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洛陽村水庫壩基工程試運行中的困境及有效對策論文
1 工程概況
洛陽溝水庫是為陜西延長石油延能化公司綜合管理區(qū)供應(yīng)2 000 人日常生活用水的工程，位于陜西富縣富城鎮(zhèn)洛陽村洛陽溝，洛陽溝內(nèi)地表水由山泉水和基巖裂隙水匯集而成，本工程在溝內(nèi)攔壩蓄水。
1. 1 工程施工情況重力式溢流堰正常水位 892. 72（ 堰頂標高） ,壩基頂標高889. 92,壩基底設(shè)計標高 889. 77,溢流堰壩體采用 C20W6F200 抗凍混凝土； 溢流堰為開散式； 蓄水庫區(qū)面積達 2 500 m2左右，蓄水量達 6 300 m3左右。
1. 2 施工情況
1） 本工程開挖施工前，在壩軸線上游約 20 m 處，堆疊臨時沙袋用以阻斷溪流蓄水，并放置潛水泵，用軟管將蓄水繞過施工現(xiàn)場排放至下游。
2） 首先清除蓄水區(qū)河床上覆淤泥、沖洪積卵石層； 開挖至設(shè)計標高時靠山體部分為基底巖石，靠黃土坡體側(cè)部分為軟土層，存在地基不均勻沉降隱患。對軟基部分全部挖除，直至巖石層。
3） 蓄水區(qū)西側(cè)山體出現(xiàn)裂縫漏水，對該處靠近山體坡跟位置砌筑 24 磚墻，磚墻與巖石山體之間根部采用 C20 混凝土泵送對底層澆筑，上部采用砂加碎石進行回填并作 C20 混凝土壓頂，磚墻內(nèi)側(cè)及底部滿鋪復(fù)合土工膜。
4） 沖洗蓄水區(qū)石質(zhì)巖面，用漿砌片石將蓄水區(qū)底面找平后，在庫區(qū)滿鋪一層 30 cm 厚碎石（ 規(guī)格 30 mm ~70 mm） ,用 25 t 震動壓路機來回碾壓密實后，再滿鋪 10 cm 厚中粗砂 + 復(fù)合式土工膜； 復(fù)合土工防滲膜（ 二布一膜） 為 500 型，厚度不小于 0. 25 mm.蓄水區(qū)域縱剖面示意圖見圖 1.鋪設(shè)復(fù)合土工膜時，首先要用 10 cm 厚中粗砂夯實并找平基面，然后再鋪設(shè)土工膜； 土工膜不得繃的過緊，兩端埋入土體部分呈波紋狀，最后在所鋪的土工膜上用細砂鋪一層10 cm 厚過渡層，其上砌 20 cm 厚塊石作防沖保護層，施工時避免塊石直接砸在土工膜上，邊鋪膜邊進行保護層施工； 復(fù)合土工膜與周邊結(jié)構(gòu)物連接應(yīng)采用膨脹螺栓和鋼板壓條錨固，連接部位要涂刷乳化瀝青（ 厚 2 mm） 粘結(jié)，以防該處發(fā)生滲漏。與壩體相接時，將復(fù)合土工膜預(yù)留 50 cm,待壩體修建時壓進 C20 混凝土防滲墻； 復(fù)合土工膜的接縫處理采用搭接（ 搭接寬度宜大于 150 mm） .
