斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用.doc

斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用 - 水利施工1、工程现状酥油口水库位于甘肃省肃南县马蹄区西水乡境内，是一座以 灌溉为主的调蓄水库，海拔高程在 2 480 ～2 600m 之间，坝高 54m，水库总库容 350 万 m3，属小（一）型四等工程，设计灌溉面 积为 0.344 万㎡，灌区分布在张掖市与民乐县相邻的安阳、南古两 乡的 16 个行政村，受益人口约 1.5 万人，是花寨人民的生命工程水库始建于 1958 年，1972 年建成投入运行，大坝为混凝土 面板堆石坝，坝体采用定向爆破填筑而成，混凝土面板防渗经多 年运行，水库存在防洪标准偏低、设施老化失修、工程观测和通讯 设施落后，交通不便等诸多影响工程安全及管理方面的问题，尤其 是水库渗漏问题，严重影响水库效益的正常发挥1974 年和 1978 年分别两次对左坝肩进行了帷幕灌浆和固结灌浆防渗处理，但水库 渗漏情况仍然十分严重，年渗漏量 70.57 万 m3，占同期来水量的 19%， 灌区内有 0.033 万㎡农田不能保灌2000 年经水利部大坝安全管理 中心核查，该水库被确定为三类病险水库，并列入全国重点病险水 库除险加固工程规划。

根据初步设计报告的批复精神，论证专家认 为垂直帷幕灌浆防渗方案仍存在着一定的缺陷，不能彻底解决坝肩 绕渗问题，建议采取斜孔帷幕灌浆对酥油口水库坝肩进行防渗处理2、存在的问题1974 年和 1978 年两次对左坝肩进行防渗处理，其中 1974 年进行帷幕灌浆处理，处理后最大渗漏量由 0.4m3/s 下降到 0.18m3/s， 渗漏量减少了 55%，1978 年进行固结灌浆处理，渗漏量由处理前占 来水量的 52.2%下降到了 25.61%，下降 50.94%，左坝肩渗漏明显减 少目前，水库渗漏主要集中在右坝肩侧面三角渗漏面，主河床坝 基和左坝基断层破碎带也存在着一定的渗漏根据水库 1978 年-1986 年连续 9 年渗漏观测资料分析，水库 绕坝渗漏情况非常严重，渗漏量约为同期来水量的 9.38%左右，最 大达到 25.61%，年平均渗水量为 70.57 万 m3，年渗漏量占入库水量 的比例为 19.16%.经分析，引起坝体绕渗的原因主要有以下两个方面：一是地 质结构引起的渗漏在右坝肩除了两组压性断裂外，对岩体起控制 作用的主要是两组张性结构面，表现为顺河流方向上的节理裂隙相 当发育，密度为 4～6 条/m，最多处为 8 条/m ，倾角达到 75°～85°， 将岩体切割成条形六面体，局部裂隙密集带岩体呈碎块状，实测最 大渗漏量为 0.12m3/s，坝基实测最大渗漏量为 0.06m3/s，总计最大 渗漏量为 0.18 m3/s ，岩石吸水率平均为 0.01% ～1.0%［1-2］ 。

