塑性混凝土防渗墙在水库除险加固中的应用和分析【摘要】以狮子山水库为案例，针对水库大坝、溢洪道等存在的渗漏问题，分析了砼防渗墙施工应用和工程加固的相关措施。

同时提出，要加强对水库大坝的日常管理和养护。

【关键词】水库；塑性混凝土；防渗墙
1 工程概况
狮子山水库位于临海市江南街道紫砂岙村，距离市区5km。

水库枢纽主要建筑物有大坝、溢洪道、放水隧洞、引水渠道及虹吸管等。

水库坝址以上集雨面积2.7km2，引水面积0.65km2，总库容130.65万m3，水库主要功能为防洪、供水及灌溉，影响下游人口400人，灌溉面积200亩。

水库大坝为岩基粘土心墙坝，坝顶高程为109.70m，长126m，顶宽4.0m，最大坝高25.5m，坝顶设浆砌块石防浪墙，墙顶高程110.20m；大坝上游坡为干砌块石护坡，自上而下坡比为1:1.9、1:2.4、1:1.30；坝顶及下游坝坡无护砌，下游坝坡自上而下坡比为1:1.8、1:2.0、1:2.78。

溢洪道位于大坝左岸，由山体开挖而成，开敞侧槽宽顶堰形式，堰顶高程为106.20m，堰长45m，堰体为浆砌块石；泄槽段底宽约8.0m。

引水渠道位于溢洪道左岸，总长227m，底部及内侧为山体岩基，外侧为浆砌块石砌体。

放水隧洞位于大坝右侧山体内，隧洞断面型式为城门洞型，断面尺寸为1.8×1.8m，进口底高程87.57m。

2 水库渗漏问题
据现场勘测，水库大坝坝脚处湿润，杂草丛生，左坝头与侧堰连接处存在明显漏水现象。

根据坝体填筑土现场注水试验，坝壳土①-2层含砾砂粉质粘土渗透系数在4.79×10-3～1.06×10-4cm/s，属中等透水性。

心墙土渗透系数在2.94×10-3～2.54×10-5cm/s，属中等～弱透水性，其中坝顶以下深度约10m以上部分渗透系数基本上为10-3，属中等透水性，渗漏问题比较突出；深度约10m以下部分渗透系数为或接近10-5，属中等偏小～弱透水性，防渗性能较好。

大坝渗流安全性级别为b级。

3 防渗施工方案比选
针对大坝心墙存在的渗漏问题，本次除险加固需要对大坝心墙进行防渗处理，降低坝体浸润线。

防渗处理方案由套井回填和砼防渗墙进行比选。

3.1 套井回填方案
套井回填是土体置换成墙的一种处理方法，利用冲抓钻机造孔，然后进行粘土回填。

套井的优点是使用机械设备简单，施工方便，在粘土回填的同时，对井壁土层进行挤压，使井孔周围土体密实，能较好的解决坝体土防渗系数不满足要求的状况，对均质坝能有效降低浸润线；缺点是不能对坝基含泥砂砾石进行彻底处理，施工时受库水位影响较大，容易出现塌孔等现象。

大坝心墙防渗采用套井回填方案，在坝顶新坝轴线上游0.8m处打一排套孔，孔径为110cm，孔距为78cm，有效厚度为78cm，两坝
肩套孔打至强风化下限，其余坝段套孔打至坝底基岩，套孔回填粘土要求渗透系数不大于1×10-5cm/s；套井施工平台高程为
108.50m，平台宽度不小于5m。

大坝套井回填、左坝头粘土回填、头墙砼贴面及帷幕灌浆形成一道封闭的防渗系统。

按本工程防渗需要，大坝套井回填共需3263m，每米单价为224.38元，投资为73.22万元。

3.2 砼防渗墙方案
砼防渗墙是利用专门的造槽机械设备营造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，以防孔壁坍塌，最后用导管在注满泥浆的槽孔中浇注混凝土并置换出泥浆，筑成墙体。

混凝土防渗墙优点是适用性广，适用于各种地质条件；施工条件要求简单，施工时噪音低、震动小，可在较复杂条件下施工，不受库水位条件限制。

大坝心墙防渗采用c15砼防渗墙，防渗墙轴线布置在坝顶新坝轴线上游0.5m处，墙厚80cm；防渗墙全断面底部至弱风化基岩面以下0.5m，防渗墙与左坝肩头墙砼贴面采用c25混凝土衔接，衔接长度为0.5m；防渗墙施工范围为坝0-001.00～坝0+119.00段共15个槽段，每个槽段长度8m，坝0-006.00～坝0-001.00段1个槽段，槽段长度5m。

砼防渗墙施工平台高程为108.50m。

大坝砼防渗墙、c25砼衔接墙、头墙砼贴面及帷幕灌浆形成一道封闭的防渗系统。

按本工程防渗需要，大坝砼防渗墙共需
2651.55m2，每平方单价为1058.89元，投资为280.77万元。

3.3 方案比选
综上所述，上述两种方案均适用本工程的防渗处理，施工技术要求均较简单；投资方面差别比较大，砼防渗墙方案较套井回填方案要大207.55万元；但方案一套井回填对回填土料要求较严格，施工过程中较难控制，回填土量需求较大，工程附近无适合土料场，且施工过程中要求水库放空。

