市城区10km，且位于几大高速公路网的交汇处，距离沈大高速20km，丹锡高速2km。王家坎水库的溢洪道对于海英公路以及右侧山体也造成了严重的冲刷，并对海英公路的路基以及右侧的山体的稳定性造成了严重威胁，客观上也需要进一步加强对于该水库进行加固处理，以更好的预防大坝溢洪道对周边所形成的潜在风险。从水库所处的居住环境来看，王家坎水库的下游存在有四个乡镇，八里、毛祁、西柳、中小等四个乡镇，水库下游合计约有75个行政村、约11万人口，约有2940hm2良田，其水库的安全是确保下游人民生命财产安全的重要保障。需要通过对王家坎水库进行除险加固防渗漏处理，以应对可能存在的重要水库安全风险[1]。

1 工程概况

王家坎水库始建于1958年，坝长525m，坝顶宽6m，最大坝高为18m，整个水库为黏土斜墙坝。该大坝上游坝坡以及下游坝坡比例分别为1∶3.5和1∶3，整个水库工程设计的最大泄流量为6m3/s，进口底高程为99 m，整个大坝的溢洪道设置在左岸，为开敞式溢洪，且为无闸门控制。该工程的整个堰顶高程106.2 m，堰宽22 m，最大泄流量378.4m3/s，水库设计总库容为1706.62×104m3。

王家坎水库大坝处于年久失修的状态，原有的设计已经不能满足当前最新的水利防洪要求。当前，整个王家坎水库控制流域的面积为62km2，且是按照100a一遇的洪水来进行设计，从水库的等级来看，属于中等级别的水库。并且近年来，该水库的大坝已经开始呈现渗漏的倾向，这主要是因为原有大坝在施工合拢段时未设置水平的防渗，从而导致坝基部开始出现漏水[2-4]。为提升大坝的防洪防渗水平，进一步对溢洪道以及输水洞等病险问题进行根除，需要对整个大坝水库进行加固处理，以应对可能出现的险情。

2 基于防渗流的大坝除险加固工程实施

2.1 基于防渗流的大坝高压定喷灌浆技术

为了更好的提升王家坎水库的防渗漏安全等级，本工程采用高压定喷灌浆技术来对大坝进行实施防渗处理，从而确保大坝的运行安全。在整个工程过程中，将整个大坝的处理过程布置为两排灌浆孔，高压定喷灌浆的处理在坝顶进行[5-7]。其主要的施工工艺如图1所示。

图1 高压喷射灌浆工艺流程图

在实际的坝体高压喷射灌浆施工过程中，设置第一排灌浆孔布置范围从0+000—0+525m，底部深入到基岩内1.0m，顶部高程至校核洪水位。第二排灌浆孔布置的范围为0+100—0+450m，其底部深入到基岩内的深度也同样为1.0m，顶部高程也为98m。

2.2 大坝高压定喷灌浆工程的实施检测

整个大坝的坝体实施高压孔沿防渗轴线布置后，可以分为I和II孔进行施工，通过每10个孔选取一个I序孔作为先导孔，通过钻进中采取岩心，设置1.8m的孔距，确保第二个试验段有3个孔孔距1.2m，2个孔孔距为1.5m。对整个大坝的坝体实施高压定喷灌浆工程后，在设计、监理、施工等单位的联合配合下，针对与施工高喷灌浆施工技术所需要的技术标准进行对比，并对整个大坝防渗单位的施工单元工程进行检验，工程全部确保符合施工质量的要求，如表1所示。

3 除险加固的大坝渗流效果分析

王家坎水库的在实施防渗漏工程以及相应的配套工程施工后，该大坝的渗流效果进行检验。文章通过对该大坝的初期运行情况分析，并通过三个方面来进行检验其实际的运行效果。

3.1 工程运行渗透系数情况

从大坝初期的运行情况可以看出，针对大坝实施高压灌浆防渗工程后，整个工程的运行基本发挥出实际的运行水平。通过对坝下的渗流量进行观察可知，大坝防渗心墙渗透系数为6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，这个指标与水利水电地质勘察规范(GB50287-99)进行对比可知，这属于微透水-极微透水级别，其整个大坝防渗漏加固效果较为良好，也基本完全达到了设计标准。

表1 大坝防渗单元工程已完工程分部及单元质量等级评定统计表

3.2 横断面水位线对比分析

通过对大坝防渗漏处理后的横断面显示对比分析可知，整个大坝内部的测压管的实际观测数据通过直方图的形式进行展示如图2所示。

图2 横断面显示对比柱状图

从图2中可以看出，整个大坝不同部位的库水位的横断面的显示对比柱状图。

通过对以上横断面显示对比状态图的各种水位显示状态可知，对所有观测点的同一时间内的观测水位情况进行分析可知，整个大坝各个观测点的水位均低于大坝的库水位，且设计范围取得符合设计的标准。如图3所示。

图3 水位过程线分析图

从图3中也可以看出，从2012年6月10日—2012年6月18日，整个库水位、绕坝体、0+250、0+380两个断面的9个测点的水位变化情况绘制成水位过程的分析图。图中以横轴为时间，纵轴为各测点位，从图中的各个测水位的水位均小于库水位，并同库水位同时产生相应的变化。这充分说明了水位过程线变化比较稳定，且并不存在突变的情况。

从以上也可以充分说明，王家坎水库的大坝经过渗流加固后，整个大坝的渗流符合规律，且大坝的渗流稳定，整个大坝的运行也较为正常。

3.3 大坝坝体断面对比分析

从坝体断面为例，通过对大坝的断面进行分析，用计算机的防渗绘制相应断面曲线图，并将整个断面2012年6月15日的实际浸润线进行分析，对整个坝体的横断面分析汇总如下图4所示的曲线，如下所示。

图4 断面分析图

从图4可以看出，整个断面分析图如上所示，整个断面的分析以横轴为坝轴距，纵坐标为高程值，并通过绘制如上所示的实际浸润线，通过与设计的值进行对比分析可知，这与实际的设计要求比较符合，这表明整个坝体内部的渗流处于基本稳定的状态。

4 结 论

文章对王家坎水库大坝坝体进行防渗漏加固，并采用高压定喷灌浆技术进行处理，在实际的工程过程中，针对大坝的渗漏加固采取了特殊的施工手段，并借助信息化的方式对整个大坝的防渗漏进行监测。通过检测表明，本工程的加固防渗漏效果达到了设计的标准，通过分析可知，大坝防渗心墙渗透系数为6×10-7cm/s至9.4×10-7cm/s，这个指标与水利水电地质勘察规范(GB50287-99)进行对比可知，这属于微透水-极微透水级别，整个大坝防渗漏加固效果较为良好，也基本完全达到了设计标准。王家坎水库的大坝经过渗流加固后，整个大坝的渗流符合规律，且大坝的渗流稳定，整个大坝的运行也较为正常。通过绘制实际浸润线，通过与设计的值进行对比分析可知，这与实际的设计要求比较符合，这表明整个坝体内部的渗流处于基本稳定的状态。