二是 人为因素造成岩体表层破碎的渗漏，前坝坡钢筋混凝土面板周边缝 与右坝肩的插入深度仅有 1.0～1.5m，由于原右坝肩定向爆破形成浅 层破碎带分布较广，节理裂隙发育，势必造成沿面板周边缝下部及 右坝肩侧面三角地带的渗漏，故该水库渗漏非常严重3、左、右坝肩防渗设计初步设计采用垂直防渗帷幕灌浆方案，只能解决帷幕范围内岩体垂直面的渗流问题，但对于坝肩与混凝土防渗面板侧面间约 2206.7㎡三角地带的绕渗问题并没有得到解决，不能形成完整帷幕， 只能减少右坝肩部分表层岩石裂隙渗漏量，延长右坝肩绕坝渗径， 对减小水库渗漏的作用和效果不显着本次除险工程帷幕灌浆旨在右坝肩形成防渗帷幕，以减少右 坝肩绕渗问题，右坝肩防渗作为本次除险工程的主要任务之一，设 计在右坝肩形成整体防渗帷幕，将初设的坝顶右坝肩的 40m 平洞及 垂直帷幕灌浆，改为沿上游坝面与坝肩岩体交线布置的斜孔，在左 右坝坡的 3 个部位，共布置钻灌孔 28 个，钻灌总进尺 765m.3.1 左坝肩下部防渗帷幕设计根据提供的地质资料分析，左坝肩下部有一断层在上次左坝 肩灌浆时未能得到很好的解决故本次除险加固工程在上游坝面与 坝肩岩体交接 2507m 高程处，呈辐射状布置 7 个孔（1 号孔-7 号孔） ， 前坝坡与垂直面总的夹角为 35°32″，孔间夹角为 5°04″，孔深 18.2～50m ，总进尺 200.9m，孔深按穿过断层后 5m 控制。

3.2 右坝肩防渗帷幕设计由于水库淤积高程在 2507m，故下部帷幕布置与左坝肩布置 相同，即在上游坝面右周边缝 2507m 高程处，呈辐射状布置 7 个孔 （8 号孔-14 号孔） ，前坝坡与垂直面总的夹角为 35°32″ ，孔间夹角 为 5°04″，孔深 175～572m 、总进尺 1940m ，孔深按穿过断层深入弱 透水层后 50m 控制高程 2507m 以上分两个区间布置钻灌孔，在高 程 2507～2525 m 间，布置 10 个孔（17 号孔-26 号孔） ，孔距 2m，孔深为穿过相对不透水层后 4m 控制，孔深 23～28m ，总进尺 258m，钻孔与水平夹角为 20°，同时向下游倾斜 5°在高程 2525～2537 m 间，布置 4 个孔（26 号孔-30 号孔） ，孔距 3m 布置， 孔深为穿过相对不透水层后 4m 控制，孔深均为 28m ，总进尺 112m. 钻孔与水平夹角为 20°，同时向下游倾斜 5°，斜孔帷幕灌浆钻孔布 置图，斜孔帷幕灌浆钻孔布置特性3.3 防渗设计标准根据《碾压式土石坝设计规范》 （SL274-2001）规定，本工程 坝高 54m ，属中坝，设计防渗标准为：检查孔按 10%控制检测，防 渗帷幕体内岩体单位吸水量不大于 5Lu，终孔深度为岩石透水率 Lu≤10，伸入弱透水层后 5m 终孔。

4、结语通过上述 3 个部位的斜孔帷幕灌浆，从孔数上与垂直孔 比较， 垂直孔设计为 20 个孔，钻灌总深度为 880m.斜孔为 30 个孔，钻灌 总深度 765m ，缩短钻灌长度为 1307m.斜孔帷幕灌浆防渗主要有以下 3 个方面的作用：①可完全封闭右岸坡与坝肩形成的侧面三角渗漏面，减少坝 肩绕渗后通过坝体的渗漏量，解决右坝肩、面板周边缝、右坝肩岩 石裂隙的绕渗问题；②在坝下前趾板上垂直主河道帷幕灌浆，可堵截主河道砂砾 石层的渗漏，解决原坝基清基不彻底存在的坝基渗漏问题；③右坝肩在高程 2507～2537m 段布设水平帷幕灌浆孔，可堵截横穿左坝肩在前坝坡趾板左侧断层造成的集中渗漏问题斜孔帷幕灌浆防渗处理竣工后，检查孔防渗帷幕体内岩体单 位吸水量达到设计要求，合格率 100%.水库绕渗问题得到了解决， 经观测渗漏量约为同期来水量的 2%左右，年渗漏量约为 13.7 万 m3，年渗漏量下降约 80%.斜孔帷幕灌浆防渗对减小水库渗漏的作用 和效果显着，达到了预期的目的，同时也为病险水库。