高密市城北水库防渗墙施工设计

郝晓辉，何文龙，史晓清

（1.山东省水利科学研究院，山东 济南250014；2.山东黄河信息中心，山东 济南250013）

城北水库坐落于高密市北部夏庄镇官庄西，水库于1995年11月竣工蓄水。总库容510万m3，正常蓄水位19.4 m，调蓄库容464万m3，死库容46万m3。该水库是一座具有城乡供水、灌溉综合利用的小（1）型水库。水库枢纽由围坝、入库泵站、泄水闸和放水洞四部分组成。大坝为黏土均质坝，由于当时受设计标准、财力、物力等条件限制，工程建设标准低、尾工多，管理设施简陋，坝体渗透坡降大于允许渗透坡降，坝基坝体存在较严重的渗漏问题。

1 防渗措施比选方案

本次加固工程由于处理深度较大（22 m），坝体中含有碎石，③层黏土中含有姜石，姜石直径约3～15 cm，约占5%～30%。从目前省内已建项目的施工水平来看，搅拌桩施工深度15 m内，超出此范围可能造成墙体开叉、搅拌不到设计深度的现象。鉴于深层搅拌桩法存在以上成墙质量等方面的不确定因素，拟对高喷灌浆、地下连续墙方案、薄壁混凝土防渗墙方案进行比选。具体比选方案见表1。

表1 城北水库大坝坝体、坝基截渗加固方案比较表

2 防渗墙施工方案设计

2.1 施工方法

防渗墙造槽采用导杆式开槽机开槽，每槽段长3 m左右。槽孔采用切削开槽机开槽，开槽前应设置孔口导向槽，以防止孔口坍塌，并起导浆作用。

2.2 防渗范围

根据地勘提供的数据，坝体渗透系数大于1×10-4cm/s，坝基下分布有①层裂隙黏土、②层壤土、②-1层砂壤土、③层黏土夹姜石。其渗透系数 建 议 值 分 别 为2.00E-4、1.35E-3、5.00E-3、2.13E-4。从地质剖面图来看，③层黏土厚度大，在库区范围内连续，虽然含有渗透性较强的③-2中细砂透镜体，但都包裹在黏土层中，与库水不发生直接的水力联系，不会形成直接的渗漏通道。因此把③层黏土夹姜石层作为相对不透水层。根据地勘结论及现场调查情况，本次坝基渗漏治理范围确定为自坝顶深度至第③层黏土夹姜石层内不小于2.0 m。

2.3 实施方案

1）工程布置。根据大坝现场情况，振动射冲塑性防渗墙布置在坝顶距上游坝肩0.8 m处，防渗墙顶高程20.4 m，墙底深入③层黏土夹姜石内不小于2.0 m。

2）防渗墙材料选择。为适应坝体变形，采用低标号固化灰浆防渗墙，要求采用普通硅酸盐水泥标号32.5，渗透系数要求小于1×10-6cm/s，抗压强度不小于3.0 MPa；固化灰浆材料由水泥、膨润土及当地土料组成，配比由现场试验确定。

3）防渗墙厚度的确定。本工程主要从材料的允许坡降值和混凝土受渗水淋蚀而强度降低两个方面考虑防渗墙厚度。经计算，防渗墙厚度为0.3 m。

4）防渗墙底部的入岩深度。为确保防渗墙的防渗效果，避免防渗墙与其下部的相对不透水层在接触面部位发生渗漏通道，防渗墙必须与坝基可靠连接。为此应将防渗墙插入相对不透水层一定的深度，以增加渗径长度。经分析计算，确定进入岩石深度为2.0 m。

5）防渗墙设计指标。防渗墙入坝基黏土层不小于2.0 m，顶高程为20.4 m，周围黏土包裹厚度及深度不小于1.0 m；成墙厚度≥30 cm；渗透系数≤1×10-6cm/s；抗压强度为28 d龄期抗压强度3 MPa；允许渗透比降大于40。

2.4 高喷防渗墙设计

根据地勘报告的描述，围坝有4段管道穿过坝体，穿坝箱涵及管道处无法采用成槽防渗墙施工，采用旋喷桩套接成墙。

2.4.1 旋喷桩设计

1）单排布孔，孔距0.8 m，旋喷桩顶底高程与原防渗墙相同。

2）采用三管法高喷灌浆，浆压≥38 MPa，浆流量≥60 L/min，浆比重≥1.5，气压0.6 MPa，流量100~1 000 L/min，提升速度≤12 cm/min，旋转速度＞10 r/min。

3）箱涵和管道下方的旋喷桩另外以斜孔方式施工，满足箱涵下墙体的连接。

2.4.2 旋喷桩施工方法

1）高喷布孔前应进行钻探确定箱涵和管道的准确桩号、顶高程。

2）斜孔施工时，在箱涵和管道底部以下3 m范围内采用定向喷射，提速不大于6 cm/min，压力不小于40 MPa。

3 结语

在城北水库除险加固工程设计中，根据水库具体情况，通过方案比选选定方案。该方案施工简单，其成墙整体性好，厚度均匀连续，质量可靠，防渗效果好，耐久性好，而且在施工过程中可以不用放空水库。防渗墙深入坝基，能有效截断坝基接触段等薄弱的渗漏通道，因此振动射冲成槽地下连续墙方案对于工程防渗加固来说最为适合。工程实施一年多以来，防渗效果明显，水库渗漏问题得到了有效解决，提高了水库调蓄能力，供水效率得到了提升，为当地经济发展提供了有力的支撑和保障，达到了工程立项及设计的预期效果。