病险水库除险加固设计研究_0

病险水库除险加固设计研究

摘要:病险水库是对下游人民群众生命财产的严重威胁，并且直接影响了水库效益的充分发展，因此，对病险水库进行加固，并采取相应的技术措施是十分必要的。本文结合实例，分析了水库存在的主要险情及地质条件，重点介绍了高压旋喷灌浆在病险水库除险加固设计中的应用，取得了较好的效果，从而保证水库的安全运行。

关键词:病险水库；渗漏；除险；加固设计；帷幕灌浆

随着水库运行时间的增加，有些水库工程存在较严重的质量问题，成为了带病运行的水库。病险水库最主要的病征是渗漏问题，这些病险不仅造成水库不能正常运行及无法充分发挥其效益，而且严重威胁到下游人民生命财产的安全，因此必须及时对其进行除险加固设计。在病险水库除险加固设计中，应根据不同的坝型的病因情况及水库地质条件采取不同的方法，这样才能使水库结构得到了加强，水库安全运行才有了保障。

1工程概况

某水库是一座以防洪为主，兼顾供水、发电、灌溉功能的水库，集雨面积约为32.7km2，水库容量5378万立方米，设计灌溉面积有10.11万亩。

2001年进行除险加固初步设计现场踏勘时，实测水库水位175.96m，下游坝坡严重浸润面积达2500m2以上，总浸润面积5213m2，大坝总漏水量为20.06L/s，其中导流洞6.28L/s，左排水沟0.42L/s，右排水沟1.36L/s，左原山坡0.091L/s，坝体反滤体11.91L/s。发现主坝左坝脚的原施工导流洞内距出口约25-35m处渗出较多浊水且带有泥砂颗粒的险情，导流洞内左边墙漏水呈射流状，持续到3天后的8月12日下游边坡局部塌陷，形成直径2.5m，深1.5m的大空洞，发展成为重大险情，当地政府及时组织了临时抢险施工，控制了险情。

2主坝工程地质条件

该水库枢纽工程所处的地区地质较为复杂。大坝填筑土料主要为坝址附近花岗岩残坡积粘土质砂或粉土质砂，以粘土质砂为主，大部分土为可塑状态，小部分土为硬塑～坚硬状态和软塑状态。大坝填土最厚为42.5m，大坝填土钻孔注水试验渗透系数平均值为6.9×10-4cm/s，室内试验平均值为2.25×10-4cm/s，主要为弱透水～中等透水层。

3主坝防渗加固设计

3.1主坝防渗方案比较

在进行方案比较时曾考虑过以下两个比选方案：①高压旋喷灌浆(坝体、坝基残坡积土及全风化土)+帷幕灌浆(强风化部分)；②塑性砼防渗墙(坝体、坝基残

坡积土及全风化土)+帷幕灌浆(强风化部分)。由于花岗岩全风化土存在孤石，塑性砼防渗墙机械造孔较困难，1994-1998年施工的人工挖孔桩防渗墙就是这个原因没法深入基岩，结果防渗效果差，因此不予选用。

经综合分析比较后最终选定的方案是：高压旋喷灌浆(坝体、坝基残坡积土及全风化土)+帷幕灌浆(强风化部分)。

3.2主坝高压旋喷灌浆防渗设计

高压旋喷灌浆及帷幕灌浆沿坝顶原防渗墙轴线上游侧布置，距原防渗墙轴线

1.2m，灌浆轴线总长579.4m，高压旋喷灌浆底高程深入至全风化花岗岩下限，帷幕灌浆从全风化花岗岩下限至单位吸水率≤5Lu线以下5m。高压旋喷灌浆孔距以确保钻孔在规范允许孔斜范围内孔底灌浆能有效搭接，不发生“开裤叉”现象，以保证防渗效果选定，分为3个档次，即：0+000～0+132m(左坝肩)、0+509.4～0+579.4m(右坝肩)，高压旋喷灌浆孔深6-26m，孔距初定为1.0m；帷幕灌浆孔距为2.0m，即每隔一个高压旋喷灌浆孔布置一个帷幕灌浆孔。桩号0+132～0+274.2m，高压旋喷灌浆孔深26-46m，孔距初定为0.6m；帷幕灌浆孔距为1.8m，即每隔2个高压旋喷灌浆孔布置一帷幕灌浆孔。桩号0+274.2～0+509.4m，长234m，高压旋喷灌浆孔深18-36m，孔距初定为0.8m；帷幕灌浆孔距为1.6m，即每隔一个高压旋喷灌浆孔布置一个帷幕灌浆孔。高压旋喷灌浆孔距及各项技术参数在灌浆前尚需通过灌浆试验确定，在施工初期进行调整和完善。高喷灌浆最大设计孔深46m，已接近当时高压旋喷灌浆最大的极限深度。

3.3主坝高压旋喷灌浆施工参数选定

对水库现场进行了主、副坝防渗墙高喷灌浆及帷幕灌浆试验，首先在主坝右坝肩上游山坡进行了单桩高喷试验，然后在主坝左坝段的坝顶进行了高喷围井试验，同时还在右岸坝肩下游山坡进行了帷幕灌浆试验。通过试验取得了可用于施工的灌浆参数，在进行主坝防渗墙施工过程中根据实际地质情况对这些参数还进行了修改，见表1。

