細鱗河水庫漿砌石重力壩壩體質量評價分析

羅偉峰

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院 佳木斯分院，黑龍江 佳木斯154004)

1 工程概況

細鱗河水庫座落于黑龍江省鶴崗市北，細鱗河下游干流上，距鶴崗市35km。是鶴崗市區(qū)的最大水源地。

水庫控制流域面積654 km2，最大庫容3 300 萬m3，屬中型水庫工程。大壩壩型為漿砌石重力壩，最大壩高20 m，全長345 m，分為20個壩段，每個壩段長15 ～20 m，其中擋水壩段14個，溢流壩段6個。

水庫于1987年工程竣工后，壩體漏水嚴重，于1989年進行了水泥灌漿處理，效果較好，但隨著運行年限的增加，滲漏逐漸增多，游離鈣大量析出，導致橫縫再次嚴重漏水，2008年水庫再次進行了防滲處理。

2 壩體質量評價

壩體質量評價主要包括以下3個方面:壩體破壞現(xiàn)狀、壩體漿砌石物理力學指標及滲透性評價和壓水試驗成果分析。

2.1 壩體破壞現(xiàn)狀

廊道內壁平整度差，尤其各壩段結合處，廊道上游壁面有大面積浸滲面存在，多處滲漏點漏水，8－10 壩段滲水尤為嚴重，此外10 號壩段存在析出物;大壩迎水面防滲面板破壞較嚴重，表面鋼筋外露，壩頂部分壩段存在順河向裂縫。

從各壩段鉆孔的漿砌石巖芯看，壩體完整性較差，壩體質量不均勻［1］。

主要表現(xiàn)為巖芯以短柱狀為主，少部分為碎塊狀，RQD 值最大91%，最小67%，平均76%;漿砌石中塊石的塊徑不均，多為5 ～20 cm，局部最大徑30 cm;混凝土含氣孔，最大徑約3 mm，在SZ2 孔6 m處夾樹葉模板等未清理物質。

綜合壩體表觀及鉆探巖芯成果可知:

1)壩體在施工過程中，存在拌合不均，振搗不到位，施工不規(guī)范，控制和監(jiān)督不嚴的問題。

2)壩體完整性較差，質量不均一。

3)原有的防滲體已有破壞，壩體存在質量缺陷和安全隱患［2］。

2.2 壩體漿砌石物理力學指標及滲透性評價

對壩體漿砌石取樣進行力學試驗，樣品為相對較完整的柱狀巖芯(混凝土與塊石結合緊密)。本次共進行了6 組漿砌石室內試驗，1 組壩體與壩基接觸面抗剪試驗，對各物理力學指標分析如下:

2.2.1 物理指標及質量分析

壩體漿砌石天然密度2.5 g/cm3～2.7 g/cm3，平均2.6 g/cm3。

大于塊石砌石體壩設計規(guī)范2.2 g/cm3～2.4 g/cm3的建議值。

砌石體自然吸水率均＞4.5%，飽和系數(shù)＞0.95，說明壩體孔隙較多，聯(lián)通性好，參考飽和系數(shù)判定巖石的耐凍性標準對漿砌石耐凍性進行評價，壩體砌石體不耐凍。

2.2.2 力學指標分析

抗剪強度:c =13.4MPa ～23.0MPa，ψ =35.9°～41.1°，抗剪強度值變化較大，表明壩體均勻性差。

抗拉強度:σ =1.95MPa ～3.43MPa，強度值變化較大，說明壩體混凝土均勻性較差。

彈性模量:天然狀態(tài)E = 0.104 × 104MPa ～0.251 ×104MPa，飽和狀態(tài)E =0.1 ×104MPa ～0.247×104MPa。

變形模量:天然狀態(tài)E50=0.05×104MPa ～0.12 ×104MPa，平均0.07×104MPa，飽和狀態(tài)E50=0.05 ×104MPa ～0.11 ×104MPa，平均0.06 ×104MPa。試驗值較小，范圍變化大，表明壩體砌石體均勻性較差，質量較差。