5） 開挖溢流堰壩體底部至設(shè)計標高后發(fā)現(xiàn)其地基下伏軟基層，且局部滲水，我們采取對軟基部分全部挖除，直至巖石層； 溢流堰挖除軟基部分用 30 mm ~70 mm 碎石回填，利用蛙式打夯機打壓密實至設(shè)計標高； 在施工過程中溢流堰底部出現(xiàn)滲水，采用1 m × 1 m C20 混凝土沿溢流堰根部通長澆筑。
6） 溢流堰施工完成后，對上游溪流進水口臨時土質(zhì)蓄水壩開挖拆除，并在上游鋪設(shè) 6 根（ DN600） 水泥涵管作為通水管道，管道上部回填土石作為進山道路。
2 工程試運行中存在的問題與原因分析
2014 年 9 月 12 日 ~ 16 日期間水庫蓄水試水運行時，發(fā)現(xiàn)壩基下出現(xiàn)大量滲漏水，上游溪水進水入不敷出，蓄水溢不出溢流堰頂部，也就意味著水庫起不到蓄水作用。9 月 16 日經(jīng)參建各方現(xiàn)場協(xié)商議定后，在上游進水口繼續(xù)放置潛水泵，用軟管將蓄水繞過施工現(xiàn)場排放至下游，水庫開始放水，直到 9 月 18 日放水排干蓄水區(qū)完畢。
2. 1 滲漏原因壩基滲漏使水庫發(fā)揮不了作用且增大對壩底的揚壓力，還可能引起壩基巖土體潛蝕，導(dǎo)致壩基失穩(wěn)。經(jīng)現(xiàn)場踏勘分析確定：洛陽村水庫壩基滲漏主要類型為： 孔隙性滲漏、裂隙性滲漏兩種情況。孔隙性滲漏是因壩基底部埋設(shè)的碎石孔隙產(chǎn)生的滲漏； 裂隙性滲漏是通過蓄水庫區(qū)頁巖加砂巖巖石節(jié)理、裂隙產(chǎn)生的滲漏。
2. 2 地形、地貌分析洛陽村水庫庫址處于河谷狹窄，喇叭形河谷上游窄谷，下游寬谷，谷坡高陡地區(qū)； 谷底主要分布淤泥、砂礫石層，下伏基巖系風化頁巖加片巖，易發(fā)生壩基滲漏； 庫區(qū)周圍山體單薄、鄰近又有低谷或洼地、存在連通庫區(qū)和臨谷的滲漏通道。當?shù)凸鹊酌鏄烁叩陀谒畮焖粫r發(fā)生滲漏，且河谷切割越深，則位差越大，滲流量越大。
2. 3 巖性狀況分析
1） 松散巖層： 松散巖層的滲透性取決于孔隙度、密實度。溪流上游河床覆蓋層由淤泥和下伏風化砂巖加頁巖組成，滲透性較大，連通好； 下游，河床覆蓋層以細顆粒為主滲透性相對減弱，且蓄水庫區(qū)透水層上分布有足夠厚度連續(xù)粘土層，具有防滲作用。
2） 非可溶性巖： 滲透性取決于地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育情況、巖體中結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度以及充填物。洛陽村水庫右側(cè)臨山體，庫區(qū)蓄水區(qū)下伏風化頁巖加砂巖，結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育，規(guī)模大的斷層，較破碎的節(jié)理密集帶，且順河向貫通壩址上下游； 左側(cè)臨黃土坡體滲透性差。
3） 結(jié)構(gòu)面的類型： 蓄水區(qū)地層巖性為結(jié)構(gòu)松散的砂礫巖、頁巖加砂巖（ W3,W4,W2） 強弱風化，層理、節(jié)理發(fā)育，巖芯呈碎塊狀及短柱狀，錘擊易碎； 砂巖呈中細砂粒狀結(jié)構(gòu)，局部加砂巖； 無隔水層： 必滲。
2. 4 地質(zhì)構(gòu)造狀況具有連通水庫內(nèi)外的不整合面、裂隙帶、斷層，特別是斷層破碎帶的存在，都是水庫壩基滲漏的主要原因。
2. 5 水文地質(zhì)狀況承壓水： 施工前庫區(qū)尚有承壓水露頭時，施工后泉水口高程低于水庫水位。
綜上分析，洛陽村水庫壩基孔隙性滲漏、裂隙性滲漏是造成壩基漏水的主要原因。
3 防滲措施
控制壩基滲漏的方法很多，根據(jù)實際情況針對不同部位選取不同措施，多管齊下綜合治理。
1） 遵循的原則： 盡量減少滲漏量； 提早釋放滲透壓力； 防止?jié)B透持續(xù)破壞。
2） 具體是： 為減少壩基滲漏量及確保溢流堰壩體安全，可在壩前上游用水平鋪蓋進行處理，這樣做可以增加滲徑（ 若水平鋪蓋長 x,則壩底寬度相當于 L + x） ,降低水力梯度，從而可以減小單寬流量 q; 經(jīng)參建各方群策群力議定： 采取對進水口區(qū)域施作豎直混凝土截水墻、水庫蓄水區(qū)域采用防水柔氈覆蓋、對蓄水庫區(qū)左右岸進行防滲處理、對溢流堰壩基根部裂隙孔洞進行注漿等綜合治理措施。
4 實施情況
結(jié)合地形、地質(zhì)條件對庫區(qū)存在滲漏問題進行了全面分析和現(xiàn)場踏勘，決定采取以下防滲工程措施。
