柏葉口水庫混凝土面板堆石壩施工期壩體排水

張朝輝

（山西省柏葉口水庫建設(shè)管理局 太原 030002）

1 施工期壩體排水的必要性及主要措施

1.1 壩體排水的必要性

（1）壩體中存在反向滲流。柏葉口水庫位于文峪河上，屬于半干旱地區(qū)，降雨主要集中在夏秋6-9月份，多年平均降水量445 mm.混凝土面板堆石壩最大壩高88.3 m，壩址平均年徑流量為0.92萬m3，河床覆蓋層主要為卵石混合土、混合土卵石層。在施工期存在壩體內(nèi)水位高于壩上游基坑水位而形成反向滲流的情況：①壩體在河床趾板及其后部60 m范圍內(nèi)挖除至基巖，其余基本保留，使河床趾板建基面比壩體下游原河床低達14 m；②兩岸特別是左岸斷層的滲漏水和壩體施工用水等的長期存在，以及上游圍堰和壩體之間壩基內(nèi)集雨面積達4.8萬m2，逢雨季尤其是突降暴雨時基坑會大量積水；③趾板灌漿、面板混凝土及其表面止水施工和壩前粉土石渣回填等工作面施工要求處于少水甚至干燥狀態(tài)。

（2）墊層抗反向滲流能力弱。墊層料的試驗研究表明，當墊層下游有過渡料反濾保護，滲流自上而下（正向滲透水流），其最大水力比降為120～200時，墊層料、過渡料仍處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)；而當墊層料在出口無反濾保護、滲流向上（反向滲透水流）的條件下，臨界比降ik僅在0.6～1.15之間（相應(yīng)水壓力7～13 kPa），破壞比降iF在2.17～3.25之間（相應(yīng)水壓力25～38 kPa），滲透破壞形式為介于管涌和流土之間的過渡型，存在著反向滲透水流破壞墊層及擠壓邊墻甚至混凝土面板釀成重大事故的危險。

1.2 主要采取的措施

柏葉口水庫壩體填筑工程采取在兩岸高邊坡的合適位置設(shè)截水溝將一部分地表水引出基坑，在基坑中設(shè)集水坑用4臺10 cm（6英寸）泵常年抽水，在壩體內(nèi)設(shè)反向排水管自由排水至趾板上游集水坑后用水泵排出上游圍堰等一系列措施，解決了施工期壩體反滲問題，為大壩順利施工提供了有利條件。壩體反向排水管計劃在完成壩前鋪蓋、蓋重后，進行封堵。目前大壩填筑已達83.5 m，壩體滲流和變形的測值變化不大，圓滿完成了大壩一期汛期施工，整體運行情況良好。

2 壩體排水的布置及主要施工方法

2.1 基坑周邊滲水的排除

2010年4月趾板及其下游60 m范圍清基后，發(fā)現(xiàn)滲漏水主要集中在右岸20 m兩處地質(zhì)破碎帶處，填筑時主要采取集中排水，保證干地施工。

2.2 壩體反向排水管的布置

壩體反向排水管布置在河床趾板及其后部的墊層和過渡層區(qū)域，共布置4排，每排長23 m，材料為φ20 mm鍍鋅鋼管，其下游端部2 m段為外包二層不銹鋼濾網(wǎng)的花管，用2～10 cm卵石料作排水通道（寬φ2m×深4m），以加大壩體排水能力。

2.3 趾板混凝土內(nèi)排水管的預(yù)埋

趾板混凝土內(nèi)排水鋼管埋設(shè)程序為：測量放樣→鋼管固定（鋼管上游端用木塞塞緊、下游端伸出模板80 cm）→趾板混凝土澆筑→拆側(cè)模、取木塞→通水檢查。

2.4 排水鋼管的填筑

施工程序為：壩基溝坎找平→花管及濾網(wǎng)安裝→卵石料、墊層料（過渡料）填筑。

施工方法具體如下：水平段反向排水管附近1 m采用小區(qū)料，鋪層厚20 cm，人工整平后用1 t振動碾碾壓8遍，與相鄰墊層料（小區(qū)料）同步上升，垂直段周邊2～10 cm采用卵石料，在其相鄰墊層料（過渡料）每填筑一層、交界面均需經(jīng)人工整理后填筑，交替上升，高差以不大于50 cm控制。反向排水管附近的倒料、推平、碾壓設(shè)專人指揮，防止機械碰壓鋼管。

