源口水库防渗加固施工处理

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇源口水库防渗加固施工处理范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘要]分析了全州县源口水库大坝坝体及坝基渗漏情况及其原因,论述了灌浆防渗加固的要点、施工技术及要求。在对源口水库坝体及坝基帷幕灌浆的施工过程中产生的一系列问题进行了处理,成功堵住了漏水,使大坝更加稳固和安全。

[关键词]渗漏分析；防渗加固；施工处理；源口水库

中图分类号：TV文献标识码： A

1、工程概况

源口水库枢纽工程位于全州县永岁乡境内湘江支流--洮水河峡谷上,距全州县城25km,坝址下流3.8km有桂黄公路通过,下游4km有湘桂铁路,交通方便。源口水库是一个停缓建的危险工程,坝址以上集雨面积52.3km2,设计总库容1282万m3,有效库容1030万m3,设计灌溉面积36017亩。按1000年一遇设计校核洪水位236.1m, 按100年一遇设计水位235.48m, 正常水位232.7m,死水位200.0m。源口水库拦河坝为重力拱坝,设计坝高56.9m,设计坝顶高程236.3m,设计溢流堰顶高程232.7m,为定圆心定外半径拱坝,外半径为70.8m,最大中心角1160,工程采用坝顶溢流,溢流前缘宽68m,为鼻坎挑流式消能。是一座以灌溉为主,兼有防洪发电养鱼等综合利用的中型水库。枢纽工程由重力拱坝、放水管及坝后电站等组成。

源口水库枢纽工程1973年9月动工兴建,设计坝型为埋石混凝土重力拱坝。大坝1973年冬清基,1974年开始填筑混凝土,1978年停建,现坝顶高程225.5m,坝顶宽6m，上游坡比垂直、下游坡比1：0.4,现坝顶长157.14m,其中溢流坝前缘长68m,现状库容727万m3,现坝高46.3m,现灌溉面积10400亩。

2、主坝渗漏情况及原因分析

2.1坝基河床断层破碎带及坝基D1Y5中的绕坝渗漏。

源口水库1973年9月动工兴建时没有进行地质勘探，1974年春开始基础砼回填，同时进行地质钻探工作，大坝基础地质资料不详。1991年全州县水电局委托桂林冶金地质学院综合勘察队对源口水库大坝进行了钻探。大坝坝址地层主要是古生界泥盆系下统郁江阶,沉积碎屑岩地质构造,裂隙发育，但由于断层的切割破坏，岩石比较破碎，风化随之加深。大坝的坝基岩石为砾岩、砂岩及页岩地层，一般抗风化力较强，但由于断层的切割破坏，岩石比较破碎，风化亦随之加深。目前坝高225.5m高程以下两岸坝基开挖深度达8-24m,强风化层岩石已基本全部挖掉,但以上多属强风化状态,造成当前拱坝端已无完整和比较新鲜的岩体支撑,给大坝继续加高至设计高程造成了困难局面。为防止在大坝加高后,坝基的渗漏及潜蚀作用的发展，必须进行坝基帷幕灌浆处理。另外渗流左岸比右岸强，左岸在库满时，局部坝基有顺层绕坝渗漏现象出现。

2.2坝体埋石砼局部存在空洞和埋石砼强度较差。

由于当年施工工具等条件限制，施工难以控制，坝体砼未采取机械振动，凝结度低，施工中无专门质检机构，对施工质量缺乏有力控制，使施工质量达不到设计要求存在严重渗漏安全隐患。已建成的坝体及基础处理，特别是大坝左段非溢流段在220.0m高程以上,坝体渗水2处,其中射流1处,总渗水量0.277m3/s(水位为225.5m时)。河床左坝脚导流管附近，坝基有渗漏水流出。

2.3隔水墙基础和大坝右岸的渗漏

主要是岩体风化和稳定问题。隔水墙基础在进行帷幕灌浆到右岸时，基础构造破碎需增加两个孔，在隔水墙上游端与山体相接部位，由于开挖放炮，加上岩石层面与节理面分化严重，使砼体下面的岩石具有不规划的网状裂缝存在，当水位达到一定高程后，它们是渗漏的危险通道。

3、帷幕灌浆设计

源口水库已建成的坝体及基础处理,因施工质量达不到设计要求存在严重渗漏问题,河床左坝脚导流管附近,坝基有渗漏水流出。由地质勘察报告分析表明，大坝渗漏主要是由①坝体埋石砼局部存在空洞和埋石砼强度较差、②坝基河床断层破碎带及坝基D1Y5中的绕坝渗漏、③隔水墙基础破碎及大坝右岸岩石层面与节理面分化严重等三个主要原因引起的漏水。根据实际情况，选择帷幕灌浆这一常规方法是可行的，帷幕灌浆施工易行，节省投资，效果显著。

