元桂水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程垂直防滲體系連續(xù)性的實(shí)施和檢驗(yàn)

張愛(ài)群

（常德市鼎城區(qū)枉水管理局滄山管理處 常德市 415128）

1 工程概況

元桂水庫(kù)是滄山水庫(kù)的灌溉結(jié)瓜庫(kù)，坐落在鼎城區(qū)唐家鋪鄉(xiāng)八斗巷、古龍山、仙人塘三村交匯處，地理位置為東經(jīng) 111°44’，北緯 28°46’，攔截滄水支流，屬于長(zhǎng)江水系沅水支流。距離常德市區(qū)約39 km。元桂水庫(kù)是以灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的?。á瘢┬退こ?。水庫(kù)流域?qū)巽渌患?jí)支流上游，該流域多年平均降雨量1480mm，壩址處控制集水面積0.8 km2，壩址上游干流長(zhǎng)度1.0km，干流平均坡降21.84‰；水庫(kù)正常蓄水位104.60m，相應(yīng)庫(kù)容104萬(wàn)m3；50年一遇設(shè)計(jì)洪水位105.44m，相應(yīng)庫(kù)容116.83萬(wàn)m3，下泄流量2.64m3/s；500年一遇校核洪水位105.72m，相應(yīng)庫(kù)容121.98萬(wàn)m3。最大下泄流量4.05m3/s。

樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞等建筑物組成。主要水工建筑物為3級(jí)，次要建筑物分4級(jí)。大壩壩型為均質(zhì)土壩、最大堤高17.0m，堤頂高程107.1m，堤頂寬度5.0m，堤頂軸長(zhǎng)190m；溢洪道為開(kāi)敞式，斷面尺寸為寬3m，全長(zhǎng)260m（其中100m尾水段未開(kāi)通），進(jìn)口堰頂高程104.6m。

涵管：城門(mén)洞式拱涵，寬×高=0.8m×1.2m，混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)口底板高程91.10m。最大放水流量0.8 m3/s，斜拉式閘門(mén)。

2 垂直防滲體系連續(xù)性的設(shè)計(jì)

本水庫(kù)大壩防滲包括壩體、壩基和壩肩防滲。經(jīng)過(guò)方案比選，本項(xiàng)目垂直防滲體系采用土工膜+高噴灌漿防滲。即壩頂（107.1m）至死水位（91.10m）鋪設(shè)土工膜。死水位以上2m（93.10m）至砂卵石層以下1m采用高噴灌漿（擺噴）防滲。

2.1 土工膜設(shè)計(jì)

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，防滲土工膜厚度不小于0.3mm，本工程大壩屬3級(jí)建筑物，確定本工程防滲土工膜的厚度為0.3mm。為達(dá)到較好的防滲效果，方便施工，選用二布一膜，即由600 g/m2的聚酯長(zhǎng)絲土工布和0.3 mm厚的聚乙烯防滲膜復(fù)合而成。

2.2 高壓擺噴灌漿設(shè)計(jì)

大壩高程93.10m以下壩體、壩基原狀土、砂卵石層設(shè)計(jì)采用高噴灌漿，其上端與土工膜銜接，下端深入基巖1m，形成連續(xù)的防滲體，以徹底解決大壩滲漏問(wèn)題。

（1）灌漿工藝設(shè)計(jì)。灌漿工藝采用高壓三重管擺噴水泥灌漿。

（2）灌漿孔的布置。高噴灌漿孔布置于大壩93.10m軸線上。設(shè)一排灌漿孔，灌漿孔距均為1.5 m。高噴灌漿孔深入基巖1m。

（3）防滲墻的連接形式。高壓噴射防滲板墻采用人字形連接，偏角15°，有利于加長(zhǎng)滲徑，增加防滲效果。高壓噴射時(shí)按三序進(jìn)行，Ⅰ序孔間距6m、Ⅱ序孔間距6m、Ⅲ序孔間距3m。

2.3 大壩防滲墻的連續(xù)性設(shè)計(jì)

