杨勇建

摘 要：病险水库除险加固，行之有效的防渗方案是决定工程成败的关键。石板河水库存在坝体填筑质量差、坝基（肩）及坝体渗漏、渗流稳定性差等问题。为合理处理水库渗漏、消除病險隐患，根据渗漏现状和钻孔勘探资料，经论证分析设计优选工程适宜性强、技术经济优越的防渗帷幕灌浆与漏水集中点反压灌浆相结合的除险加固方案，可为类似水库防渗加固设计及施工提供参考。

关键词：双曲拱坝;地质条件;帷幕灌浆;除险加固

中图分类号：TV223.4      文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）11-0059-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.11.013

Geological Analysis and Anti-Seepage Research of Arch Dam

Reinforcement Engineering of Shibanhe Reservoir

YANG Yongjian

（Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.， Gui'an 550003，China）

Abstract： An effective anti-seepage scheme is the key to the success or failure of the project for the reinforcement engineering of dangerous reservoirs. The problems such as poor filling quality in dam body， leakage at dam foundation （shoulder） and dam body， poor seepage stability and so on has existed in Shibanhe reservoir. In order to reasonably deal with the reservoir leakage and eliminate the hidden dangers， according to the current leakage situation and drilling exploration data， the risk elimination and reinforcement scheme of anti-seepage curtain grouting combined with back pressure grouting at leakage concentration point with strong engineering suitability and superior technology and economy has been demonstrated and optimized. After the reinforcement project implementation， will obtain obvious anti-seepage reinforcement and repair effect， and the normal flood control， water storage and other functions of the reservoir will be restored， which can provide reference for similar reservoirs anti-seepage reinforcement design and construction.

Keywords： double curvature arch dam; geological conditions; curtain grouting;danger elimination and reinforcement

1 工程概况

石板河水库位于贵州省大方县西南鼎新彝族苗族乡境内的小箐河上游河段，坝址以上流域集雨面积为4.55 km2。水库建于1988年5月，于1991年5月完工，水库枢纽工程主要由砌石拱坝、坝顶溢洪道、冲沙管、放水管等组成。经调查，大坝建成后坝体与坝基（肩）均出现渗漏现象，后经多次除险加固防渗处理后，现大坝仍存在渗漏现象。为提出合理的防渗处理方案，对石板河水库坝址区进行地质及水文地质调查[1-2]，并在坝顶和两坝肩共布设4个勘察钻孔对坝体填筑料、坝基岩体等进行取样观察，对坝区地质及水文情况进行了解，钻孔总进尺202.4 m，压水试验27段。

2 坝址工程地质及水文地质条件

为准确评价坝体质量和加固防渗方案设计提供依据，在坝体上布置4个钻孔（ZK1～ZK4）进行勘察。根据钻孔勘探及现场调查，坝址区出露地层为二叠系峨眉山玄武岩组（P2β）及第四系（Q），其中二叠系峨眉山玄武岩组（P2β）广泛分布于库区，岩性为暗绿、灰绿色隐晶质玄武岩，厚152～280 m，根据钻孔揭露，坝址区浅表岩体风化严重，强风化层厚2.5～10.0 m，弱风化层厚10～15 m;第四系冲洪层主要分布于河床，成分为砂砾石、淤泥等，厚2～10 m，第四系残坡层，成分为腐殖土、砂壤土、碎（块）石土，主要分布于两岸高程1 562 m以上斜坡台地及低洼地带，厚0.5～3.0 m。坝基岩体经取样试验，坝址岩石物理力学性质指标试验成果，如表1所示。

据区域地质调查显示，库区及坝址区无断裂构造通过，区域性断裂构造距坝址区较远，坝址处地质构造较简单。玄武岩岩层产状不明显，受区域地质构造影响，岩石中裂隙比较发育，主要发育有三组裂隙：第一组裂隙产状为走向35°，倾向45°，倾角近直立，连通率45%;第二组裂隙产状为走向20°，倾向80°，倾角近直立，连通率33%;第三组裂隙产状为走向75°，倾向60°，倾角接近直立，连通率35%。这三个方向上的裂隙在坝址区强风化岩层中相互切割，使强风化岩石块体稳定性较差。D6765809-7F44-4914-BDD4-865C1CEA68E9

3 大坝质量评价

3.1 大坝渗漏现状

3.1.1 坝体渗漏。根据现场调查显示大坝下游坝面出现多处渗水点，表现为浸润和射流两种情況。浸润表现为坝面沿浸润点向下形成湿润带，射流表现为水流沿坝体孔隙汇聚后在坝面集中流出，现场检查水位为1 540.5 m，坝体下游面左侧1 524.5～1 529.0 m高程处呈湿润状态;坝体下游面右侧1 526.0～1 528.0 m、1 536.0～1 541.5 m高程处呈湿润状态;溢流坝段下游面1 534.5～1 546.5 m、1 506.0～1 515.5 m高程处呈湿润状态。当水位抬升时，溢洪坝段下游面（高程1 543.5 m）呈射流状漏水。

