混凝土防渗墙在马房水库除险加固工程中的应用

靳娟娟李淑芬

靳娟娟淤JINJuan-juan曰李淑芬于LIShu-fen（淤昆明理工大学津桥学院，昆明650106；于云南宣威市水务局，宣威655400）（淤OxbridgeCollegeofKunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650106，China；于XuanweiWaterAuthorityofYunnanProvince，Xuanwei655400，China）

摘要院马房水库的除险加固工作以坝基和坝体防渗为主。对混凝土防渗墙和高压旋喷桩两种方案进行对比分析，最终确定混凝土防渗墙方案。同时对该方案的施工技术和方案实施后的效果进行了有限元分析和实测数据分析。综合分析说明防渗墙具有防渗效果好、可靠性高等特点，是水库大坝防渗加固较好的措施。

Abstract:ThereinforcementprojectofMa-Fangreservoirarebasedontheanti-seepageofdamfoundationanddamitself.Throughthecomparativeanalysisofthetwoschemesaboutconcretediaphragmwallandthehighpressurejetgroutingpile,itconcludesthefirstone.Thentheconstructiontechnologyandtheeffectofconcretediaphragmwallonthefiniteelementanalysisandexperimentaldatahasbeenstated.Comprehensiveanalysisshowsthattheconcretediaphragmwallhasthecharacteristicsofgoodanti-seepage,andhigherreliability,soit'sapracticalmeasureinreservoirdamreinforcement.关键词院混凝土防渗墙；施工；除险加固Keywords:concretediaphragmwall；construction；reinforcementproject中图分类号院TV543+.82文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）31-0136-03

1工程概况马房水库位于宣威城东北部，水库以灌溉、防洪为主，兼顾部份村镇供水。水库于1958年春动工兴建，至1960年5月基本竣工。目前，水库枢纽建筑物主要有大坝、输水隧洞、溢洪道及管理所等。

水库大坝为均质土坝，现最大坝高27m，正常蓄水位2081.00m，总库容227.7万m3，工程等别为郁，工程规模属于小（1）型。灌溉面积4500余亩。坝顶高程为2083.81m，坝顶长203.5m，坝顶宽3.30m，坝底最大宽度128.7m。

2存在问题及方案选择2.1存在问题马房水库坝体填筑中，施工方法落后，施工质量缺乏有效的控制措施，致使坝体结构松散，大坝土料压实度为85.6%~89.1%，压实度较低，不满足规范要求。孔隙比大，透水率指标高，坝体渗漏严重，虽经灌浆处理，但灌浆孔布置及灌浆材料的选取均存在严重缺陷，对大坝防渗并未起到应有的作用，坝体仍存在渗漏问题。大坝河床坝基底部未设置防渗心墙及截水槽等防渗设施，坝基存在渗漏问题。实测资料说明，在库水位2076.53m的情况下，大坝下游坡存在湿润区，面积为2604m2，顶部高程为2067.50m，其下存在5个集中出水点，出逸点处存在砂圈现象，可测总渗漏量为0.75L/s。下游坝脚处存在沼泽区，面积为1855m2，积水深度在10~15cm。左坝肩山体下部坡脚处存在库水的散浸现象，汇集总渗漏量为0.15L/s。

大坝在多年运行中，下游坝坡的渗漏问题一直存在，且坝后湿润面积随库水位的升高而增加，近年来，渗漏量呈现逐年增大之势。

综合以上坝体及坝基渗漏问题的分析，必须进行坝体及坝基的防渗处理，从而减小水库渗漏量，降低坝体浸润线，保证大坝运行安全。

2.2方案选择针对马房水库坝体和坝基渗透的具体情况，结合渗漏原因分析，本次针对两坝肩及坝体以下基岩部分除险加固拟采用水泥浆作常规帷幕灌浆处理，坝体防渗处理则对以下两个防渗方案投资做对比分析，见表1。

由表1看来，高压旋喷桩方案比混凝土防渗墙方案投资高12.28万元。同时方案二混凝土防渗墙理论更为成熟，对地层的适应性较强，安全可靠，使用有效期长。考虑到马房水库工程等别和大坝的地质情况，特别是针对河床坝基底部尚存在5.0耀6.5m的第四系河床冲积物，下伏基岩呈全~强风化状态的基础特性，混凝土防渗墙方案优势更加明显。

经综合分析，本次除险加固两坝肩及坝体以下基岩部分采用水泥浆作常规帷幕灌浆处理，坝体防渗采用方案二：混凝土防渗墙。

3混凝土防渗墙设计混凝土防渗墙是在地面上进行造孔施工，在地基中以泥浆固壁开凿成槽形孔或联锁桩柱孔，回填防渗材料筑成具有防渗性能的地下连续墙。

3.1混凝土防渗墙布置原则结合本工程的实际特点，混凝土防渗墙布置的原则为：淤确保工程质量，保证大坝加固后安全正常运行；于降低工程造价，力求防渗体工程量最小；盂保证防渗体施工期大坝稳定安全，不因施工造成坝体失稳；榆满足施工场地条件的同时减少老坝体开挖量；虞减少施工与蓄水的矛盾，尽量满足用水需要；愚施工单一，便于与其它处理措施相协调。

