龙岗水库大坝渗水整治方案分析

龙岗水库大坝渗水整治方案分析

张豪1周雅2

1攀枝花市水利水电勘测设计院四川攀枝花617000；2内乡县太山庙水库管理所河南南阳474350

摘要：龙岗水库大坝为昔格达土均质坝，针对坝体浸润线偏高、后坝坡的大面积浸水现象，采取经济合理的防渗排水措施。防渗有土工膜和土坝灌浆两种方案，土坝灌浆方案又有全坝段劈裂灌浆和劈裂灌浆加冲填灌浆两种方案。本文结合攀西地区地质特点对每个方案投资和防渗效果进行了阐述和比较，并推荐坝体劈裂灌浆的防渗方案。排水方案为在下游坝坡马道以下现状坝坡面满铺贴坡碎石排水带，排水带顶部填筑坝壳料碾压至设计高程。

关键词：浸润线、昔格达土、劈裂灌浆、充填灌浆、排水带

1工程概况

龙岗水库地处东区银江镇阿署达村，距攀枝花市区约11km，其下游为凹乌林水库和攀钢矿业公司尾矿库。龙岗水库原老坝高10m，库容5万m3，厉经三次整治及扩建，形成现有规模：总库容105万m3，有效库容93.0万m3。该水库是一座以农业灌溉为主，兼有水产、防洪、旅游及农村人畜饮水等综合功能的小(1)型水库。龙岗水库灌面4800亩，其中水田500亩，果树4300亩。

根据《龙岗水库大坝安全鉴定报告》（2016年），后坝坡马道以下部位出现浸水现象，经渗流计算分析，坝体内部浸润线偏高，存在渗水通道，两岸坝肩也存在绕坝渗漏。坝体结构稳定验算的结果显示，后坝坡各工况下抗滑稳定最小安全系数不满足规范要求，需要采取防渗排水措施，降低坝体内部浸润线高度，以保证大坝结构安全满足规范要求。

2防渗方案设计

根据大坝安全鉴定报告结论及建议，需要对大坝和放水洞分别采取防渗措施。大坝防渗措施有土工膜和坝体灌浆两种方案比选，放水隧洞采用回填灌浆方式解决渗漏问题。

2.1土工膜方案

上游全坝坡铺设土工膜并向两岸坝肩岸坡延伸，从坝顶1415.30m铺设至马道高程1400.8m。土工膜为两布一膜，400g/m2，膜厚3mm，土工膜上部铺设20cm厚细砂垫层，表层为8cm厚六边形C15砼预制块护坡。沿坝轴线方向铺设长度150m，两岸坝肩处各延伸50m。土工膜在坝顶和马道处分别用C20现浇砼压重。

2.2灌浆方案

土坝灌浆分两种：劈裂灌浆和充填灌浆。劈裂灌浆适用于处理范围较大，性质和部位不能完全确定的隐患。充填灌浆适用于处理性质和范围都已经确定的局部隐患。

方案1劈裂灌浆

大坝河床段和两岸坝肩段全部劈裂灌浆，灌浆轴线平行坝轴线靠近上游侧，距离防浪墙1.5m，以保持足够的施工操作空间。坝顶现有砼路面需要开槽，以便钻孔灌浆，槽宽0.5m。劈裂灌浆钻孔间距初步拟定3m，施工中可根据灌浆试验调整，灌注水泥黏土浆，灌浆压力根据现场灌浆试验确定。灌浆孔为铅直孔，钻孔深入坝基面以下1m。泥巴墙设计厚度初定为8cm，灌浆材料为粘土和水泥，水泥含量占干料质量的15%，浆液密度不小于1.5g/cm3。

方案2劈裂灌浆+充填灌浆

大坝河床段55m采用劈裂灌浆，钻孔深度29m，间距3m，灌注水泥黏土浆；两岸坝肩段长度均为45m，总长度90m，采用充填灌浆，钻孔深入基础面以下3~5m，平均深度15m，灌注水泥黏土浆。

综合比较两种灌浆方案：

方案1灌浆类型单一，施工方便，坝体部分防渗效果较好。缺点是两岸坝肩可能存在绕坝渗漏，不对坝肩做防渗处理，不能确保解决大坝的渗水问题。

方案2，灌浆类型两种，施工相对复杂。龙岗水库坝基为昔格达土层，昔格达土的特点是一层黏土一层砂土，如果充填灌浆正好在砂土层，则灌浆是失效的，这是昔格达土的灌浆的特点也是一大难点。结合攀西地区昔格达土层的灌浆实例，灌浆效果很难保证。

