李守业

摘 要：放水管内共有5处射流孔。其中，黏土心墙上游侧有3处，距启闭塔工作闸门15.6 m;黏土心墙下游侧有2处，位于混凝土内衬末端的原浆砌石洞身上，该处距底板20 cm（高程410.30 m左右）。限于当时的技术经济及施工条件，放水管内衬混凝土密实度较差，且未设止水，其他位置混凝土内衬施工缝多存在渗漏痕迹或钙化物析出现象。

关键词：水库;放水管;加固

中图分类号：TV697文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）26-0077-03

Abstract： There are 5 jet holes in the discharge pipe. Among them， there are 3 locations on the upstream side of the clay core wall， 15.6 m away from the working gate of the hoist tower; there are two places on the downstream side of the clay core wall， which are located on the virgin stone cave at the end of the concrete lining， 20 cm away from the bottom plate （about 410.30 m in elevation）. Limited by the technical economy and construction conditions at the time， the concrete lining of the drain pipe is of poor compactness， and there is no water stop， in other locations， the concrete lining construction joints often have leakage marks or calcifications.

Keywords： reservoir;discharge pipe;reinforcement

盧崖寺水库位于登封市嵩山卢涯瀑布下游，坝址在淮河水系颍河支流上游，水库始建于1976年12月。坝址以上控制流域面积为4.1 km2，水库按20 a一遇设计，200 a一遇校核，兴利库容为61万m3，设计库容为78.1万m3，校核库容为86.9万m3，最大坝高为33 m，坝顶长为206 m。它是一座以防洪为主，结合水产养殖、灌溉等综合利用的小2型水库。水库下游有郑少高速公路，防洪位置重要。

卢崖寺水库大坝为黏土心墙坝，坝体心墙填土以低液限黏土为主，可见明显压实结合面，结合面多呈麻面，土质较均，坝体黏土心墙取样进行室内渗透试验，其渗透系数为（1.0～2.7）×10-5 cm/s，平均为1.63×10-5cm/s，其为弱透水层。坝壳为砾质土。坝基主要为元古界石英片岩，呈中厚层状，岩石结构坚硬，以弱风化为主，具有弱透水性。放水管位于大坝左侧，为坝下埋管，洞底沿线为元古界石英片岩，洞身为坝体，其工程地质条件尚可。

1 水库历次加固情况调查

卢崖寺水库始建于1976年12月，1978年完工，大坝为黏土心墙坝，放水管位于大坝左侧，浆砌石呈门洞型，洞身长度为83 m，进口高程为410.60 m，洞底沿线为元古界石英片岩。

因放水管渗漏严重，1990年，冬对大坝进行了灌浆处理;1996年，溢洪道出水，上游坝坡右端戗台处沉降，长度达84 m，受资金限制，当年夏天仅处理了10 m（挖开、护砌、回填）;2003年，放水管整个洞身渗漏严重，水库无法正常蓄水，中岳街道办事处组织人员将启闭塔处原回填的碎石土挖出用黏土进行重新回填，并对放水管进行了素混凝土衬砌，厚度为20 cm，范围介于桩号0+006.1～0+053.1，洞身断面尺寸（高×宽）为1.5 m×1 m。混凝土施工时从放水管进口向下游衬砌加固，后施工至距闸门约15 m时，施工顺序又调整为从出口向进口衬砌加固，造成该连接部位振捣不密实，且放水管混凝土内衬未设伸缩缝及止水。桩号0+053.1～0+086.7为浆砌石洞身段，其中桩号0+053.1～0+081.7洞身断面尺寸（高×宽）为1.7 m×1.4 m，桩号0+081.7～0+086.7洞身断面尺寸（高×宽）为2.4 m×2.0 m。

此次处理后，库水位常年较低，放水管渗漏现象基本消失。2006年，水库上游坝坡出现滑坡现象，滑坡范围左端至启闭塔、右端至岸坡，上至一级马道以下，长度超过120 m，当年对滑坡体进行清除，并用库区碎石土进行回填压实。2011年，卢崖寺水库核定为三类坝，根据安全鉴定核查意见，水库放水管存在的主要问题有：放水管进口启闭塔及工作桥破损严重，局部桥板断裂。放水管启闭机与闸门中心上下不一致，启闭操作困难，丝杠弯曲变形，闸门封闭不严长年漏水。2012年，针对安全鉴定提出的问题，完成该水库的除险加固工程设计[1]，其中放水管工程内容是拆除重建进口启闭塔、工作桥，更换闸门、启闭机。2013年4月14日，卢崖寺水库除险加固工程开工建设，2013年8月完工。

