淮南市八公山區(qū)南唐水庫滲漏加固處理設(shè)計(jì)
摘要：本文通過對淮南市八公山水庫滲漏加固處理設(shè)計(jì)的介紹，分析了滲漏的成因及相應(yīng)的處理措施，對今后水庫防滲漏處理具有較好參考借鑒價值。
關(guān)鍵詞：滲漏;充填灌漿;帷幕灌漿;水庫
一、概述
南塘水庫位于淮南市八公山區(qū)山王鎮(zhèn)大頂山、英家山之間，是一座集防洪、旅游、灌溉和養(yǎng)殖于一體，發(fā)揮綜合效益的小(1)型水庫。水庫集水面積2.08km2，正常蓄水位44.30m(黃海高程系，下同)，按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水設(shè)計(jì)，500年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水校核;設(shè)計(jì)洪水位45.03m，校核洪水位45.82m，總庫容107.66萬m3。
南塘水庫樞紐工程由土壩、正常溢洪道和放水涵洞組成，大壩為均質(zhì)土壩，壩頂全長約268m，頂寬3.0m左右，壩頂高程46.88～47.02m，最大壩高13.0m，壩背水坡比為1：3.5左右，為草皮護(hù)坡。壩迎水坡比為1：3.0，干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡厚0.3m，護(hù)砌高程36.70～46.80m。
2009年淮南市水利局對南塘水庫進(jìn)行安全鑒定，評定南唐水庫為三類壩。根據(jù)滲流分析計(jì)算和研究分析結(jié)果，結(jié)論如下：壩基清理不很徹底，壩基與河床接觸面存在滲漏問題;雖然下游逸出滲流比降小于允許滲流比降，但滲流出逸點(diǎn)較高。參照《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(SL258-2000)，確定大壩滲流穩(wěn)定安全等級為“C”級。
二、地質(zhì)條件
2.1壩體工程地質(zhì)條件
2.1.1壩身填土組成
壩身人工填土成分主要為粉質(zhì)粘土、粘土和少量碎石等雜物，灰黃、棕黃等色，可塑狀，結(jié)構(gòu)松散，主要來源于庫區(qū)附近表層土，土質(zhì)以粘土為主。
2.1.2壩體質(zhì)量評價
壩身土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土、粘土，基本符合均質(zhì)土壩的土料質(zhì)量要求，但局部有小礫石、全風(fēng)化砂巖和腐爛植物等雜物，影響壩體的密實(shí)度。壩身為人工填筑，未經(jīng)機(jī)械碾壓，土質(zhì)松散。擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果為：壩身填土的最優(yōu)含水率為21.3～22.9%，最大干密度為1.55～1.60g/cm3。而從取樣的`物理力學(xué)性指標(biāo)來看，干密度小于1.50g/cm3的土樣數(shù)占總?cè)訑?shù)的68%，以上指標(biāo)均說明說明土體的壓實(shí)度不夠，從現(xiàn)場鉆孔注水試驗(yàn)看上部壩身的滲透性較大，填筑質(zhì)量差。
2.2壩基工程地質(zhì)條件
2.2.1壩基土層工程地質(zhì)特征
根據(jù)勘察成果，壩基上部為第四系粘性土覆蓋層，為粉質(zhì)粘土及殘積土，下部西半部分為砂巖，東半部分為灰?guī)r。壩基各巖土層自上而下分層敘述如下：
