枝江市胡家畈水库管理处
摘要：我国的水库数量非常多，其中有病险问题的水库也很多，这些病险水库的存在，严重的影响了周围生活的人们，一旦发生了大坝坍塌事故，将会造成巨大的财产损失，同时也会导致很多负面的影响，因此对病险水库进行除险加固，必须受到相关部门的重视，目前的水库加固处理中，常采用的办法就是砼防渗透墙，相信随着时间的推移，会有更多更好的加固技术出现。
关键词：防渗墙；除险加固；应用
胡家畈水库位于枝江市安福寺镇胡家畈村。水库拦截长江支流玛瑙河上游横溪河水系，坝址以上承雨面积9.78km2。水库总库容2696万m3，其中兴利库容2178万m3，死库容213万 m3。是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、供水等综合效益的中型水库。主坝长1162米，坝面宽5米，最大坝坝高24.8米，坝顶高程132.3米。
一、大坝防渗方案的选定
1、大坝渗漏分析
大坝坝体主要由粉质粘土、粘土组成，土体压实度为94.6%，低于国家现行规范要求，密实性一般。现场钻探取芯揭示，局部地段夹杂不少的如粉质粘土质砾砂、粉质粘土质细砂等粗颗粒填筑料，土体均质性较差。这从现场钻孔注水试验可发现，其渗透系数k值在5.74×10-4cm/s～5.09×10-6cm/s之间，具有中等至微透水性，渗透性变化范围大，其中渗透系数k＞1×10-4cm/s的分布地段分别为桩号0+000～0+080、0+140～0+480与0+800～1+050范围，合计中等透水段长约670m，约占主坝总长的60%。整个坝体经统计的渗透系数平均值为9.7×10-5cm/s，已接近规范规定的均质土坝渗透系数“k≤1×10-4cm/s”的要求，说明坝体局部地段渗透性已不满足规范要求。
大坝坝基桩号0+460～0+930范围与坝体结合部位坝基清基不彻底，不满足主坝坝基的防渗要求。
桩号0+580～0+810范围分布有约0.9～2.3m厚的淤泥质粉质粘土，虽土体含水量与压缩性均较高，强度低，但大坝历经近四十年运行，土体沉降与固结早已趋于稳定，对大坝的稳定影响不大，仅需灌浆补强处理。
桩号0+460～0+580与0+810～0+930范围则分布有约1.4～4.9m厚的粉细砂层，透水性强，其渗透系数k一般为1.0×10-3cm/s，该粉细砂层已形成连接大坝上下游的渗漏通道，库水长期经坝基向下游渗流，与坝基接合部位的填土易被水流冲刷，极易导致接触冲刷破坏，严重影响大坝的安全运行，需要进行防渗处理。
2、大坝坝基渗漏分析
在大坝桩号0+000～0+150、0+460～0+580与0+810～0+930范围与坝体结合部位及相应的上下游坝基分布有厚约1.4～4.9m的第四系中更新统冲洪积粉、细砂层。以粉砂、细砂为主，砾石含量3～25%，直径0.5～1.5cm，透水性强，其渗透系数一般在i×10-3～i×10-4cm/s范围。该层在大坝横向上并不具有连续性，呈透镜状分布，属大坝施工时，对坝基清基不彻底。该层在大坝纵向上构成了连接大坝上下游的渗漏通道，损失了库水量，存在渗透破坏隐患，严重影响大坝的安全运行。
3、大坝坝体坝基渗漏处理
①处理范围
针对大坝存在的渗漏问题,拟对透水层及渗漏部位进行封堵,隔断其渗水通道。
渗漏处理范围为，主坝从桩号0-016沿坝轴线向布置至桩号1＋062。
②处理措施
根据胡家畈水库大坝，既存在坝体回填质量差、局部渗透系数较大等的问题，又同时坝基存在透水层的实际情况。大坝渗漏处理方案选择砼防渗墙和高压喷射灌浆法进行比较。
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方案一：槽孔混凝土防渗墙法
砼防渗墙是利用专用的造槽机械设备营造槽孔，并泥浆固壁，用导管在注满泥浆的槽孔中浇注砼并置换出泥浆，筑成墙体，以达到透水体防渗加固的目的。