3.1帷幕位置（见附图1）

主坝坝体帷幕灌浆轴线距下游坝坡2.5m，坝体帷幕长156m，均对应主要渗漏带形成帷幕体。

3.2排数、孔距（见附图2）

按有关规范，帷幕灌浆孔在坝顶沿坝轴线下游侧布成1排，孔距2m。

3.3帷幕深度

参考地质勘察报告，大坝坝体帷幕灌浆总钻孔深4890m，其中坝身钻孔3328m，坝基钻孔1562m，坝基帷幕灌浆总深1562m，坝身充填灌浆2687m。9号孔―70号孔帷幕灌浆孔均伸入q=3Lu线以下5m，1号孔―8号孔及71号孔―78号孔帷幕灌浆孔均伸入q=3Lu线。

3.4减压排水孔设置

为减少渗透压力，沿左岸坝后脚设置渗压排水孔，孔距3m，孔深为帷幕灌浆深度的50%，孔径20cm,共钻30个孔,总钻孔深510m。

4、灌浆施工设计变更

在施工中，我们要求施工队伍按设计图纸组织施工,但在灌浆施工实际操作中，对原设计作了如下变更和修改。

4.1在非溢流坝段打斜孔

进场放样发现,非溢流坝段的孔位紧贴225.5m高程上的拦水墙墙根，无法摆下钻机。按设计要求拦水墙应拆除的，但由于2007年农田灌溉需要蓄水，在07年蓄水期前无法按预期进行拆除，要想按设计打直孔唯一的解决办法就是搭架子（造钻机平台）。因拦水墙高4.5m,若搭这么高的架子,存在三个问题：一是造价高,二是安全系数小,三是施工难度大,显然不可取。

若采取把帷幕轴线向库区方向前移，虽可摆下钻机,但同时带来新的问题是钻机将打到坝体前面的C20砼层中，起不到或很难起到对大坝充填灌浆的目的。大坝坝顶前沿是宽0.5m的条形砌石,紧接着为C20砼坝(高程在222.7m-212.7m的砼坝宽度约为50-60cm, 高程在212m-202m的砼坝宽度约为70-80cm, 高程在202m-192m的砼坝宽度约为1.1-1.2m, 高程在192m以下的砼坝宽度约为1.5m。),C20砼坝后面是C15埋石砼，这一部位是充填帷幕的主要对象。如果满足能安下钻机、移动帷幕轴线，那么帷幕轴线离大坝前沿最小的距离是1.9m,按原设计打直孔,当钻孔孔深达到23m时,就可以进入到砼层了。另还存在一个不容忽视的客观事实：大坝在200m高程以上存在着倒倾的现象，在非溢流坝段更甚，在坝前沿吊垂线,驾船测到库水位在210.5m高程时到坝体的最大平距为1.4m,也就是说,打直孔打到8-9m就进入到砼层了。显然,光移动帷幕轴线也不能圆满解决问题。

为了达到大坝挡水墙不拆除的前提情况下, 移动帷幕轴线即能安装钻机,又不致于将孔打到砼坝体上,能对大坝进行有效充填灌浆,我们提出了打斜孔。经过作图和计算，考虑到施工的目的和施工方便两个因素，在非溢流坝段离坝体前缘1.9m布孔，孔距2m，确定钻孔倾角为880（也就是通常说的斜20）。在非溢流坝段和溢流坝段相接的29#、59#孔倾角890、30#、60#孔倾角为89.50。打斜孔，就要考虑方位，而大坝呈弧形，因此各个钻孔的方位都不同。利用钻孔平面布置图来求方位角，具体方法是：在钻孔所处的弧形位置上做切线，然后通过孔位作切线的垂线，垂线在坝体外坡的方位就是此孔的方位角。

充填灌浆主要提高大坝的整体性和坚固性。同时也要提高防渗能力，在施工中必须保证在帷幕轴线的位置上形成一条有一定宽度的连续的帷幕防渗屏障。为达此目的，我们认真研究了非溢流坝段移动轴线和打斜孔可能造成大坝整体帷幕在其衔接部位出现空缺的问题。在交接处形成“8”字形的扭变带。我们根据相关数据，根据实际情况绘制了扭变带的平剖面示意图见附图3。把不同深度的横断面上钻灌孔位画出来，取灌浆半径1.2m画出扭变段帷幕灌浆平剖示意图，从图上显示,帷幕灌浆搭接情况良好,都有一定宽度,直到60m孔深,都没有出现帷幕空档。