�、趯佑倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土：灰、灰褐色，含少量鐵錳質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾高嶺土，稍有異味，軟-可塑狀，濕。天然含水量23.4～29.8%，平均27.8%，濕密度1.96～2.01g/cm3，平均1.98g/cm3;干密度1.52～1.60g/cm3，平均1.55g/cm3;孔隙比0.695～0.872，平均0.781;固結(jié)快剪內(nèi)聚力36～50kPa，平均43kPa，內(nèi)摩擦角為7.8～10.7°，平均8.8°;壓縮系數(shù)(a1-2)0.23～0.31MPa-1，平均0.26MPa-1;壓縮模量4.41～9.99MPa，平均7.42MPa;單橋靜探Ps值平均1.37MPa。該層屬第四系上更新統(tǒng)沖(洪)積層(Q3al+pl)。
�、蹖诱惩粒夯尹S，雜色，夾較多灰?guī)r、砂巖碎石塊等，夾高嶺土，可塑狀，濕。天然含水量26.7～31.8%，平均29.8%，濕密度1.86～2.03g/cm3，平均1.95g/cm3;干密度1.43～1.52g/cm3，平均1.50g/cm3;孔隙比0.800～0.922，平均0.832;固結(jié)快剪內(nèi)聚力45～117kPa，平均65kPa，內(nèi)摩擦角為9.7～13.5°，平均11.6°;壓縮系數(shù)(a1-2)0.14～0.29MPa-1，平均0.17MPa-1;壓縮模量10.76～12.91MPa，平均12MPa;單橋靜探Ps值平均1.97MPa。該層屬第四系上更新統(tǒng)殘積層(Q3el)。
�、�1層泥質(zhì)頁巖：主要分布于大壩西半部分，土黃色，強(qiáng)風(fēng)化，層理明顯，巖性為頁巖，泥質(zhì)含量較高，未揭穿。
�、�2層灰?guī)r：主要分布于大壩東半部分，青灰色，中～微風(fēng)化，厚層狀，節(jié)理發(fā)育一般，巖性為泥灰?guī)r、石灰?guī)r，局部有泥質(zhì)填充，未揭穿。
2.2.2 水文地質(zhì)條件
壩區(qū)主要為第四系上更新統(tǒng)地層，壩身為素填土及基巖出露。壩區(qū)地下水主要為潛水及上層滯水，分布于壩身填土中，受大氣降水和庫水位補(bǔ)給，隨水庫的水位升降而變化。勘探期間水庫的水位已接近死水位，測得各鉆孔地下水位埋深4.20～7.60m，水位標(biāo)37.50～ 38.90m，根據(jù)室內(nèi)滲透試驗(yàn)成果：①層壩身填土的現(xiàn)場鉆孔注水試驗(yàn)測得的滲透系數(shù)應(yīng)在10-5～10-4cm/s之間。
2.2.3 壩基工程地質(zhì)評價
根據(jù)勘察成果，壩基上部為第四系粘性土覆蓋層，未見有砂性土層，土層的強(qiáng)度稍低，滲透性較小。南塘水庫大壩壩基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層粘性土結(jié)構(gòu)，壩基基本不存在抗?jié)B穩(wěn)定、抗震穩(wěn)定問題，壩基土具有一定膨脹性，但對本工程基本不存在特殊土引起的工程地質(zhì)問題，工程地質(zhì)條件較好。
三、水庫壩基滲漏加固設(shè)計(jì)
3.1帷幕灌漿設(shè)計(jì)
壩基基巖滲漏加固采用帷幕灌漿，采用單排孔，孔距2m，灌漿孔深度以深入相對不透水層、基巖透水率10Lu下限以下3.0m 控制，灌漿壓力為0.2～0.4Mpa。終孔采用機(jī)械濃漿封孔，排除孔內(nèi)水或稀漿。灌漿全部結(jié)束后，質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行，主要是用檢查孔壓水方法來判定。
3.1.1帷幕灌漿布置
壩體以下基巖灌漿布置為單排孔，孔距2m，采用水泥灌漿。選定防滲軸線在上游壩肩處位置。水灰比采用10比級：8、6、5、4、3、2、1、0.8、0.6、0.5從稀到濃灌注。開始灌漿濃度的選擇，依據(jù)簡易壓水試驗(yàn)ω值或鉆進(jìn)去的迥水損失大小確定，當(dāng)①極嚴(yán)重漏水，ω>10L/min.m.m時，開灌水灰比采用5：1;②嚴(yán)重漏水，ω=1～10 L/min.m.m時，開灌水灰比采用6：1;③漏水較小，ω<1 L/min.m.m時，開灌水灰比采用8：1～6：1。