故本阶段推荐c15砼防渗墙方案来处理大坝心墙的渗漏问题。

4 防渗墙施工
4.1 施工导流
本工程在枯水期施工，以利于工程施工，在工程施工期间采用放水隧洞和虹吸管导流；隧洞进口施工过程中，由虹吸管导流，待隧洞进口施工完毕后，方可拆除虹吸管，由放水隧洞导流[1]。

4.2 砼防渗墙施工
防渗墙项目是施工的关键点，根据其它工程的施工经验，水库水位降至高程98.00m运行；降低坝顶高程，形成施工面。

主要施工方法如下：
(1) 施工场区布置：将现状大坝拆除到108.50m高程，作为施工平台，满足施工要求。

防渗墙划分为主槽孔和横向接头槽孔，根据施工需要布置好施工作业区。

(2) 槽孔的开挖施工：槽段长度为8m，共划分为16个槽段。

采用两钻一抓成槽法施工。

(3) 固壁泥浆制备：该系统由制浆、储浆、振动除砂滤浆、压力供浆四个部分组成。

制浆、储浆和滤浆系统布置在下游坝脚，通
过供浆管使泥浆与防渗墙孔组成一个完整的固壁泥浆系统。

在施工期间须特别注意环保要求，防止泥浆流向下游。

(4) 砼浇筑：采用直升导管法，导管为厚壁钢管，导管顶部安一漏斗，砼泵直接将料泵入漏斗，使砼经导管进入槽孔底部，导管内径应不小于0.15m；导管应布置在槽孔中部，距离孔段0.5m～1.0m；开浇前，导管底口距槽孔底应控制在0.15～1.0m；导管埋入砼的深度不得小于1.0m，不宜大于6.0m；砼面上升速度不应小于2.0m/h；严禁不符合质量要求的砼浇入槽孔内；砼面应均匀上升，高差不应大于0.5m。

4.3 溢洪道防渗处理
溢洪道位于大坝左岸，由山体开挖而成，开敞侧槽宽顶堰形式，堰顶高程为106.20m，堰长45m，堰体为浆砌块石[3]；泄槽段底宽约8.0m，平均坡度为10.6％，底板开挖后未进行砼衬砌，大致平整，表部岩体多呈弱风化状，完整性较好，抗冲刷能力较强。

最大泄流量为113m3/s，过水深度为1.18m。

1988年进行保坝工作，溢洪道进口长度从32米加至45米，2006年对溢流堰防渗处理，但目前水库高水位时溢洪道侧堰有渗漏现象，且渗漏量较大。

本次对现状溢流堰进行防渗处理，不改变溢洪道规模；开挖溢流堰上游面至基岩，在原溢流堰上游砼贴面底部浇筑c25砼基础，基础宽度不小于1.5m，高度为0.8m。

c25砼基础与原溢流堰上游砼贴面接触缝采用橡胶止水带，使它们形成溢流堰上一道由基础至顶部的防渗体系。

同时在c25砼基础上设计单排帷幕灌浆，灌浆孔深
7m，分两序钻灌，一序孔距为4m，终孔孔距为2m。

4.4 引水渠道防渗处理
引水渠道总长227m，底部及内侧为山体岩基，外侧为浆砌块石砌体。

经多年运行，浆砌体表层风化严重，局部已无砂浆。

本次仅对渠道损坏地段进行修复，采用15cm厚c25砼衬砌。

5 水库大坝的日常管理与养护
加强对水库大坝的日常养护管理，严禁在大坝管理范围和保护范围内进行爆破、采石、挖沙、取土等危害大坝安全的活动，坝区范围内有白蚁活动现象时，应按土坝防蚁要求进行治理。

坝顶出现局部裂缝、坑凹，应及时填补，发现堆积物应及时清除。

同时，应加强大坝的监测，尤其是梅雨季及汛期，管理人员应加强观测，注意坝体有无裂缝、凹坑等，同时加强坝肩、坝基及坝体结合部位的渗水情况观测，发现异常情况立即向上级汇报并采取相应措施。

6 结束语
通过防渗处理，大坝含泥砾砂允许出逸的渗透坡降为0.48～0.64，大坝下游坝脚溢出点高程均低于下游石渣堆积体顶面，相当于级配良好的反滤层，坝基为岩基，不存在渗透破坏。

大坝非稳定渗流期的上游坝坡最大逸出点的渗透坡降为0.32在安全范围之内。

同时，必须加强对水库大坝的日常管理和养护。

参考文献：
[1]黄亮.浅析提高防渗墙槽壁稳定性的措施[j].中国城市经
济,2010年12期
[2]尚夏,姚雷生,王宁.塑性混凝土防渗墙在某水库大坝中的应用[j].平顶山工学院学报,2006年04期
[3]赵建锋,王展.浅谈多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙施工质量控制[j].成功(教育),2010年09期。