2 放水管渗漏情况调查

除险加固后，水库病险问题基本得到解决，其开始进行蓄水，水库水位逐步抬高。2014年12月12日上午，水库管理人员报告称放水管存在漏水现象。当日库水位为420.50 m（放水管底高程410.16 m），水库库容约为35万m3。入洞检查发现，放水管内共计5处射流孔。其中，黏土心墙上游侧有3处，距启闭塔工作闸门15.6 m;黏土心墙下游侧有2处，位于混凝土内衬末端的原浆砌石洞身上，该处距底板20 cm（高程410.30 m左右）。限于当时的技术经济及施工条件，放水管内衬混凝土密实度较差，且未设止水，其他位置混凝土内衬施工缝多存在渗漏痕迹或钙化物析出现象。

放水管最大渗流点位于距启闭塔工作闸门15.6 m（黏土心墙上游侧）处顶部，该处为混凝土内衬对接处，渗漏呈射流状，渗出水中带有少量细砂颗粒。根据现场渗漏情况估算，放水管渗流量约为0.002 m3/s。

3 大坝渗流稳定计算

该水库大坝原设计为黏土心墙坝，根据本次地质勘察成果，坝壳填土以碎石土为主，土质不均，含有较多碎石块，渗透系数平均为3.6×10-3cm/s，呈强透水性。黏土心墙为低液限黏土，渗透系数为（1.0～2.7）×10-5cm/s，平均为1.63×10-5cm/s，其为弱透水层。

根据地勘资料，对大坝典型断面进行渗流场分析。大坝渗流分析采用河海大学工程力学系的AutoBank6.0的渗流分析软件，采用有限元法计算。计算断面采用2011年4月卢崖寺水库实测坝体断面，所取断面为大坝主河槽段最大坝高断面（桩号0+120）。大坝渗流计算成果如表1所示。

根据大坝渗流计算结果得知，坝体、坝基渗透坡降满足规范要求[2]。一是心墙上游侧放水管渗漏：该处为混凝土内衬施工缝，受施工工艺限制，该部位未能振捣密实，原浆砌石放水管洞身质量较差，上部坝壳填土为强透水性，且放水管其他位置混凝土内衬施工缝多存在渗漏痕迹或钙化物析出现象。经分析，库水沿浆砌石洞身缝隙及混凝土内衬与原洞身之间的缝隙流至该薄弱部位形成渗漏。二是心墙下游侧放水管渗漏：心墙下游侧两处渗流点位于混凝土内衬末端（底板以上20 cm，高程410.30 m），但下游坝坡及坝脚未发现渗漏异常，说明黏土心墙防渗效果较好。经分析，库水沿浆砌石洞身缝隙流至心墙下游而形成渗漏。

4 放水管加固方案

4.1 洞壁除漏设计

由于放水管洞壁内施工缝及射流孔漏水严重，因此在开展放水管除漏设计时，首先对施工缝和射流孔进行堵漏，然后对洞壁进行整体防渗处理[3]。工程实施时，先将放水管表面清除干净。施工缝及射流孔采用变形较大、止水较好的水溶性聚氨酯灌浆。处理具体要求和设计如下。

4.1.1 材料性能要求。水溶性聚氨酯灌浆材料性能要求延伸率大于100%，粘接强度大于0.6～1.5 MPa，抗拉强度大于2.0 MPa，耐久性超过20年。

4.1.2 施工工艺要求。一是布孔。布孔有骑缝孔和斜孔两种形式，根据实际情况和需要加以选择。本次先用骑缝孔，孔距应视裂缝的宽度和畅通情况而定。原则上，每条裂缝布置8个灌浆孔，均匀分布，特殊情况增减。二是采用楔形厚1.5 cm的木条及M20快硬固化水泥砂浆封堵。其目的是防止浆液流失，确保浆液在灌浆压力下将裂缝充填密实。三是压水试验。目的是检查封堵的效果及观察灌浆嘴之间的连通情况，若漏水应修补密封。四是灌浆。依底面、侧面、顶面顺序，采用循环作业的方式使伸缩缝内充满浆液。

4.1.3 灌浆方法。从底部开始，相邻孔出浆后，及时封堵该孔并灌下一个孔，两边同时开始，直到顶部中孔迸浆;如相邻孔口不出浆，则达到迸浆压力后停灌，未出浆段作为补浆段待后期处理;如压力很小（小于0.05 MPa），出浆量很大（大于1 L/min），则表明此缝与洞外连通且缝开度较大，可在浆液中加入少量水搅拌均匀，放缓灌浆速度，直到迸浆。

灌浆压力为0.1 MPa，迸浆压力为0.3～0.5 MPa，浆液加水固化时间小于3 min，浆液未加水固化时间为5～10 d。

4.2 混凝土内衬段洞壁补强设计

为了提高洞身的抗冲能力，增加洞身的整体强度，人们可以在洞身表面粘贴玻璃丝布。加固范围为桩号0+006.1～0+053.1，长度为47 m。根据工程具体情况，可粘贴两道玻璃丝布，规格采用100～200 g/m2。基面要做到无油、污物、平整。具体工艺流程如下。