本工程拟采用槽孔砼防渗墙。混凝土防渗墙的允许水力坡降为80～100，胡家畈水库最大承受水压为26.96m，为满足规范要求，经计算成墙所需厚度为0.27～0.34m。本次设计结合施工因素取砼防渗墙成墙厚度为0.30m，槽孔砼防渗墙轴线布置在大坝坝顶中心线上游0.8m，墙底进入坝基相对不透水层1.0m。
方案二：高压喷射灌浆法
高压喷射灌浆法是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。
本工程拟采用三管喷射旋喷方法成墙，高压旋喷成墙允许渗透坡降为80～100，胡家畈水库最大承受水压为26.96m，为满足规范要求，取成墙厚度为0.6m；按单排孔布置，孔距1.0m；墙体中心线与原坝顶中心线同轴；墙底进入坝基相对不透水层1.0m，坝基灌浆成墙，墙顶墙顶至坝顶进行封孔。
经方案比选,上述二种方法是较为成熟的技术，都能解决渗漏问题，其不同之处在于施工的难易程度、加固或形成新防渗体可靠度的高低及造价等方法。对大坝采用混凝土防渗墙，其造价虽较高，但可在坝体内形成一道墙，提高坝体的防渗能力，同时也能降低坝体内局部透水层的渗透性、解决坝基透水夹层问题。因此，采用方案二（混凝土防渗墙）作为大坝加固处理方案。
二、大坝砼防渗墙的施工过程
大坝砼防渗墙于2013年2月21日施工，2013年6月30日完工，共分布槽孔172孔，完成0.3米厚砼防渗墙23686平方米月施工单位为湖北大禹水利水电建设有限责任公司，监理单位为葛洲坝集团项目管理有限公司，建设单位为枝江市胡家畈水库除险加固工程建设管理办公室 ，建办主任由兰金华担任。其主要施工工艺为：
1、测量放样
防渗墙轴线布置在大坝坝顶中心线偏上游0.8m，主要采用经纬仪放样，高程采用水准仪控制。在中心轴线上分段设控制桩，再逐段加密，最后定位每个槽段、孔位。
2、先导孔
先导孔采用地质钻机钻孔，间距为20～50m，如遇与技施地质结构相差较大部位相应加密。根据先导孔揭示的地质情况，报设计、监理核定，确定防渗墙成槽深度，再浇筑混凝土导墙。
3、防渗墙工作平台
利用反铲挖掘机将坝顶降低，主坝坝顶降至131.10m高程，其开挖弃料由运输车运至指定弃料场，可利用料堆放至下游坡面，采用推土机平整、压实形成防渗墙工作平台。
4、导向槽
导向槽平面轴线与防渗墙中轴线重合，设在孔槽上方，支撑上部孔壁。轴线确定采用刚尺量测，轴线误差不超过10cm即1/3墙厚。
基础开挖经检验合格后进行模板制安。导墙采用C20现浇混凝土结构。
5、泥浆拌制
泥浆的主要材料为优质膨润土，选用高速搅拌机拌制。拌制泥浆的方法、时间、配合比、泥浆的性能指标通过生产性试验加以选定。为保持泥浆性能指标均一，储浆池内搅拌机保证经常搅动。
6、槽孔开挖
本工程防渗墙采用液压抓斗机分二期成槽，槽段长度分别按6.0m和6.5m划分，每槽段由三抓形成，分2个主孔、1个副孔，开挖过程中泥浆搅拌机拌泥浆进行泥浆固壁。
7、清孔换浆
清孔换浆采用泵吸法，孔底淤积厚度不大于100mm则清孔合格。二期槽孔清孔换浆结束前，先用钢丝刷分段清除接头槽壁上的泥皮，直到刷子钻头上基本不带泥屑，孔底淤积不再增加。
三、砼防渗墙实施后的效果
2013年6月30日，砼防渗墙施工结束后，胡家畈水库2014年3月开始蓄水，至目前，水库蓄水至128米，库容1600万方。水库蓄水后，其散浸面积加固前为8100平方米，实施槽孔砼后，大坝散浸已彻底消失，大坝浸润线也大为降低，其背水坡侵润线已降至防渗墙底部高程，大坝坝基渗漏基本消失，水库彻底脱险，具备正常蓄水条件，达到工程设计效益。
四、结语
通过槽孔砼防渗墙在均质土坝中的应用，个人认为其在大坝坝体和坝基防渗效果明显，虽然造价偏高，但能一劳永逸地解决大坝渗漏问题。
参考文献
[1] 林连峰.小议病险水库大坝防渗加固的若干问题[J].中小企业管理与科技：上旬刊，2010（7）：268-269.
论文作者:兰金华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：防渗墙论文; 大坝论文; 坝基论文; 水库论文; 泥浆论文; 透水论文; 细砂论文; 《防护工程》2017年第16期论文;