泊松比u =0.19 ～0.27，其中＜0.20 的1 組，＞0.25 的1 組。

6 組中有2 組超出現(xiàn)行規(guī)范的砌石體設計指標(u =0.20－0.25)。

根據(jù)壩體與壩基接觸面抗剪試驗，抗剪強度c =11.6MPa，ψ =33.5°，小于壩體的抗剪強度，但高于砌石壩規(guī)范的f ≤0.75 MPa，說明壩體與壩基接觸面相對較薄弱。

2.3 壓水試驗成果分析

本次在壩體部位進行現(xiàn)場試驗12 次，通過壓水試驗可知:

1)除右擋水壩段透水率＜10 Lu外，其余壩段透水率均＞10 Lu，屬中等透水。

2)從壓力與流量(P－Q)曲線類型上看:除左擋水壩為A 型(層流)外，右擋水壩及溢流壩大部分為E 型(充填)。

表明在較高壓力的水流作用下，壩體混凝土中的細小物質隨水流運移堵塞了部分孔隙。

3 壩體存在的質量問題

壩體主要存在如下質量問題:

1)壩體施工過程存在質量缺陷。

2)后期采取的防滲處理措施效果不明顯。

3)砌石體耐凍性差。

4)壩體漿砌石均勻性較差，壩體與壩基結合不牢固。

5)壩體為中等透水，抗?jié)B性差。

綜上分析可知:壩體防滲性差，壩體存在質量缺陷和安全隱患;壩基與壩體接觸帶處穩(wěn)定性較差，中等透水。

4 對漿砌石壩體質量評價的幾點體會

1)漿砌石壩體由砌石及混凝土組成，目前的規(guī)程規(guī)范及相關資料中只有對單一塊石或混凝土的抗壓、抗剪、彈模、抗?jié)B、抗凍等評價標準，而砌石體為二者的人工混合體，壩體的質量評價也只能是根據(jù)砌石體樣品(巖芯)的試驗指標借鑒塊石或混凝土的相關質量評價標準或是參照原壩體設計參數(shù)或參照現(xiàn)行的砌石壩規(guī)范的設計參數(shù)來進行。

由此可見，壩體質量的評價結論與樣品和評價標準緊密相關:樣品不同(所取的砌石體樣品的完整程度及其中的塊石與混凝土的比例、接觸程度等的不同)，試驗指標所反映的壩體質量也就不同;評價標準不一，評價結論也就存在一定差別。

2)壩體滲漏只能從綜合壓水試驗數(shù)據(jù)進行分析，具體滲漏原因存在以下2 種可能:①施工期間塊石與混凝土接合不好，存在裂隙(孔洞);②后期環(huán)境水對混凝土的腐蝕導致裂隙不斷擴大引起滲漏(經水質分析，庫水對混凝土具有重碳酸型中等腐蝕性)，應采取相應的針對性處理措施。

3)對以漿砌石壩體質量評價為目的而進行的工程地質勘察，建議輔助鉆孔聲波、孔內電視等綜合檢測手段，并與鉆探巖芯質量參數(shù)(采取率、RQD、透水率等)及不同部位、不同完整程度的砌石體樣品的物理力學試驗成果結合進行綜合分析評價。

5 結 語

本文從壩體質量評價角度探討了漿砌石重力壩安全鑒定的工程地質勘察工作應注意的問題。但各工程類型、規(guī)模不同，其工程地質條件也可能千差萬別，因此，不能拘泥于現(xiàn)行規(guī)范，應針對工程特點進行針對性勘察、檢測、評價。

［1］郭永權. 關于西泉眼水庫壩體質量問題的分析與評價［J］. 黑龍江水利科技，2011，39(01):75－76.

［2］王軍璽，沈振中，王暉. 福華山水庫大壩安全評價與分析［J］. 人民長江，2010，41(17):96－99.