日照市东港区水务集团有限公司 山东日照 276800
摘要：本文对重力坝防渗技术应用探析，正确选择坝址、坝型，合理安排工序，严格质量控制，基础固结灌浆、坝肩旋喷灌浆，细石砼灌砌毛石重力坝改进工艺,迎水面采用钢筋混凝土防渗面板等，防渗效果好。
关键词：细石砼灌砌毛石重力坝；正确坝址、坝型；合理工序；质量控制；固结灌浆；旋喷灌浆；钢筋混凝土防渗墙
1.水库概况
1.1工程规模：花朵子水库为小(2)型水库，工程等别属V等，大坝等主要建筑物为5级。设计洪水标准为20年一遇(P=5%)，校核洪水标准为200年一遇(P=05%)，水库设计总库容43.2万m3，兴利库容121.9万m3，死库容6.2万m3，水库200年一遇校核洪水位156.27m， 20年一遇设计水位155.55m，死水位148.4m，兴利水位153.5m。
1.2主要工程内容：花朵子水库主要包含挡水建筑物、泄水建筑物、取水兼放空建筑物、防汛路和管理区等工程，挡水建筑物主要为C15细石混凝土灌砌毛石重力坝，重力坝坝轴线长145.80m，坝顶高程157.20m，坝顶宽5.0m，最大坝高17.70m。泄水建筑物主要为开敞式WES溢流堰，挑流消能，溢流坝段长36.80m，总净宽32.0m（4孔*8.0m）。取水兼放空建筑物包含取水口、坝下埋管和闸阀室，放水洞位于坝体桩号0+046处，进口底高程146.50m，穿坝采用DN800钢管引至下游闸阀室，在闸阀室分为DN500生态供水管和DN500供水管。
1.3水文流域：新建花朵子水库位于日照市东港区三庄镇下崮后村，三庄河支流上。水库坝址以上控制流域面积为10.6km2，流域为纯山区，干流平均坡度为0.036。
1.4年径流量：经分析计算花朵子水库多年平均天热径流量为334.2万m3。
1.5工程地质：坝基岩体为潜粗安岩，中等风化状态，其整体隔水性能较好，一般具弱透水～微透水性，但局部地段(勘探桩号0+120～ 0+180上部、0+200～ 0+250中上部)具中等透水，存在裂隙性渗漏问题。绕坝渗漏:左岸山体为潜粗安岩，强风化岩体较破碎，渗透系数8.3E-5cm/s～ 1.4E-4cm/s,具弱~中等透水性，存在绕坝渗漏问题。右坝肩覆 盖层较厚，透系数为3.7E-5cm/s～ 2.2E-2cm/s,具弱透水～ 强透水性，存在绕坝渗漏问题。右岸山体为潜粗安岩，中等风化岩体，除局部存在裂隙性渗漏外，一般具弱透水微透水性，其整体隔水性能较好。
2.坝体结构设计防渗
2.1坝顶宽度：坝顶宽度为总宽度5.0m,净宽4.50m。
2.2坝体分缝、止水防渗：为满足温控防裂、施工强度的要求，根据本工程地质条件及坝长，依据砌石坝设计规范，参照类似工程经验，大坝共设7条横缝，共分8段，最大间距19.0m,最小间距17.0m。在大坝横缝上游面、下游面最高水位以下均布置止水设施。上游坝面模缝内设置2道止水，止水片为“W”型铜片止水，止水带采用651型止水带。
2.3排水管布置防渗：为了及时排出透过坝基的渗水及基岩裂隙水，在河床坝基部位布置一排主排水孔幕， 为不致削弱坝基防渗厚度，排水孔距上游坝面4.0m,坝基而以下为DNI50mm排水孔，坝体内为DN150m钢管，深入基岩3- 5m，孔距4m。坝体排水孔布置在上游坝面下游侧40m，孔距4.0m，采用预制DN300无砂混凝土管。坝体和坝基排水管通过DN300无砂混凝土管排向下游河槽。