3.2混凝土防渗墙轴线拟定防渗轴线位置选择主要考虑的因素有：施工期坝体安全稳定；具备良好的施工场地条件；处理后受力条件好，坝体应力分布状态得以改善。

考虑到便于混凝土防渗墙与两岸的帷幕灌浆连接形成一道完整的防渗体，并结合原灌浆轴线位置处在上游，因此，最终选定混凝土防渗墙轴线在除险加固后的新坝体轴线位置。

3.3混凝土防渗墙顶界、底界高程的确定由于场地有限，若施工高程往上移，会使得场地较窄且混凝土防渗墙工程量增加；若施工高程往下移，坝顶开挖量及粘土填筑量大，甚至影响水库安全。综合考虑在满足施工平台宽度要求的前提下，尽量减少坝顶土方平台开挖。通过分析确定2081.50m为防渗墙施工平台高程。防渗墙顶界高程为2081.50m，较正常蓄水位高0.5m。混凝土防渗墙底界以揭穿基底第四系河床冲积物进入呈全~强风化状态的下伏基岩1-3m为佳，其下与常规帷幕灌浆结合，形成完整统一的防渗体系。

4混凝土防渗墙施工防渗墙施工流程主要利用泥浆固壁，锯槽机刀具往复切削，用砂石泵“反循环”排渣成槽，水下导管法灌注混凝土成墙。本工程坝体防渗墙理论厚度40cm，混凝土标号C10。采用CZ-22A型冲击钻机成孔，泥浆下直升导管法浇筑混凝土，I、II期槽孔接头方法采用钻凿法。

4.1钻孔成槽防渗墙槽段长度为6m，槽段内有7个单号孔，6个双号孔，其中主孔为直径400mm的圆形孔，副孔宽度为600mm。施工中可根据造孔进度、孔壁稳定等情况对槽段划分作适当调整。一槽段分两期施工，先施工I期槽孔，后施工II期槽孔。在同一期槽孔内，先施工单号孔，后施工双号孔。I期槽段与II期槽段相互搭接400mm。

I期槽孔的成槽施工先用冲击式反循环钻机钻进单号孔到终孔深度，再用劈打法劈双号孔（副孔），并修劈小墙成槽。II期槽孔的端孔由冲击钻机在I期槽孔浇筑混凝土48小时后进行套打一钻，其他各孔施工方法同I期槽孔。

清孔换浆结束之前需刷接头，以保证施工质量。

4.2浇筑混凝土混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。导管下设及导管起拔均按设计要求控制。压球法开浇，以减小开浇时混凝土快速下落与泥浆的絮凝反应。根据拌和系统的生产能力、混凝土输送能力以及槽孔水平断面尺寸等相关因素，确保混凝土面具有较高的上升速度（4耀6m/h）。

4.3施工要点淤采用直升导管法进行泥浆下混凝土浇筑，导管内径不小于250mm。于一期槽孔导管距孔端或接头管的距离为1.0~1.5m；二期槽孔导管距孔端的距离为1.0m，两相邻导管之间的距离不大于3.5m。盂导管至孔底距离15~25cm。在每套导管的顶部和底节管以上设置数节长度为0.3~1.0m的短管。榆混凝土浇筑于槽孔清孔验收合格后4h内开始，开浇顺序严格遵守先深后浅的原则，开浇后立即检查导管是否漏浆，发现问题立即处理。虞导管埋入混凝土的深度不小于1m，不宜超过6m。愚每30min测量一次孔内混凝土面深度，每2h测量一次管内混凝土面深度；在开浇和结尾阶段适当增加测量次数。

5混凝土防渗墙效果分析大坝混凝土防渗墙工程于2011年12月开工建设，2012年4月全部完工。为检验混凝土墙的防渗效果，对混凝土防渗墙建设前与后，库水位基本相同时同一位置进行观测对比。

淤据勘探，处理前坝土与坝基接触带渗透系数K多大于10-3cm/s，属中等透水，接触带存在渗漏问题。设置防渗墙后渗透系数K约为5.0伊10-8cm/s，不透水。

于根据有限元软件分析，处理前和处理后正常水位情况下渗流等势及浸润线见下图1和图2。对坝体采用混凝土防渗墙（墙厚40cm）、坝肩及坝基采用帷幕进行防渗处理后，坝体浸润线降低，坝体渗流性态正常。

盂坝坡允许渗透比降[i]=0.389，坝基允许渗透比降[i]=0.378。防渗处理前坝坡和坝基处渗透比降均超出允许值，安全鉴定结是可能会出现渗透破坏。处理后各关键部位渗透比降小于容许渗透比降，坝体、坝基的渗透稳定性都满足要求。具体见表2。

表2防渗处理前后渗透比降对比分析表计算工况位置出逸点高程（皂）处理前渗透比降处理后渗透比降正常蓄水位（2081.00）坝坡坝基2070.760.440.390.400.36设计洪水位（2083.24）坝坡坝基2073.130.510.410.420.40图1处理前正常水位情况下渗流等势及浸润线图2加固后正常水位情况下渗流等势及浸润线正常蓄水位2081.00m2083.81m淤于上部坝土下部坝土冲积层强风化层盂区排水体2056.81m加固后正常水位渗流等势图区区榆区虞区

6结语实践表明，混凝土防渗墙技术应用于大坝除险加固工程，可有效解决坝体、坝基渗漏问题，且具有施工速度快，工程造价低，防渗效果好，可靠性高等特点，是水库大坝防渗加固较好的措施。随着混凝土防渗墙技术的迅速发展，施工机具的不断创新和完善，经济效益的不断提高，其用途将日益广泛。

参考文献院[1]姬华生.混凝土防渗墙在白龙河水库除险加固工程中的应用[J].云南水力发电，2002(S1):45-47.[2]DL/T5199-2004,水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[S].[3]高凯,颜斌.薄型抓斗建造混凝土防渗墙工艺的应用[J].水电与新能源,2014(03):23-25，27.