首先，采用喷砂法除污工艺，清除洞壁表面附着物，确保玻璃丝布与基面牢固粘接。喷砂处理一般采用干喷法，使用空压机，石英砂粒径为1～5 mm。然后，涂刷粘接剂（建议采用改性环氧浆液），涂刷粘接剂不宜厚，越薄越好，但必須保证每个部位都有粘接剂，不能漏刷，做到不流淌，增加衬布料与基面粘接力。接着，涂刷衬布料，衬布料为粘接剂加一定比例的超细水泥。衬布料要自上而下均匀涂刷，用刮刷刮平。涂刷衬布涂料的一个目的是将玻璃丝更平地粘接于基面上，另一个目的是起到过渡层的作用。

然后，粘第一层玻璃丝布，用橡胶刮板刮刷玻璃丝布。将残留在布中的气泡除去，压密实，做到贴实平顺，依顺序粘贴，搭接宽度不小于5.0 cm。待第一层玻璃丝网即将固化时，再按上述过程贴第二层玻璃丝布，并随即用刷子涂刷一层衬布料，再用橡胶刮板加力刮刷，直到表面平整、无气泡、布丝浸透浆液，纱与纱之间空隙全部填平为止。两层布的搭接应相互错开，仔细检查衬布后的质量，不得有毛刺、突起、气泡等缺陷，否则应及时修补。最后，涂刷表层保护涂料，表面涂刷一层TH-1防护层涂料，提高其耐久性。

4.3 浆砌石洞身段洞壁补强设计

堵漏工作完成后，采取在洞壁内侧浇注一层C30钢筋混凝土（F100W6）的方法对洞身进行加固。加固范围为桩号0+053.1～0+086.7，长度为33.6 m，混凝土层厚度为20 cm，加固后，洞身净尺寸分别为1.1 m×1.4 m（宽×高）、1.7 m×2.1 m（宽×高）。混凝土衬砌采用单层钢筋网片，边墙上植入锚筋锚固钢筋网。钢筋混凝土每10 m设一道伸缩缝，缝宽为20 mm，缝填遇水膨胀止水条及651型橡胶止水带。新建混凝土内衬与原混凝土内衬之间设伸缩缝，缝宽为20 mm，缝内填遇水膨胀止水条。为了填充混凝土与原浆砌石之间的施工缝隙，在混凝土立模时，模板上预留固结灌浆孔，断面拱顶布置2个或3个灌浆孔，间隔布置，沿洞轴线方向每3 m布置一道，灌浆压力一般为0.2～0.3 MPa。待内衬混凝土浇筑完成后，在灌浆孔内进行固结灌浆。

5 大坝观测设施

为进行大坝渗流观测及防水管洞壁渗漏观测，准确分析渗流情况，本次设计新建测压管及量水堰。坝体测压管垂直大坝坝轴线处设一个观测断面，共计3个测压管，断面位于桩号0+100。平行于放水管轴线处设一个观测断面，共计2个测压管，断面位置位于放水管轴线左侧4 m。

测压管自沉淀段向上1.5 m为进水段;自进水管顶部至坝面以下0.5 m为透水管段，透水管段填筑细砂，自细砂顶至坝面砼管座下0.5 m的管段周围用黏土填实。管顶部采用500 mm高砼管座，孔口装置采用磁铁式孔口盖。浸润线观测管钻孔直径为108 mm，钻孔应平直、干净;严禁用泥浆固壁。进水孔径为5～6 mm，孔与孔的纵距为100 mm，横向沿管四周分四排，以梅花形排列，管壁内钻孔的毛刺应打掉。钢筋焊在进水管外侧，且应保证进水孔不被钢筋堵塞。土工织布外侧缠绕镀锌铅丝，间距为150 mm。设计新建量水堰两处，二者分别位于大坝导渗沟及放水管尾水渠上，以便观测大坝及放水管渗漏情况。

6 结论

当前，人们要按照有关技术标准，对大坝、放水管、溢洪道等进行安全监测和检查，并及时整理和分析监测资料，随时掌握大坝运行状况。发现异常现象和不安全因素时，应当立即报告大坝主管部门，及时采取措施。汛前、汛后以及暴风、暴雨、特大洪水或者强烈地震发生后，应当对大坝的安全进行检查。

参考文献：

[1]国务院.水库大坝安全管理条例[M].北京：中国水利水电出版社，2018.

[2]住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.防洪标准：GB 50201—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.

[3]建设部.工程建设标准强制性条文（水利工程部分）[M].北京：中国水利水电出版社，2018.