2.4坝体材料分区防渗：坝体混凝土分区设计考虑了溢流坝段剖面、非溢流坝段剖面两个典型剖面。坝体混凝土应满足强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷、低热等性能方面的要求。根据坝体混凝土的不同部位、不同工作条件及不同特性，坝体混凝土分成了下列四个区。1区:坝顶C40混凝土；II区: C20 垫层砼；Ⅲ区:溢流坝段下游C30抗冲磨混凝土，闸墩、闸阀室等C30混凝土(闸墩、导墙、放水洞)，抗渗等级W4、抗冻等级F200; IV区:坝体内部C15细石混凝土，抗渗等级W4、抗冻等级F150。
表5.4-1 分区坝体材料分区特性表
2.5主要结构布置
主要结构布置：水库大坝坝顶高程157.20m，最大坝高18.44m，坝顶轴线长145.80m，坝顶交通路宽5.0m，坝顶交通路通过右岸连接路和左岸防汛路与现状交通路相连接。根据坝高及坝址地质条件，挡水坝段剖面上游面145 .50m，高程以下坡度1: 0.2，145.50m 高程以上为铅直面；下游坝坡 1: 0.7, 起坡点高程为151.49m，上、 下游坡面直线交点位与坝顶。大坝基础面设置1m厚C20垫层混凝土，垫层砼坡度1:2.0,向上游倾斜。
3.细石砼灌砌毛石重力坝改进施工工艺防渗
本细石混凝土灌砌毛石重力坝，施工中严格遵守《砌体工程施工规程》、《水利水电建设工程验收规程》，改进施工工艺，确保防渗效果。
3.1坝址石方开挖：地基开挖自上而下、先岸坡后河床，挖至弱分化层。
3.2坝基处理
3.2.1基础开挖： 根据地质条件，结合工程部署，大坝建基面开挖至中等风化岩体上部的基岩。首先将砾石覆盖层挖除，在表层0.3m以下的强风化层采用450型大挖带破碎锤松动后清除外运，保护层采用风镐凿挖到设计面。坝基开挖成向上游倾斜的坡面，梯级开挖。基面形成后，人工撬除松散岩片、颗粒，高压水枪冲洗洁净。经过建设单位、设计、监理和地质专家联合验收合格后进行下道工序。
3.2.2重力坝坝基及坝肩防渗技术
地基裂隙性防渗：为加强基岩的整体性与均一性，提高基岩的整体质量，对坝基进行了固结灌浆处理， 固结灌浆孔深入基岩5.0～8.0m，呈梅花型布置，孔排距均为3.0m，左岸坝基0+000～0.034，回结灌浆孔深8.0m,其余坝段孔深5.0m。符合坝基（肩）防渗标准：坝基防渗以q≦5Lu为相对隔水层。右岸坝肩防渗用高压旋喷灌浆形式，防渗长度58.20m， 桩顶高程平正常高水位153.50m，底部入岩2.0m，旋喷桩直径1.20m.，间距0.9m。旋喷桩墙体设计指标：渗透系数不大于5×10-6cm/s， 28天抗压强度不小于2.5MPa。高压旋喷灌浆采用三管法，施工前应结合现场试验确定施工工艺及参数；水灰比1:1、水压力35~40Pa，流量70~80L/min；气压力0.6~0.8 Mpa，浆液压力0.2~1.0 Mpa，流量60~80L/min，密度.5~1.7g/cm3，回浆密度1.2g/cm3；提升速度8~15cm/min，转速8~15r/min。高压旋喷桩施工时，停浆面高于桩顶设计高程0.5 m，为防止右岸坝肩绕渗，在右岸与坝体接触部位采用C20混凝土刺墙，刺墙两侧回填夯实壤土。左岸坝肩采用固结灌浆防渗形式，防渗长度10.0m，孔深8.0m，孔距1.0m。
3.3细石砼灌砌 坝体腹石改进工艺增强防渗技术
工序流程：砌筑面清理→材料选择→铺垫细石砼→毛石安放→竖缝灌细石砼→振捣→质量检查→成品养护。分层灌砌采取均衡上升的施工顺序。