3.1.2 坝基（肩）渗漏。据地表地质调查，右坝肩下游面1 525.25 m高程坝体与坝基接触部位有一处集中漏水点，渗透量为0.5 L/s;在左坝肩至溢洪道下游岸坡存在面状浸渗带，浸渗带高程为1 534.5～1 546.5 m，长约11 m，宽约10 m，面积约110 m?，该区域有明显滴水及浸润现象，在河床下游测得总渗漏量18～22 L/s。

3.2 坝体质量评价

现状大坝下游坝面存在多处渗漏，为了解坝体质量和基岩的风化性、透水性等情况，在坝体上布置ZK2、ZK4钻孔进行勘探。钻孔揭露情况有以下几种。①大坝建基面为弱风化玄武岩，坝基岩石饱和抗压强度值为63.0 MPa，岩石属中硬岩，岩体较完整，属BⅡ类岩体。坝基岩体强度满足中等高度拱坝建基要求。②坝体部分为强至弱风化玄武岩及砂岩为骨料的水泥砂浆浇筑体，钻孔在0～3.0 m时垮孔严重，且在坝体上、下游面孔隙有反水现象，分析为正常水位至坝顶高程坝体孔隙较大，建议进行补强灌浆处理。根据钻孔取芯情况，岩芯多呈灰白色，长柱状，少数呈短柱状及碎块状，孔隙内水泥浆填充，芯样侧表面光滑，胶结较良好，局部有少量气孔，局部完整性差，芯样采取率35%～97%。钻孔中部分岩芯揭露骨料呈强风化状，占5%左右，其强度稍低，坝体砌筑材料质量局部较差，需进行补强防渗灌浆处理[3]。③坝体透水率为1.8～17.4 Lu，坝体内孔隙较大，大坝下游坝面存在浸润面及集中渗漏点，砌体密实性及渗流稳定不符合规范要求[4]，坝体存在严重安全隐患。④基岩与坝体接触带岩体透水率为10.7～28.5 Lu，两坝肩强风化岩体中岩体透水率为2.1～19.5 Lu，弱风化基岩岩体透水率为0.3～4.9 Lu，为弱透水层。通过钻孔分析，坝基肩岩裂隙发育，少量水泥浆填充，透水率较大;坝体与坝基接触带渗漏较严重，透水率高达28.5 Lu。大坝存在库水沿坝体与坝基接触带渗漏以及库水沿基岩裂隙带绕坝渗漏问题。现场检查在左坝肩下游岸坡存在面状浸渗带，浸渗带高程为1 515～1 527 m，长约11 m，宽约10 m，面积约110 m?，该区域有明显滴水及浸润现象;右坝肩存在一处集中渗漏，出水点高程为1 525.5 m，渗漏量约0.5 L/s，大坝渗漏影响大坝稳定，存在安全隐患。综合考虑，坝体工程质量为不合格，需进行全面防渗加固处理，以恢复水库的正常功能。

4 水库除险加固防渗处理

4.1 防渗方案比选

坝基岩体中裂隙比较发育，地表岩石风化强烈，造成浅表岩体透水性较好。岩石中的风化裂隙、节理裂隙是坝址区地下水运移渗漏通道[5]。水库坝体、坝基（肩）均存在渗漏，渗漏点相对较多，总渗漏量为18～22 L/s，渗漏量随水位变化有所增减。坝体、坝基（肩）渗漏对大坝安全稳定和水库效益有较大的影响。结合水库工程特性及渗漏现状，优选两种防渗方案进行技术及经济比选，如表2所示。

方案一是2011年除险加固时采用的方案，该方案未能彻底解决坝体和坝基（肩）渗漏的问题。经实际调查，坝体防渗补强灌浆仅采用坝体下游面水平造孔灌浆的方式存在局限性，施工时常会发生浆液无法灌注的情况。当年在下游坝脚设置混凝土灌浆平台进行帷幕灌浆，现场勘察时发现灌浆平台的基础置于强风化玄武岩上，且斜孔灌浆的施工质量也不易控制。

方案二采用坝顶竖直灌浆+坝体集中漏水点反压灌浆的方式，由于大坝为双曲拱坝，且大坝偏薄，大坝上、下游面为1 m厚的M10砂浆砌C15混凝土预制块，坝顶布置钻孔要避开预制块，并避免从坝面穿出。经过比选，方案二是安全可行的，且能更有效地增强坝体强度和防渗效果，同时能更有效地对坝体与坝基的接触渗漏带进行帷幕防渗。另外，方案一虽然灌浆工程量较节省，但考虑到局部修复灌浆平台和斜孔灌浆等增加的费用后，方案一总投资230.62万元;而方案二的工程措施主要为造孔和灌浆，其总投资为224.58万元，较方案一节省了6.04万元。方案二安全可靠且投资也更为节省，故优选帷幕灌浆（防渗线沿坝顶布置）+坝体集中漏水点反压灌浆防渗方案。

