勉县红花寺水库坝体防渗处理技术措施运用

高凤云

(勉县水利水电勘察设计工作队 陕西 勉县 724200)

1 工程概况

勉县红花寺水库坝址位于汉江北岸支流外坝河中下游同沟寺镇红花寺村附近，距勉县县城15km。坝址以上河道长37km，控制流域面积145km2，河道平均比降30.3‰，是一座以灌溉为主，兼有发电、水产养殖、防洪等综合利用功能的小(一)型水库。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞及坝后电站四部分组成。水库原设计防洪标准为设计洪水50年一遇，校核洪水200年一遇，相应洪峰流量分别为403m3/s、490m3/s。大坝原设计校核洪水位为640.44m，设计洪水位640.00m，正常蓄水位636.91m，死水位612.20m；设计总库容383万m3，有效库容291.5万m3，滞洪库容73.5万m3，死库容18万m3。

大坝为粘土心墙砂壳坝。原设计大坝坝顶高程642.00m，顶宽5.0m，坝顶长159m，最大坝高45.6m；大坝迎水坡比自上而下为1∶2.5～1∶3.5,采用30cm厚干砌石护坡。背水坡分为三级戗台，由坝顶至627.20m高程段坡比为1∶2.0；627.20m～614.70m高程段坡比设计为1∶2.5，且设2.0m宽戗台，614.70m～ 605.20m高程段坡比为1∶2.5。坝下游坡脚设有排水棱体，排水体顶宽2m，高10m，内、外侧坡比均为1∶1.5。

原设计粘土心墙顶高程为641.00m，低于坝顶1.0m，心墙顶宽5.0m，为梯形断面，上、下游侧坡比均为1∶0.5。但在后续的施工过程中，由于种种原因，实际并未达到设计高程。当前实际心墙顶部高程仅在620m左右，低于坝顶约20m，低于正常水位约14.5m。

2 勉县红花寺水库存在的主要问题

运行中，红花寺水库暴露出了较多的问题，例如：枢纽防洪能力低，不能满足设防标准(30年设计、300年校核)要求的防洪要求；经过渗透稳定复核，坝体内存在着渗透破坏隐患，下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求；土坝防渗心墙高度低(低于坝顶20m～25m)，水库大坝高水位运行存在着安全隐患；放水洞左侧与坝体间存在接触渗漏，导致下游坝坡出现2～3处明显集中渗漏，且有较大面积渗流(浸润区面积约150m2左右)。这些问题导致了坝体渗流不稳定，尤其当库水位较高、蓄水时间较长时，下游坝面将出现大面积漫浸，且有集中渗流出现，伴有流水声，严重威胁着水库大坝的安全。

经地勘查明，坝体填筑料以壤土为主，且坝体碾压质量差，结构疏散，坝体在库水位作用下存在渗漏等不稳定因素。为保证大坝的安全，结合工程实际情况，分析后提出采用30cm厚薄壁混凝土截渗墙对坝体进行处理的建议。该截渗幕墙轴线与防浪墙轴线相同，布置在坝轴线与放水洞轴线间的集中渗漏部位，采用高压摆喷灌浆对洞壁接触渗漏进行处理，以实现红花寺水库的除险加固。

3 薄壁混凝土截渗墙施工方法及主要技术措施

3.1 施工场地布置

根据红花寺水库工程的地形条件及防渗墙的布置特点，在防渗墙内侧坝顶上设临时施工道路，作为施工机械的行走道路。另外，坝体工程一侧布置砼拌和站，另一侧布置制浆站以最大程度地细化作业，减少相互影响。

3.2 施工机具

成槽机具采用“两钻一抓”成槽，即采用XY-2型回转钻机进行钻孔，配合HC-60型液压抓斗成槽机成槽。成槽机具有独特的三级导向系统和斗体，可360°任意旋转，具备了更大的灵活性和可操作性，为施工带来了很大方便。