表1主坝高压旋喷灌浆施工技术参数表

4主坝高压旋喷灌浆防渗效果

实际共完成高压旋喷灌浆钻孔22898m，旋喷灌浆20055m；帷幕钻孔21563m，帷幕灌浆9585m。为了使上部高压旋喷灌浆与下部帷幕灌浆形成有效的搭接，施工时先进行高压旋喷灌浆施工，待高压旋喷灌浆防渗墙达到一定强度后再在其上钻孔施工下部帷幕灌浆。主坝灌浆完成后，取得了明显的防渗效果。

(1)下游坝坡面渗润面全部消失，坝体总漏水量显著减少。主坝高压旋喷灌浆防渗墙完成后，与灌浆前相比，直观的效果是下游坝坡湿润面积全部消失，坝

脚渗漏量显著减少，实测库水位为176.07m时，大坝总漏水量为9.37L/s，其中导流洞5.12L/s，坝体反滤体及左右坝肩排水沟总渗漏量4.25L/s，坝体及左右坝肩总渗漏量有效削减达到70%。

(2)测压管观测资料表明，大坝渗润线降低显著。2002年以来测压管水位观测数据表明，浸润线已全线下降。根据灌浆前后测压管水位对比，选取灌浆后的2004年10月175.49m水位与灌浆前的2001年9月底175.26m相近水位相比，测压管水位全线下降，最大下降7.32m，说明坝体灌浆效果很好，但左、右坝肩的灌浆效果相对稍差一些。

(3)高压旋喷灌浆防渗墙检查试验合格。高压旋喷灌浆防渗墙按5%进行钻孔取芯检查，按高喷孔数5%应布置检查孔32个，实际钻孔44个，并分段进行了注水试验。检查孔取芯从终喷高程至全风化层顶部在两高喷孔中间搭接部位开孔钻进。岩芯除部份受机械破碎外，绝大多数岩芯完整，采取率达到90%以上；未发现有没能喷到的部位，岩芯具有较高的强度，少数孔内从岩芯上能见到2-5mm厚的后期纯水泥脉充填其中。

主坝全线帷幕灌浆完成后，按帷幕孔数10%应布置检查孔30个，实际钻孔42个，并进行全孔取芯和压水试验。凡在灌入水泥量较多的地段均取上了较为完整的水泥结石。从检查孔取芯可以观察到，充填水泥脉最厚者达到10cm，多数张开陡倾角可见到0.2～1.0cm水泥脉，但水泥脉旁的细小陡倾角裂隙则无充填，说明陡倾角裂隙难以灌入。

取芯情况表明：张开度大，连续性较好的裂隙已得到良好灌注和有效充填，但钻孔未揭露的陡倾角及细小裂隙仍存在一定的透水性。

高喷防渗墙进行注水试验92段，帷幕灌浆进行压水试验127段。检查结果：高喷防渗墙注水试验92段中除3段的渗透系数大于10-6cm/s外，其余的均为i×10-6～10-8cm/s，合格率为96.7%；帷幕灌浆压水试验127段中除8段的透水率大于5 lu外，其余的均小于5 lu，合格率为93.7%。

5导流洞、灌溉发电洞堵漏加固设计

主坝高压旋喷灌浆防渗墙完成后，下游坝坡湿润面积全部消失，坝脚渗漏量已显著减少，坝体及左右坝肩总渗漏量有效削减达到70%，但导流洞的漏水量仍很大。为此对导流进行补充勘探，通过氯离子示踪试验、自然电场法、充电法等手段，查明导流洞渗源主要来自左坝肩、导流洞及其两侧附近，而左坝肩来水主要为发电洞渗漏所致，为此提出导流洞、灌溉发电洞堵漏加固设计。

导流洞堵漏加固设计方案：①在桩号0+000～0+185m的范围内采取在原高喷墙上布置单排普通水泥帷幕灌浆结合超细水泥帷幕灌浆的处理方案，以提高防渗止漏效果，孔距1m。帷幕灌浆上部灌至高喷墙底线以上5m，下部深入5Lu线以下5m；②对封堵的堵头段进行充填灌浆，从坝顶或边坡上钻孔，对洞周填土采用水泥粘土浆进行充填灌浆，对洞体浆砌石及基岩采用水泥浆进行充填灌

浆，每2m间距一个断面，每断面5个孔，孔距2.1m。

灌溉发电洞堵漏加固设计方案：①对灌溉发电洞管壁及岩体充填灌浆，从灌溉发电洞进水口往下游方向沿洞轴线每隔2m布置一个灌浆断面，每个断面3个孔，相邻断面之间钻孔错开布置，钻孔深度深入岩石0.5m；②采用内衬钢管进行加固，内衬钢管内径1.8m，钢板厚8mm；钢管和洞壁间回填M20水泥砂浆，回填水泥砂浆结束14天后，再对钢衬外侧进行回填灌浆。

6结语

总之，为了保障下游人民群众生命财产的安全，确保水库的安全运行，发挥工程应有效益，对病险水库除险进行加固设计是必要的。本病险水库通过周密的设计和施工，大坝防渗加固效果明显，坝体结构得到了加强，渗漏状况基本消除，很好的延长了水库大坝的使用寿命，确保了水库的安全运行。

参考文献

[1] 张涛.病险水库除险加固措施浅析[J].地下水.2011年04期

[2] 邓承若.高压旋喷灌浆工艺在水库除险加固中的应用[J].企业科技与发展.2012年第09期