3 反向排水施工期的保護

柏葉口水庫工程2010年安全渡汛的設(shè)計標準為全年50年一遇洪水，相應(yīng)流量為48.3m3／s，利用泄洪發(fā)電洞和導(dǎo)流洞聯(lián)合泄流。大壩在未澆筑面板前利用墊層料上游及預(yù)留泄槽擋水渡汛，上游擋水水位高于壩的最低趾板底14 m，下游枯水。

排水管在渡汛期不進行封堵，汛前將趾板基坑內(nèi)堆積的大量墊層削坡料及雜物清除干凈以防堵塞反向排水管也是非常必要的。

4 反向排水管的后期封堵

面板混凝土及表面止水施工完成、粉土石渣回填準備工作基本就緒后，選擇晴天盡可能抽干上游基坑積水，設(shè)子堰分批封堵壩體反向排水管。為防止封堵最后一兩根排水管時，壩體內(nèi)水位升高抬動面板，在其附近設(shè)置了4根面板支承墩，支承墩在兩側(cè)粉土超前填筑中起臨時擋土墻作用。

4.1 封堵施工安排

計劃于2011年9月15日首先封堵右側(cè)1號、2號2根排水管，同時清理基坑，隱蔽工程驗收合格后將兩側(cè)粉土石渣鋪蓋填至40 m高程，后封堵左側(cè)3號、4號排水管。

為降低封堵難度，確保面板安全，在封堵時應(yīng)停止大壩的所有施工用水，封堵前后應(yīng)加強觀測滲壓計變化范圍。壩前粉土石渣回填高度始終要先于壩體墊層附近的水位上升速度。

4.2 封堵方法

反向排水管的封堵采用以下方法進行：

（1）先用竹桿裹紗布清洗趾板頭部反向排水管內(nèi)壁，然后塞入30 cm厚白麻至反向排水管深處（最大可塞入2.3 m），再塞入30 cm厚SR填料（填料內(nèi)預(yù)埋6 mm化灌塑料管，塑料管引至排水管出口處）以臨時阻止反滲水流。

（2）馬上回填M25預(yù)縮速凝砂漿（摻膨脹劑、水玻璃）。

（3）接上灌漿泵和8mm灌漿管開始灌漿，灌注Lw：Hw=30∶70的混合漿液，灌漿壓力為0.3～0.4MPa.當孔周圍都出現(xiàn)漿液后，再次檢查并扎緊灌漿嘴繼續(xù)灌漿，直至孔周圍都出漿并穩(wěn)定（穩(wěn)定時間3min）后停止灌漿。清除孔外周圍浮砂漿及多余的Lw、Hw混合物，割掉灌漿嘴。

（4）在孔口5 cm范圍填入SR塑性填料。

（5）用鋼刷將孔口周圍80cm×80cm范圍基面刷洗干凈，再用噴燈將基面完全處理干燥后，涂刷底膠，并用SR填料找平。

（6）采用氯丁橡膠片和80 cm×80 cm×2 cm鋼板封住孔口，利用預(yù)留插筋和膨脹螺栓固定鋼板。

（7）在排水孔周圍的趾板頭部澆筑3 m×3 m×1 m（長×寬×厚）的C30混凝土蓋板，保護鋼板封口，混凝土結(jié)合面打毛處理。

5 結(jié)語

柏葉口水庫工程施工期采用了簡單實用的壩體排水措施，成功地解決了壩體反滲問題，為類似工程的施工提供了寶貴經(jīng)驗。在今后的施工中如能考慮壩體排水與堆石料填筑灑水相結(jié)合，能節(jié)約成本，起到事半功倍的作用。同時應(yīng)做好灌漿作業(yè)廢漿回收處理，不得與施工排水混合，減少污染，保護環(huán)境。