大壩防滲有兩種防滲墻，分別高噴灌漿與土工膜防滲墻，其相互連續(xù)情況為：高噴灌漿深入土工膜防滲墻2m，深入基巖1m。

3 垂直防滲體系的施工

3.1 土工膜鋪設(shè)施工

（1）土工膜鋪設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。土工膜上、下結(jié)構(gòu)層柔性連接。在鋪設(shè)之前，先將上游壩坡上的石塊等硬性構(gòu)件掀開(kāi)，清除雜物進(jìn)行壩坡整理后將土工膜鋪設(shè)于壩體土料上，然后依次在其上面鋪設(shè)10 cm厚粗砂墊層和10 cm厚混凝土預(yù)制塊，在壩頂和平臺(tái)位置將土工膜固定。

（2）土工膜的布置。土工膜沿高程91.10m鋪至壩頂，為防止土工膜沿坡面滑動(dòng)，在坡面內(nèi)側(cè)采用C20混凝土壓枕。

3.2 高壓擺噴灌漿施工

（1）高噴施工灌漿材料的選用。灌漿材料選用普通硅酸425號(hào)水泥，其性質(zhì)滿足規(guī)程規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量要求，同時(shí)為了加速漿液凝固，在水泥漿內(nèi)加入硅酸鈉（水玻璃），濃度在30玻美度范圍內(nèi)加入4%。

（2）高噴施工中工藝參數(shù)的選用。為確保高噴防滲板墻質(zhì)量，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試灌試驗(yàn)，確定高噴灌漿工藝參數(shù)。水壓：壓力35MPa（1.80mm高噴嘴直徑），壓縮空氣：壓力7 kg/cm2，漿液比重控制在（1.65～1.70）g/cm3，提升速度控制在 8 cm/min。

（3）高噴施工終止噴灌標(biāo)志。高壓噴射時(shí)，嚴(yán)格控制孔口冒漿比重應(yīng)在（1.25～1.30）g/cm3，之間，當(dāng)孔口不冒漿時(shí)，停止提升，直至返漿正常才能提升，當(dāng)噴桿提升至設(shè)計(jì)高度后，噴射即告結(jié)束。

4 垂直防滲體系的檢驗(yàn)

4.1 土工膜性質(zhì)檢測(cè)和防滲效果檢驗(yàn)

（1）土工膜性質(zhì)檢測(cè)。本次除險(xiǎn)加固采用由湖南盛業(yè)土工材料制造有限公司生產(chǎn)的聚酯長(zhǎng)絲復(fù)合土工膜（規(guī)格：二布一膜600 g/m2），該膜由聚0.3mm酯長(zhǎng)絲土工布和0.3mm厚的聚乙烯防滲膜復(fù)合而成。經(jīng)由相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)試驗(yàn)，其各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 聚酯長(zhǎng)絲復(fù)合土工膜性能檢測(cè)成果表

從表1可以看出，本次采用的復(fù)合土工膜滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和設(shè)計(jì)要求。

（2）土工膜防滲效果檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)本次加固處理，元桂水庫(kù)大壩下游壩坡的散浸現(xiàn)象基本沒(méi)有了，二級(jí)平臺(tái)壩體、壩基和壩基及山體無(wú)滲水，壩腳灌溉渠道中僅有少量滲水，壩腳、壩坡原有多處積水已基本干涸。

4.2 高噴灌漿防滲效果檢驗(yàn)

在本次加固處理后，業(yè)主單位委托有關(guān)檢測(cè)單位對(duì)高噴防滲墻的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，有關(guān)壓水試驗(yàn)的檢測(cè)部位、檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 高壓擺噴防滲墻檢測(cè)成果表

從表2中可以看出，壓水試驗(yàn)結(jié)果變化范圍為（6.5～7.2）Lu，平均值為 6.8 Lu，均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

元桂水庫(kù)的防滲加固非常成功，大壩滲漏問(wèn)題得到明顯改善。之所以取得這樣的效果，首先得益于水庫(kù)垂直防滲體系的建立，從原理和源頭上抓住事物的關(guān)?。黄浯问鞘┕挝徽J(rèn)真組織施工，保證施工質(zhì)量，從行為上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。雖然目前的防滲效果較為理想，但土工膜隨時(shí)間延長(zhǎng)，本身質(zhì)量會(huì)老化變質(zhì)，防滲效果會(huì)逐漸削弱，因此，應(yīng)加強(qiáng)大壩的觀測(cè)。