4.2孔位、孔数、孔深的变更

进场以后，我们先施工了7个先导孔和部分一序孔。做压水试验35段，得出如下结果：

1、坝体严重漏水,打钻时几乎孔孔不返水,大部分孔在大坝两侧都出现射流和渗水。

2、坝基基岩多为完整的坚硬砾岩、石英砂岩、含砾砂岩、透水率都小。

3、坝体基岩耗灰率小，平均35kg/m，接触段较大，平均200kg/m，坝体上部耗灰率最大，大的达到300-400 kg /m。

4、钻孔得出的接触面位置与设计相差较远。

根据隔水墙放样结果得知，右岸隔水墙轴线与坝体相交于68#孔附近，左岸隔水墙轴线与坝体相交于15#孔附近。

鉴于上述情况，我们提出了以下变更建议。

1、孔深控制原则：钻孔伸入透水率≤5Lu的岩层5-8m,即应终孔,不必受原设计限制。

2、孔位、孔数做适当调整。调整原则为：①钻灌工程总量尽量控制在原设计范围内；②追求最佳灌浆效果，着力解决坝体渗漏和提高两坝肩基岩风化层及破碎带的防渗能力。调整的具体方案：①取消1#-12#和71#-78#共20个孔的钻灌。非溢流坝增设一排加强孔，左边18个孔，右边14个孔，溢流坝段增加5个孔，共37个孔。②所有孔深控制在30m以内。坝体不足25m的孔，最多伸入基岩3-5m就终孔。在非溢流坝段上的钻孔均为倾角880的斜孔，孔距2m，排距0.8m，其余为直孔。

4.3隔水墙延长帷幕线和加密2个孔

隔水墙帷幕灌浆在右岸遇构造破碎带增加两个孔。左、右岸各延长帷幕线4m左右，各增加2个孔，总增孔数为6个。

在右岸施工一序孔时，97#孔漏水、耗灰率175kg/m，95#孔严重漏水，在孔深21-25m这一段，岩石非常破碎，钻进时掉块、卡钻时有发生，起钻要打吊锤，下钻要扫孔，耗灰率达192kg/m，93#孔也出现类似95#孔的情况，耗灰率192kg/m，我们认定这是遇到破碎带了，查阅地质资料，确有F2、F3两条断层通过。我们提议打2个加密孔布置在93#-97#孔之间，调整孔距由原来的2m改为1.33m。

在隔水墙上游端与山体相接部位，由于开挖放炮，加上岩石层面和节理面分化严重，使砼体下面的岩石具有不规则的网状裂隙存在，当水位达到一定高程后，它们将是危险的渗漏通道。因此，我们提议：延长帷幕线，用灌浆手段将其堵死。其布孔原则应是在砼和岩层的接触面线上每隔2-3m有一个钻孔通过。如果钻机摆设条件限制，采用打斜孔的办法来解决，比如：78#孔离79#孔1.4m,倾角880,方位NE430 ,77#孔离79#孔0.6m,倾角830,方位NE430。

5、灌浆施工方法及技术要求

5.1灌浆施工概况

全州县源口水库加固续建工程的灌浆施工分两期进行。第一期灌浆工程于2006年9月18日进场，于2006年12月4日完工，历时78天。布置检查孔9个，历时26天结束。于年底前灌浆队伍撤出工地。

第一期灌浆工程主要是坝体充填灌浆和坝基帷幕灌浆，这两种性质和要求有别的灌浆实际上由同一钻孔在不同时间完成的，具体程序为：

本来充填灌浆和帷幕灌浆的孔数是一样的,后因为加强坝体的防渗能力而增加了充填灌浆的孔数。

第二期为隔水墙基础帷幕灌浆和大坝右岸的堵漏灌浆。2007年8月1日进场，于9月28日全部完工，布置检查孔2个，历时59天。一、二期工程在各方共同的努力下保质保量按工期圆满地完成了施工任务。

5.2钻孔

①孔位按设计要求，偏差均＜10cm；

②为保证钻孔方位，倾角达到规范要求，开孔前采取水平尺检验调整机架机座水平度。用地质罗盘校主轴钻孔，使其倾角达到设计要求，平移机座来校准方位。开孔后每10cm，用测斜仪测一次倾角方位，如果超差，则采取纠偏措施。

