郎 颖

（抚顺市水利勘测设计研究院 辽宁 抚顺 113008）

1 工程概况

后楼水库位于清原县红河上游，距清原满族自治县湾甸子镇0.2km，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。水库集雨面积81km2，坝址以上河道长度15.3km，河道平均比降14.4‰。后楼水库于1974年完工,后楼水库总库容为1462.68万m3,枢纽等别为三等，永久性建筑物为三级,本次除险加固设计标准采用50年一遇洪水，相应水位481.80m，相应库容为1174.23万m3；校核标准采用1000年一遇洪水，相应水位483.38m，相应库容为1462.68万m3；正常蓄水位为481.50m，相应库容为1121.70万m3；防洪限制水位为478.30m，相应库容为666.00万m3；死水位470.90m，相应库容为104.00万m3。

水库拦河坝为粘土斜墙土坝，设计坝顶高程483.80m（实测483.50m～483.80m），防浪墙顶高484.70m，主坝坝长390m，副坝坝长105m，主坝与副坝轴线成13°角，最大坝底宽130m；坝顶宽4.0m，上下游各设二级坡，上游边坡自上而下为1∶2.5和1∶3.0，下游边坡自上而下为 1∶2.0、1∶2.5～1∶3.5，变坡处高程为474.50m，并在变坡处设戗台，上游戗台宽2.0m，下游戗台宽1.5m。上游坡采用块石护坡，无反滤垫层，下游第一级坡为块石护坡，第二级坡为条带式网格护坡，坡脚设块石护脚。

粘土斜墙顶高程483.30m，顶部厚2m，底宽6m，上游坡比为1∶2.5，下游坡比为1∶2.0，粘土斜墙防渗体设计压实干容重1.6g/cm3，坝壳料干容重 1.7g/cm3。

拦河坝有4处明显漏水,坝后形成沼泽化,属于险坝。

2 拦河坝渗漏分析

大坝下游坝坡有4处漏水，结合钻探钻孔漏水情况分析，坝基渗漏较为严重的主要原因：

合拢段漏水：据施工原始资料介绍，合拢时为了抢时间，基岩面未处理好就回填粘土，施工质量较差。合拢后就发现下游河床漏水，漏水量达1L/s，当时坝下游第二阶坡为1∶2.5，由于渗漏严重，坝坡浸润滑动，采取放坡，加盖重处理，坝坡成1∶3.0～1∶3.5。合拢段漏水原因为坝基岩与粘土斜墙之间接触带部位接触不良及填筑时未做好排水,基槽部位粘土含水量过大,填筑质量很差,铺土厚度大,层间存在虚土层等问题,还有输水洞坝下埋管部位沉降不同引起裂缝漏水和岸坡处理不当等原因漏水。

由于下游坝基和坝体透水性较差，下游浸润线较高，影响坝体稳定，原设计的1∶2.5的下游坝坡曾发生滑坡，使下游坝坡的坡度变为1∶3.0～1∶3.5。现状大坝基槽较深部位粘土斜墙基础与基岩之间存在砂层，形成斜墙与基岩之间存在漏水通道,斜墙与坝基砂砾石之间未设反滤过渡，因此存在坝体内部发生管涌的可能。斜墙基础未设混凝土盖板，只采取压力灌浆的方法效果较差,基槽粘土渗漏问题因可灌比不满足规范要求,（后楼水库可灌比M=9.6,规范要求M＞15可灌水泥砂浆,＞10可灌注水泥粘土浆）。采取压力灌浆的方法无法解决坝基渗漏问题，又因下游坝壳和地基透水性很差、浸润线较高，大坝坝壳处于极松散饱和状态，采取排渗加盖重的加固方案不可靠。故本次加固设计采用较彻底的三种方案进行比较，选用最佳方案。

3 大坝防渗加固方案比较

方案一：土工膜方案

在拦河坝上游坡脚开挖一道梯形槽，底部开挖至强风化岩，梯形槽的边坡为1∶1和1∶2，在梯形槽底部浇筑500mm厚、2m长的混凝土盖板，在混凝土盖板下进行大坝帷幕灌浆。土工膜上端插入大坝粘土斜墙内，并做可靠的防渗处理，下端与混凝土盖板浇筑一体，右端嵌入溢洪道左边墩。这样就使土工膜形成一道整体的防渗屏障。该方案细部布置见图1:

在铺设土工膜前需修建施工围堰，围堰分两期。围堰底高程为465.00m，考虑到安全加高、风浪爬高和汛后输水洞导流等因素，围堰顶高程定为472.5m；围堰顶宽5m，迎水坡坡比为1∶2，背水坡坡比为1∶2.5，迎水坡铺设防渗土工膜。

方案二：混凝土防渗墙方案

混凝土防渗墙浇筑位置为大坝上游坝坡戗台处。自上而下浇筑400mm厚的C5塑性混凝土防渗墙。防渗墙上端与大坝粘土斜墙紧密连接，底部深入强风化岩1.00m，并与大坝帷幕灌浆相连接，右端与大坝右岸的溢洪道左边墩紧密连接。同样使大坝形成一个完整的防渗体系。

图1 土工膜防渗方案

方案三：延长粘土斜墙方案

本方案同样需修建施工围堰，具体布置型式与方案一相同。在大坝前坝脚开挖一道梯形槽，梯形槽底部同样开挖至强风化岩，边坡为1∶1和1∶1.8，在梯形槽底部浇筑500mm厚、5m长的混凝土盖板，在混凝土盖板下进行大坝帷幕灌浆。将原粘土斜墙底部开挖一部分，并将其延长，延长部分的粘土斜墙与原粘土斜墙接触部位做可靠处理。新建的粘土斜墙底部延长至混凝土底板，并与其紧密连接。这种处理方法同样能够解决大坝漏水问题。该方案细部布置见图3：