3.3 槽段划分

槽段分两期施工，奇数段为第Ⅰ期，偶数段为第Ⅱ期，共64段。槽段长除1号孔和64号孔为2.00m外，其余均为2.50m。其中，槽段两端孔为主孔，孔径为0.30m，主孔中间为副孔，除1号副孔和64号副孔长为1.70m外，其余副孔长均为2.20m。槽段开挖过程中都要进行纠偏，使槽孔的偏斜率＜0.3%,轴线上、下游方向的误差＜30mm。整个槽段挖到底后必须进行扫孔，挖槽结束后，对槽段质量进行全面检查，经检查合格后，方可进行清孔换浆。

3.4 成槽方法

先构筑导墙，导墙与混凝土防渗墙中心线走向一致。抓斗沿导墙壁挖土，并控制导墙的施工精度，为防止导墙在侧向土压力的作用下产生位移，在导墙内侧每隔1.5m架设上下两道木支撑。在挖掘过程中严格控制挖掘的深度和宽度，严禁扰动原土。在遇到未固结的杂填土层时，可设计导墙深度穿过此填土层，使导墙坐落到稳定性较好的老土层上。在挖槽的同时采用膨润土泥浆固壁。膨润土泥浆的成分为膨润土、水和外加剂，新拌制的膨润土泥浆的性能指标为∶比重小于1.1g/cm3,漏斗粘度为30s～40s，塑性粘度小于20cp，pH值为9.5～12，含砂率小于4%，失水量小于30mL/(30min)。泥浆配合比应通过试验选定，要求胶体率小于98%，泥皮厚度2mm～3mm，静切力(1min)20mg/cm3～30mg/cm3,静切力(10min)50mg/cm3～100mg/cm3,稳定性小于 0.02g/cm3。

3.5 槽段连接与接头刷洗

相邻槽段的连接处是混凝土墙工程的一个薄弱环节，结合本次除险加固工程的地层特点、施工方法、场地条件等实际情况，确定采用接头管法，选用φ280的无缝钢管。另外，为了减少施工过程中各道工序之间的相互干扰，保证作业正常连续进行，接头刷洗没有采用常规的重锤刷洗法，而是结合液压抓斗成槽的特性，自制了特种钢丝刷，将其安装在抓斗的斗齿上，利用斗体的自重和抓斗提升、下放的灵活性刷洗接头孔混凝土壁上的泥皮，取得了良好的效果。

3.6 混凝土浇筑

本次工程混凝土防渗墙墙体材料的物理力学指标具体为：水泥标号325号，每平方米防渗墙用料为水泥190kg、中粗砂778kg、卵石778kg，水灰比0.63。混凝土截渗墙材料的入槽塌落度为18cm～22cm，扩散度为34cm～40cm，初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h，混凝土密度不小于2100kg/m3。混凝土输送则采用在大坝适当部位安置混凝土泵，直接将混凝土输送至导管漏斗内进行浇筑的方法，有效避免了场地条件的限制和工序间的影响，保证了混凝土浇筑的连续性，又减少了混凝土在运输过程中的离析现象，提高了混凝土的浇筑质量。混凝土截渗墙浇筑面在施工中均匀上升，各处高差均控制在0.5m以内，使墙体保持连续。

4 施工时特殊情况处理

4.1 漏浆处理

在红花寺水库大坝混凝土防渗板墙的施工中，大坝基础存在严重的集中渗流区及流沙区，有时会发生漏浆现象，对工程的稳定造成了十分不利的影响。当工程施工中发生漏浆时，根据漏浆的严重程度采取了停止提升或放慢提升速度的办法，尽量使漏浆地层充分灌满水泥浆，从而达到防渗的目的。

4.2 事故停浇

若在浇筑过程中发生停电等停浇事故，再次开浇时必须采取复浇的办法，以确保停浇不会影响混凝土防渗板墙的连续性。

5 结语

勉县红花寺水库大坝采用液压抓斗法造塑性砼防渗墙进行防渗处理后，下游坝坡2～3处明显集中渗漏消失，且较大面积渗漏逐渐干枯。实践表明：薄壁混凝土防渗墙已经有效堵截了坝体渗透水流，降低了坝体浸润线，这对防止坝体滑坡、塌陷，保证大坝安全稳定具有重要意义，达到了坝体除险加固的目的。该塑性混凝土防渗墙技术相比常规施工工艺，还加快了施工进度，缩短了施工工期，节约了施工成本，降低了工程造价，且墙体抗渗性能良好，可为同类工程施工参考和借鉴。