5.3冲孔

在基岩中,严格按规范要求进行冲孔,在埋石坝体部分,不需要冲孔,因为冲孔会影响坝体固结度。

5.4压水试验

因为钻灌孔的坝体部分是充填灌浆，基岩部分是帷幕灌浆，所以基岩部分的压水试验是自上而下的分段进行，坝体部分是综合压水试验的方法进行，先导孔、检查孔的压水试验是严格按照规范规程进行，其余孔是进行的简单的压水试验。06年做压水试验32个孔122段，其中先导孔8个40段，Ⅰ序孔5个21段，Ⅱ序孔10个43段，检查孔9个18段。07年做压水试验16个孔45段，其中先导孔3个10段，Ⅰ序孔6个18段，Ⅱ序孔5个13段，检查孔2个4段。

5.5灌浆

5.5.1坝基帷幕灌浆方法及要求

①灌浆材料:普通硅酸盐水泥,标号为425#;

②灌浆方法:自上而下分段灌注,段长一般6-8m;

③灌浆方式:循环式、射浆管距孔底小于50cm；

④灌浆压力：0.4-0.7mpa,视孔深而定;

⑤灌浆水灰比:分5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1(或0.5:1)六个比级。

⑥灌浆结束标准：在该段最大设计压力下，注入率≤1L/min后，续灌60分钟才结束灌浆。

5.5.2坝体充填灌浆方法及要求

①灌浆材料：425#普通硅酸盐水泥；

②灌浆方法：自下而下分段灌注；

③灌浆压力：上部（孔深20m以内）为0.3-0.4mpa;

④灌浆水灰比:Ⅰ、Ⅱ序孔，以1:1开灌,逐级变浓,Ⅲ序孔2:1开灌,逐级变浓;

⑤灌浆结束标准：在设计压力下，灌浆孔停止吸浆,续灌5-10分钟后结束灌浆。

5.6帷幕效果检验

检验灌浆质量，通过钻检查孔来判断。检查孔重点布置地质条件复杂、岩层破碎，单位吸浆量大的坝段，其余按规范要求均匀布置在各灌浆孔之间。检查孔按总灌浆孔数的10%计，共计主坝检查孔11个。检查孔造孔完毕后，清洗后，用0.3mpa水压力进行压水试验，当吸水量ω≤0.5Lu时，达到变更设计要求。本次水库除险加固施工11个检查孔全部符合要求。

5.7特殊情况处理

本灌浆工程出现的最大问题是浆液向坝体外侧严重泄漏,究其原因是条形砌石的砌缝。为此，我们进行大量的表面封堵。先对坝体部位进行排查，对可疑的地方进行前期封堵。在灌浆时出现浆液向坝体外侧泄漏又再次进行针对性封堵。采用的办法是用扎棉絮、烂布条、水泥砂浆补填。大坝前沿采用的手段是坐吊篮下去进行封堵，外坡采用的手段是系安全带下去进行封堵，操作非常困难。

表面封堵起到很大作用，但是不能解决所有泄漏问题。在灌浆过程中，我们采用边加沙边灌浆、灌灌停停，掺水玻璃、较长时间待凝等办法解决泄漏。

加沙堵漏的孔，第一次堵住漏后，再下钻具扫孔，开动钻具搅拌，，然后下栓塞、加压灌浆，达灌浆结束标准后结束灌浆。

掺水玻璃用量我们也进行了实验，求出不同长度的管路，最佳浆液浓度和掺量。既要使混合液尽早凝固，又要保证管路顺畅，不被堵塞，而且达到一定浆量后就停灌待凝，这样反复多次才能达到目的。

6、大坝防渗加固效果

全州县源口水库防渗加固灌浆分部工程分两期进行。第一期为坝体充填灌浆和坝基帷幕灌浆，2006年9月18日进场，于2006年12月30日完工，历时104天。第二期为隔水墙基础帷幕灌浆和大坝右岸的堵漏灌浆，2007年8月1日进场，于9月28日全部完工，历时59天。大坝防渗加固工程质量从检查孔压水试验成果看，帷幕灌浆达到设计要求；从分部工程质量评定来看，大坝灌浆单位工程质量达到优良等级。

源口水库防渗加固灌浆分部工程完建运行已一年，大坝总漏水量比灌前减少了90%以上，坝体及基础已形成一道连续完整的帷幕，基本解决了坝体及基础的防渗问题，消除了安全隐患，提高了水库的蓄水、防洪能力

7、结语

通过对源口水库的帷幕灌浆施工，本人有2点经验：①石灰岩地区修建大坝，首先要进行地质钻探测量坝基基础资料；根据地质资料对基础存在裂隙、溶洞和溶沟溶槽进行砼回填封堵或处理，否则水库极易出现水库渗漏现象，影响水库正常安全运行，水库无法正常发挥作用。②帷幕灌浆是地基处理常用的防渗方法，对大坝通过周密的设计和施工，防渗效果好，使大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕体，起到了防渗加固作用。