图2 混凝土防渗墙方案

表1 大坝防渗方案投资比较表

4 大坝防渗方案投资比较

本次除险加固比较的三种方案为：大坝上游坝坡铺设土工膜（方案一）、大坝坝顶偏上游侧设混凝土防渗墙（方案二）和延长粘土斜墙（方案三），并根据其优、缺点和投资比较选择最佳方案。

方案一：土工膜方案

工程总投资1699.89万元

优点：防渗效果好。

缺点：需放空库水、修建施工围堰、用输水洞导流，工期紧，施工工序多，难度较大，使用年限短，施工质量对防渗效果影响较大。

方案二：混凝土防渗墙方案

工程总投资1383.01万元

优点：工序简单，无任何施工导流等临时工程，防渗效果好，使用年限长，一劳永逸。

方案三：延长粘土斜墙方案

工程总投资2173.12万元

优点：防渗效果好。

缺点：同样需放空库水、修建施工围堰、用输水洞导流，工期紧，施工工序多，难度较大，施工质量对防渗效果影响较大。

5 大坝防渗方案选择

根据投资比较：工程直接投资最少的是方案二（防渗墙方案），为1383.01万元；稍多的是方案一（土工膜方案），其工程投资为1699.89万元，比方案二的投资高316.88万元；投资最高的为方案三，其工程投资为2173.12万元，比方案二的投资高790.11万元。另外因方案一、三均需放空库水，将破坏第二年的水库供水，水库下游7000多亩水田需改旱田，每亩需要补偿700元，预计补偿500万元。放空库水还将影响到下游抚顺市的重点旅游景点—红河谷漂流补水，红河谷漂流每天的营业收入最高达120万元，红河谷漂流流量为80万m3/d，后楼水库每年给红河谷漂流补水800万m3，按10天计算，损失预计高达1000万元以上，并且方案二的施工工序简单施工方便，不受汛期影响，使用年限长，一劳永逸。根据以上比较结论推荐采用方案二（混凝土防渗墙）的方案。

6 大坝防渗墙及帷幕灌浆布置

6.1 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙浇筑位置为大坝上游坝坡戗台处。采用液压开槽抓斗机开挖后，满槽灌400mm厚的C5塑性混凝土防渗墙。由于液压开槽抓斗机不能在斜坡段作业，两岸斜坡段防渗墙改为斗宽600mm挖掘机开挖后灌C5塑性混凝土防渗墙，待防渗墙混凝土设计强度达到80%后，进行帷幕灌浆。防渗墙上端与大坝粘土斜墙紧密连接，底部深入强风化岩1.00m。

6.2 帷幕灌浆范围

后楼水库坝基强风化带深度6.1m～20.8m，其透水率8.7Lu～23Lu属中等透水层弱风化带深度14.5m～26.2m，透水率7.5Lu～9.1Lu，属弱至中等透水层，微风化带透水率0.05Lu～6.86Lu属极微至弱透水层。

全坝段坝基帷幕灌浆接大坝右岸山坡、溢洪道右导流墙、堰体、溢洪道左导流墙、大坝坝基及大坝左岸坡帷幕灌浆。后楼水库弱风化岩透水率为7.5 Lu～9.1Lu，故两岸山体灌浆延伸范围以正常高水位与弱风化岩面线相交处为终浆线。

6.3 帷幕灌浆深度

后楼水库坝高只有18.30m，坝基透水层埋深较深，故采用悬挂式帷幕灌浆。按规范规定，帷幕灌浆孔深度在0.3～0.7倍的坝高范围内选择，决定河床部分灌浆深度为16m，两岸灌浆深度为8m，溢洪道及其岸坡灌浆深度定为8m，底部深入弱风化岩面线。

根据后楼水库大坝工程地质条件及以往的灌浆经验。后楼水库帷幕灌浆为单排孔，最终孔距为1m，施工可分三个次序进行，即孔距4m、2m最后达到1m，在断层破碎带可局部2排孔或加密孔距。

6.4 帷幕灌浆的压力选择

根据水库正常高水位水头选择灌浆压力0.3MPa（压力表压力）灌浆应按有关规范规章进行，灌浆效果检查孔按总孔数的10%，压力试验透水率不大于10Lu。

6.5 灌浆材料

灌浆材料为42.5级水泥，可适当加入速凝剂硅酸钠（水泥用量的3%）。

7 结语

因为渗漏会造成水库的水量损失，拦河坝会因渗透水流的潜蚀作用而影响下游坝坡和坝基的渗透稳定，从而危及大坝安全，所以后楼水库拦河坝的渗漏问题是水库除险加固的重要问题，后楼水库拦河坝采用400mm厚C5塑性混凝土防渗墙及防渗墙下帷幕灌浆方案，防渗处理后彻底解决了坝下渗漏问题，坝后沼泽地不见了，经几年运行效果良好。陕西水利

[1]王清友，孙万功，熊欢，塑性混凝土防渗墙[M].北京：中国水利水电出版社，2008。

[2]郎小燕.混凝土防渗墙在土石坝工程中的应用与发展[J].水利水电技术，2007（8）。

[3]关志城.土石坝基础混凝土防渗墙关键技术指标选择[J].水利水电技术，2009（5）。