4.2 大坝防渗处理方案

大坝防渗帷幕线两坝肩沿上坝公路布置，坝体段沿坝顶中线布置，其中溢流堰段帷幕线距上游堰顶0.6 m布置，整个帷幕防渗线长162.0 m，按单排孔布置，孔距为2.0 m，共布孔82个;其中1#～19#沿右岸上坝公路布置，20#～72#钻孔沿坝顶布置，73#～82#沿左岸上坝公路布置，形成一个封闭的帷幕防线。两坝肩帷幕灌浆起灌高程为水库正常蓄水位（1 546.5 m）高程，坝体补强灌浆（20#～72#）起灌高程为坝顶高程;坝基段采用帷幕灌浆，均采用自下而上的灌浆方式，坝体内补强灌浆每段为2.0～4.0 m，且坝体与坝基接触带必须采用一段灌浆;两岸坡段采用帷幕灌浆，并采用自上而下的灌浆方式，基岩灌浆每段5.0～8.0 m。防渗处理的帷幕灌浆底线高程依据勘察钻孔压水试验资料，即不大于岩石透水率5 Lu以下一段，两坝肩防渗帷幕以处理强风化带及浅层基岩裂隙性渗漏为主，进入基岩弱风化带一段5.0 m，逐渐向两边延伸到灌浆底线弱风化带一段与正常水位线的交界。其中1#帷幕灌浆孔底线高程为1 529.8 m，82#帷幕灌浆孔底线高程为1 534.9 m，坝基帷幕灌浆孔低限高程为1 490.0 m。施工中根据先导孔情况调整帷幕灌浆底线高程，防渗标准为岩石透水率不大于5 Lu;帷幕灌浆灌入的水泥浆将在坝体、坝基及两坝肩形成较厚的帷幕防渗体，水泥浆能增强坝体强度，防渗体能截断坝体渗漏通道、基岩风化裂隙，并增长基岩节理裂隙渗漏的渗漏途径[6]。帷幕灌浆边界沿坝轴线向两坝肩延伸，至水库正常水位与基岩弱风化带且超出一段，即终止布置帷幕灌浆孔。D6765809-7F44-4914-BDD4-865C1CEA68E9

在坝体下游面集中渗漏部位处布置反压灌浆孔，钻孔垂直于坝面。为防止钻穿坝体，孔底至大坝迎水面水平距离不小于0.5 m，共布15个孔，其中B1#～B5#孔深为3.2 m，B6#～B8#孔深为4.0 m。B9#～B15#孔深为5.4 m。坝体下游反压灌浆立面图如图1所示。

灌浆结束后，用检查孔检查灌浆效果，应布置工程量10%的检查孔，检查孔布于帷幕中心线上地质条件复杂的部位、吸浆量大的孔段附近和孔斜过大、灌浆情况不正常的部位;在一个坝段或一个单元内至少布置一个检查孔，检查孔应比灌浆孔深5.0 m，检查孔工作应在该部位灌浆结束14 d后进行。压水试验分段卡塞，采用五点法。检查孔应取岩芯计算获得率并加以描述，检查结束后按要求进行灌浆和封孔。检查内容主要有：基岩帷幕灌浆，通过压力试验检查其单位透水率是否小于5 Lu，若单位透水率小于5 Lu，即认为帷幕防渗达到要求，否则需补灌;坝体补强灌浆，通过压力试验检查其单位吸水量是否小于3 Lu，若單位吸水量小于3 Lu，即认为帷幕防渗达到要求，否则需补灌。

5 结语

石板河双曲拱坝受当时建设标准偏低、施工机械水平不高、灌浆技术落后等因素的共同影响，大坝存在坝体填筑质量差、坝基（肩）及坝体渗漏等问题，大坝病险问题较为突出。根据工程特性和钻孔勘探揭露成果，设计优选防渗效果较好、工程投资省、施工简单的“帷幕灌浆（防渗线沿坝顶布置）+坝体漏水点反压灌浆”加固补强防渗方案，为高效优质的施工建设提供了强有力的技术支持。

参考文献：

[1] 夏玉峰.病险水库大坝防渗加固技术方案及质量控制[J].陕西水利，2020（7）：200-201，204.

[2] 刘高华.六六溪水库砌石拱坝安全复核及坝体补强加固防渗处理[J].吉林水利，2017（10）：28-31.

[3] 刘王勇.某水库双曲拱坝坝体防渗加固技术浅析[J].陕西水利，2020（8）：189-190，193.

[4] 向红利，刘慧霞，谭剑波.小竿岭水库埋石混凝土双曲拱坝安全复核及除险加固防渗处理[J].水利规划与设计，2017（2）：125-129，153.

[5] 张辉.水电站双曲混凝土拱坝坝体防渗加固技术研究[J].地下水，2021，43（2）：255-256.

[6] 朱智元.水库大坝防渗加固设计与复核计算[J].水科学与工程技术，2019（5）：57-59.D6765809-7F44-4914-BDD4-865C1CEA68E9