灌漿段長度一般采用5m，當(dāng)漏水量很小(ω<0.5L/min.m.m)可適當(dāng)加長到5～8m。特殊孔段的灌漿濃度為5：1起灌，或者采用停停灌灌及加速凝劑等方法。每段灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是：在該段灌漿壓力下，吸漿量小于0.3L/min，繼續(xù)灌注30分鐘。
3.1.2 灌漿范圍
壩基帷幕灌漿將壩基及兩岸巖體與相對透水層封閉，以達(dá)到降低壩基水頭壓力、防止?jié)B透破壞、減少滲漏損失的目的。大壩右岸灌漿范圍為溢洪道控制段邊墻0+010～0+080m，水平延長70m。左岸灌漿范圍為0+180～0+250m，水平延長70m。
3.1.3防滲要求及深度
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274―5001)第6.3.9條的規(guī)定：對三級以下的中低壩，相對不透水層的標(biāo)準(zhǔn)可按基巖透水率q≤5～10Lu確定�？紤]到壩體較矮，因此，確定防滲帷幕底界深入相對不透水層(q≤10Lu)內(nèi)不少于3m。
3.2充填式灌漿設(shè)計(jì)
為解決水庫在修建時未進(jìn)行清基或清基不徹底而造成的壩身與壩基的接觸部位存在的滲漏問題，在左壩肩至0+180和→右壩肩至0+080范圍，壩體與壩基接觸面以上2.0m范圍的壩體內(nèi)采用水泥粘土充填灌漿，采用單排孔，孔距2m，灌漿壓力為0.05～0.1Mpa。
3.2.1布置的原則
結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)，充填式灌漿布置的原則為：①確保工程質(zhì)量，保證大壩加固后正常運(yùn)行;②降低工程造價，力求防滲體工程量最小;③保證防滲體施工期大壩穩(wěn)定安全，不因施工造成壩體失穩(wěn);④減少施工與蓄水的矛盾，盡量滿足用水需要;⑤施工單一，便于與其它處理措施相協(xié)調(diào)。
3.2.2墻體軸線擬定
防滲軸線位置選擇主要考慮的因素有：施工期壩體安全穩(wěn)定;具備良好的施工場地條件;灌漿后受力條件好，壩體應(yīng)力分布狀態(tài)得以改善�？紤]壩頂現(xiàn)有旅游景觀長廊，選定防滲軸線在上游壩肩處位置，以使不影響到旅游景觀長廊。
3.2.2充填灌漿頂界、底界高程的確定
壩頂高程為47.00m，壩頂寬3m，充填灌漿頂界高程為接觸面以上2.0m，底界綜合考慮確定伸入基巖0.5m，其下作常規(guī)帷幕灌漿。
3.2.3充填式灌漿參數(shù)
大壩防滲處理采用單排孔，孔距2m，其配比確定為1：2，灌漿壓力為0.05～0.1Mpa。其所用孔與帷幕灌漿同孔。
四、結(jié)語
南唐水庫除險加固工程施工于2011年汛前完工，并完成了各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。加固處理后，很好地解決了壩基滲漏問題，已能滿足防洪、蓄水灌溉及水產(chǎn)養(yǎng)殖的要求。本文的處理措施和方法，對以后水庫防滲漏處理具有很好的參考借鑒價值。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉文永、王新剛等著.注漿材料與施工工藝.北京.中國建材工業(yè)出版社，2008
[2] 孫釗編著.大壩基巖灌漿.北京.中國水利水電出版社，2004
【淮南市八公山區(qū)南唐水庫滲漏加固處理設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：
1.淺析山塘水庫土質(zhì)堤壩滲漏的主要成因及其相關(guān)加固策略論文