坝体腹石为C15细石砼砌毛石，C15细石砼为一级配混凝土，毛石埋石率大于50%,采用直接砌筑法。在已处理好的砌石体层面上不坐浆直接安放毛石，砌筑层高1.0m 左右，根据石块形状可横向放或竖向安放，石块安放时采取小头或小面朝下，并塞垫小石块架空和垫稳安放的大块石，尽量减少石块下部分与原砌石体层面的接合面积，各毛石之间亦用小片石塞好保持(10～20) cm以上的间隙。毛石的安放按坝段或结合水久施工缝大面积安放，然后按(30～ 50) cm分层浇灌混凝土，用Φ30 mm或Φ50 mm插入式振捣器有序振捣，振捣时用撬棍对个别没安稳或浇灌混凝土撞动了叠在一起的石块进行适当撬动，以使混凝土能充分填实空隙，对石块不规则、缝隙较宽的地方可以边振捣边寨片石。浇灌每层混凝土时要求将石块大部分覆盖，留小部分外露，以便形成锯齿形起伏的层面，增加层面间的接合，进行连续施工，一次性将整块、 整层已安放好块石的部位全部浇灌完， 然后待混凝土初凝后用压力水将表面冲毛，待混凝土达到一定强度后按上述方法继续往上施工。机具选择：坝体量大，水平运输采用挖掘机和自卸汽车吊运，作业区内垂直运输采用轮式吊车吊运块石，商混车配泵车输送砼料直接到部位，做到入仓速度快，仓面扰动小。
3.4重力坝上、下游M10浆砌石防渗技术：重力坝上、下游面采用M10水泥砂浆，勾缝砂浆M15。石科表面要粗糙，上坝前在坝外冲洗干净。 每砌筑层为3层， 每砌筑一层找平一次，每砌筑上升2m埋一层安全挂钩，以利于安全网安置。砌筑时上、下游按 一顺一丁。 采用铺浆法砌筑，砌筑平缝宽度1.5～ 2cm、竖缝宽度2～3cm。砌縫应密实、 无架空、无漏浆。砌筑前先进行测量放样，并根据上、下游坝面坡比埋设标识。每上升Im进行一次放样。勾缝前，将槽缝冲洗洁净，无残留灰碴，并保持缝面湿润。
3.5钢筋砼面板施工防渗技术
本工程砼主要为C20坝基垫层砼、C30W4F200溢洪道抗冲耐磨砼和闸墩、防渗面板C30砼， 为保证砼强度等级，抗冻、抗渗等级达到设计要求，各部位砼配合比应通过试验确定。表面充浆均饱满光滑，无蜂窝、麻面现象。施工时认真阅读各专业设计图纸，核对尺寸，自下而上，精心浇筑。钢筋制安时均注意上下结构、各种设备的预理钢筋和二期混凝上的预留钢筋。抗冲耐磨砼掺加聚丙烯纤维，掺入体积率2%，浇筑后及时保温保湿，防止开裂。
3.5.1温度控制防裂防渗：为有效保证砌石坝砼达到设计要求，对C20垫层砼、C30抗冲磨砼和C30常态砼部位温控措施如下: 控制入仓温度、最高温升和内外温差，控制混凝土的浇筑温度不超过19°C。垫层混凝土属于薄板结构，受基岩约束较强，极易出现裂缝，施工时安排跳仓浇筑。
3.5.2钢筋混凝土防裂防渗： 防裂主要针对坝基垫层混凝上、溢洪道抗冲磨砼和常态混凝土，施工中应严格优化选择原材料(水泥、粉煤灰、骨料、外加剂等)，合理设计配合比， 使混凝土具有良好的和易性、耐久性和较强的抗裂性；施工过程中严格控制原材料质量。
结语
花朵子水库工程由日照市东港区水务集团有限公司承建，山东省水利勘测设计院设计，山东众城监理公司监理。花朵子水库每年可提供灌溉用水量34万m3，生活供水量11万m3，生态水量为33.4万m3。目前坝体安全运行良好，防渗效果很好，生态效益、经济效益显著。
参考文献
[1]SD120-84 浆砌石坝施工技术规定[S] 水利电力部.1984：19，29～36.
[2]许四复，郭诚濂.土石坝施工.水利水电出版社； [3]吕昕 水利水电工程中土石方施工技术的分析; 2012； [4]宋凤莲水利水电工程施工土石方调配方法及其应用;2013.
论文作者:李杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
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