综合比较，由于坝基昔格达土灌浆的复杂性和容易失效的特点，灌浆方案选择劈裂灌浆，针对坝肩绕坝渗漏问题，可将节约的投资用在排水方案上。坝体劈裂灌浆纵断面如下图所示。

土工膜方案可以兼顾两岸坝肩的绕坝渗漏，防渗效果要高于坝体的劈裂灌浆方案，但其概算投资几乎是劈裂灌浆方案方案的2倍。土工膜方案概算投资80万元。劈裂灌浆方案概算投资45万元。而下游的排水措施可以弥补灌浆方案无法兼顾绕坝渗漏的问题。综合考虑，从节约投资的角度防渗方案推荐坝体劈裂灌浆。

防渗方案比选

2.3放水隧洞防渗措施

龙岗水库放水洞轴线从右坝肩通过，根据大坝安全鉴定报告，右坝肩渗水面积较左坝肩大，大坝多次加坝，放水洞也随之进行过延伸拼接，放水洞存在漏水的可能性较大。因此需要对放水洞采取防渗措施，对拱顶和边墙回填灌注水泥浆，灌浆孔沿放水洞轴线方向间距3m。放水隧洞全长250m，全部回填灌浆。

3排水方案设计

根据大坝安全鉴定报告，后坝坡抗滑稳定最小安全系数不满足规范要求，后坝坡需要培厚加固。结合后坝坡的现状情况，需要在浸水区域开挖竖向排水盲沟，以排出坝体浸水，保持干燥以利于坝坡的培厚填土碾压。下游马道高程以下坝面满铺贴坡碎石排水带，排水带与排水棱体连接，这样即使坝体灌浆效果不好，渗出的水可以通过排水带经排水棱体排出，降低了浸润线，利于坝体结构稳定。排水盲沟断面为梯形，上部开口1.5m，底部宽0.5m，深1m，两边坡比为1:1，盲沟内用粒径2~4cm的碎石填筑，最外侧用400g/m2的土工布包裹一圈。排水带由三层组成，中间为20cm厚碎石层，粒径10~50mm，上、下两层均为砂垫层厚20cm，粒径1~5mm。排水带顶部填筑坝壳料碾压至设计高度。

4结论及建议

根据大坝安全鉴定报告，针对本工程的渗水问题采取上堵下排的工程措施。经过对比分析“上堵”的方案选择坝体劈裂灌浆，放水隧洞回填灌浆；“下排”的方案：下游马道高程以下沿现有坝坡满铺60cm厚碎石排水带，排水带上部再填筑坝壳料碾压至设计高度。下游的排水措施是对上游防渗措施的双重保障，当防渗措施时效或者不理想时，下游也能及时排出渗水，从而保障大坝的结构安全稳定。所以在验算大坝结构稳定时，假设一种特殊工况，即上游防渗失效，下游排水措施正常时，大坝的结构稳定是否满足规范要求。当然上游的防渗措施也是对下游排水措施失效状况下的一种保障。针对土坝的劈裂灌浆应注意以下几点。

坝体的劈裂灌浆是根据小主应力的分布规律布孔，利用水力劈裂原理，高压水将坝体劈开，沿坝轴线方向形成贯通缝，灌注粘土浆，形成防渗帷幕，同时使所有与灌浆缝连通的裂缝洞穴、软弱夹层等坝体隐患均能得到浆液的充填挤压密实，使坝体得到防渗加固的目的。土坝的劈裂灌浆宜选在旱季或者水库低水位时期进行。

灌浆压力由现场试验确定，试验过程中应详细记录现场施工情况和和出现的问题包括钻孔、灌浆压力、灌浆量裂缝出现的长度深度和宽度、连续性和方向等，对灌浆土料、浆液和外加剂进行必要的物理力学性能试验根据试验情况及时优化灌浆参数。先灌河床段再灌岸坡段。应采用自下而上分段灌浆，先灌稀浆，坝体劈裂后再加大浆液稠度。

参考文献

1陈群.四川省攀枝花市东区龙岗水库筑坝材料试验研究报告.2016

2.付建荣等.四川攀枝花市东区龙岗水库除险加固工程初步设计报告.2017

3.水利部.碾压式土石坝设计规范(SL274-2001).2002

4.水利部.土坝灌浆技术规范(SL564-2014).2014

5.付建荣等.攀枝花市东区龙岗水库大坝安全鉴定报告.2016