4. 1 豎直混凝土截水墻
對溪流進入庫區(qū)位置，清除淤泥后，沿左右兩岸橫向開挖混凝土截水墻（ 50 cm 厚 ×1 140 cm 長 ×180 cm 深） ,混凝土截水墻底部開挖至不透水巖層上，澆筑混凝土前對靠蓄水區(qū)面（ 內(nèi)面） 沿坑底橫向滿鋪柔氈并預(yù)留 100 cm,待后續(xù)與庫區(qū)柔氈搭接； 此舉是截斷進水口區(qū)域進水下滲沿著庫底基巖裂隙出漏。
4. 2 蓄水庫區(qū)底部采用柔氈鋪蓋防滲
對蓄水區(qū)、左、右壩肩范圍內(nèi)大范圍面積采用柔氈鋪蓋防滲，在全面鋪設(shè)柔氈時，關(guān)鍵是接頭一定要搭接好； 周邊固埋措施要得當。
4. 3 蓄水庫區(qū)山體側(cè)（ 蓄水區(qū)左岸） 防滲
蓄水區(qū)左岸山體巖面出現(xiàn)裂縫漏水，對該處靠近山體坡跟位置砌筑 24 磚墻，磚墻與石山之間下部采用 C20 混凝土泵送對底層澆筑，上部采用碎石、砂進行回填并作 C20 混凝土壓頂，磚墻內(nèi)側(cè)及底部滿鋪復(fù)合土工膜。
4. 4 蓄水庫區(qū)黃土坡體側(cè)（ 右岸） 防滲
蓄水庫區(qū)黃土坡體側(cè)（ 右岸） 岸坡施作 M7. 5 水泥砂漿漿砌片石護坡（ 基礎(chǔ)部分為 M10 水泥砂漿漿砌片石基礎(chǔ)） 長 70 m,護坡厚度 30 cm,角墻基礎(chǔ) 100 cm 高 ×80 cm 寬。施工時，先將坡面削齊、角墻基礎(chǔ)開挖至未風化基巖面深度、人工 + 蛙式打夯機夯實后，然后在底面墊上一層 3 cm ~ 5 cm 的水泥砂漿，再砌筑30 cm 厚漿砌塊石； 砌體要求平整、穩(wěn)定、密實，坐漿及豎縫砂漿填塞要飽滿密實，豎縫填塞砂漿應(yīng)插搗至表面泛漿為止，勾縫水泥砂漿采用 P. O42. 5 水泥、灰砂比為 1∶ 2,勾縫完成后覆蓋保水養(yǎng)護7 d.
4. 5 對溢流堰根部進行注漿
對溢流堰壩基根部重點是找出滲水點或裂縫，進行鉆孔，采用化學注漿技術(shù)，堵住滲水點部位。具體如下：
1） 注漿材料選用： 注漿堵漏采用的材料為水溶性聚氨酯，由甲苯二異氰酸酯和水溶性聚醚進行聚合反應(yīng)而成的高分子化合物。該材料是一種淡黃色低粘度，單組分合成高分子聚氨酯材料，形態(tài)為漿體，遇水產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀封閉彈性體的特征。當它被高壓注入到裂縫結(jié)構(gòu)延展直至將所有縫隙填滿（ 包括肉眼難以覺察的 0. 015 mm 微縫） ,遇水后（ 注水） 伴隨交聯(lián)反應(yīng)，釋放大量二氧化碳氣體，產(chǎn)生二次滲壓，高壓推力與二次滲壓再次將彈性體壓入并充滿所有縫隙，達到止漏目的。
2） 具體施作環(huán)節(jié)： a. 清理： 詳細檢查、分析滲漏情況后確定灌漿孔位置及間距。清理作業(yè)區(qū)，確保表面干凈。然后鉆孔、埋注漿嘴，使用鉆孔工具（ 鉆頭直徑為 14 mm） 沿壩基根部橫向通長按30 cm ~ 40 cm 間距鉆孔。b. 灌漿： 使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)灌注化學灌漿料。單孔逐一連續(xù)進行。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力 3 min ~5 min,即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔。待所有的孔都灌完后，回到先前第一個灌漿孔，再次灌漿以保證壓力最大化。墻面灌漿順序則為由下向上； 待所有的孔灌完后同樣也是回到先前第一個灌漿孔回灌一次。c. 拆嘴： 灌漿完畢 24 h,確認不漏后即可去掉外露的灌漿嘴； 清理灌漿作業(yè)區(qū)域溢漏出的漿液； 灌漿可以從深層至表層完全密實，很好的堵塞所有孔洞、縫隙。
5 效果評價
通過在上游進水口設(shè)置豎直混凝土防滲墻、蓄水庫區(qū)山體側(cè)（ 左側(cè)） 采取磚墻護體、對庫區(qū)右岸黃土岸坡采取漿砌片石護坡、蓄水區(qū)基底區(qū)域采用柔氈鋪蓋防滲，對溢流堰根部進行注漿； 多種防滲措施多管齊下，綜合治理徹底杜絕了洛陽村水庫溢流堰壩基滲漏問題，經(jīng)過一年多的運行證明上述方案切實可行，效果良好。
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