李燕娟，李银刚

(临沧市水利水电勘测设计研究院，云南 临翔 677099)

回努水库坐落在澜沧江流域南勐河支流回努河上游，坝址位于临沧市双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县城南部勐勐镇回努村，总库容162.9万m3，是一座以灌溉为主的小(1)型水库，设计灌溉面积3522亩。水库始建于1970年11月，1972年11月竣工。枢纽建筑物主要由主坝、副坝、排洪沟、低涵、高涵组成。2002年5月云南省水利厅组织病险水库大坝安全鉴定，同意回努水库大坝属三类坝，确定为云南省重点小(1)型病险水库，水库存在的主要病害：①主、副坝坝体及坝体与基础接触带渗漏严重，坝面湿润面积逐年增大，浸润线逸出点高，倒滤体失效，倒滤体以下坝基出现管涌及流土数点，形成强漏水通道，渗漏量随库水位升高而加大。②高、低涵管变形、开裂、漏水严重，闸门和启闭设备年久失修、锈蚀严重，无法正常运行，排洪沟边坡坍塌严重。③大坝安全监测与管理设施不完善。工程以限制蓄水的方式带病运行，实际灌溉面积为1958亩，仅占设计规模的55%。水库位置处于县城周边人口稠密区域，位置险要，一旦溃坝将对下游造成极大的影响，直接威胁下游35000人的生命财产，淹没30km国道以及11000亩农田，同时还直接影响到下游的工矿企业(水泥厂、煤厂、纸厂、纸浆厂以及3座总装机6000kW的电站)的安全，将造成数亿元的经济损失。2006年实施了回努水库除险加固工程建设。主要除险加固方案为：①对坝体、坝基进行防渗处理。②对主、副坝进行加固处理。③封堵高、低涵管，新建输水隧洞。④新建溢洪道，并对原副坝右岸土渠排洪沟改造，泄洪任务由溢洪道和排洪沟共同承担。⑤增设沉陷、位移、渗漏量、测压管等观测设施，建立水情报系统。

1 创新性关键技术内容

在回努水库的除险加固防渗设计中，通过多种除险加固方案经济技术比选，最终创新性采取水平防渗与垂直防渗结合方案(即主、副坝坝体黏土斜墙防渗+坝基高喷灌浆)来解决大坝渗漏问题。该方案的具体分析论证和具体技术参数及结构布置详述如下。

1.1 工程基本条件

回努水库枢纽工程为四等工程。主要建筑物主坝、副坝、溢洪道、输水隧洞为4级建筑物，次要建筑物及临时建筑为5级建筑物。

工程所在流域属属典型的中山地区亚热带气候，多年平均降水量1040.6mm，多年平均气温17.2℃，多年平均最高气温23.6℃，多年平均最低气温12.4℃，多年平均相对湿度73%。坝址处30年一遇设计标准洪峰流量54.4m3/s，300年一遇校核标准洪峰流量73.2m3/s。

工程区为低中山丘陵地貌，库区沟谷发育。坝址处为不对称“U”型河谷，左、右岸均出露上第三系中新统半成岩状粉细砂岩，含卵石泥质中粗砂岩和粉质黏土岩，大坝、输水隧洞和溢洪道基础坐落在全、强风化岩土上，地质条件基本满足坝体、隧洞和溢洪道的承载要求。工程区动峰值为0.3g、动反应谱特征周期值为0.45s，工程区地震烈度为Ⅷ度，工程建筑物的地震设防烈度为Ⅷ度。

1.2 加固前主、副坝病险情况

回努水库基础置于第三系含卵石泥质中粗砂土和泥质粉砂土层上，主坝坝高24.8m，副坝坝高15.8m，主副坝均为均质坝。由于当时的历史条件，沿坝轴线开挖的截水槽断面小，未深入到相对隔水层，基础又未进行防渗处理，岸坡清基采取边清边填，填筑厚度控制不严。夯压不实，造成坝体压实度低，主坝平均压实度0.886，副坝压实度0.883，均低于95%的规范标准要求。主坝坝体平均渗透系数k=1.19×10-2，基础平均渗透系数k=5.162×10-3，副坝坝体平均渗透系数k=1.86×10-3，基础平均渗透系数k=2.33×10-3，均属中等透水层，不符合均质坝应小于1×10-4cm/s的要求。施工中质量控制不严，坝坡突变较大，造成主、副坝坝体呈尖山状，主要有主坝上游坡坡比由1∶1.8突变为1∶4.6，下游坡坡比由1∶1.85突变为1∶2.52。副坝上游坡坡比由1∶1.6突变为1∶2.2，下游坡坡比1∶1.8。坝坡较陡满足不了坝体抗滑抗震规范要求。主副坝倒滤体基础由于老化失修，结构尺寸变形，倒滤体淤塞失效，并且库区白蚁危害严重。由于以上原因，造成主、副坝坝体渗漏严重、浸润线逸出点高，坝基及坝肩同样存在不同程度的渗漏。主坝下游坝坡湿润面积达13220m2，副坝下游坝坡湿润面积达1440m2，坝面湿润面积逐年增大，倒滤体以下坝后出现管涌及流土数点，形成强漏水通道，渗漏量随库水位升高而加大。

1.3 防渗处理边界范围的确定

本工程坝体、坝基及坝肩均存在着不同程度的渗漏，地质推荐本工程的防渗处理范围及边界为：防渗布置平面范围应与地下水与库水位交点、垂直范围控制在坝高1.5倍左右，推荐处理措施为帷幕灌浆工艺。设计根据地质专业建议的处理范围进行防渗布置后发现，处理范围较广，帷幕线较长(约有0.8km)，灌浆工程量较大，工程投资较大，投资效益不可行。

设计根据地质勘探勘察结果，结合工程病害情况和工程30年的运行情况，本着“保证建筑物渗流抗滑稳定、减少渗漏损失”的原则，对防渗处理范围及边界条件进行分析论证，主、副坝存在着严重的渗漏问题，现状坝体已发生较为明显的渗透变形，防渗处理应以坝体为主，根据地质勘察结果坝基及岸坡同样存在不同渗漏，但坝基为第四层半成岩状含卵石泥质中粗砂土或下覆第三系中新统第三层半成岩状泥质中细砂土上，为互层结构，没有明显的相对隔水层，防渗处理底界难以确定，结合本工程运行情况，虽然水库建成以来一直存在渗漏的问题，但不论丰、枯水文年，水库基本可按设计规模蓄水，说明目前渗漏对工程规模不影响。其次，根据地质勘察判定，拦河坝基础容许水力坡降在0.1～0.5之间，水库实际水力坡降为0.19，坝基不会产生渗流稳定问题。因此，根据水库基础主要渗漏的部位是坝体及基础接触部位，本工程的防渗处理主要以坝体防渗为主，处理范围在平面上向两岸作适当延长(延长15～30m)、基础垂直方向主要处理坝体与基础接触，帷幕适当延长。

1.4 防渗处理方案选择

病险水库防渗的主要处理措施一般有：灌浆工艺(劈裂灌浆、帷幕灌浆、高喷灌浆等)和混凝土防渗墙等。混凝土防渗墙工艺：施工工艺成熟、工艺要求相对复杂、要求有一定的施工平台，施工过程中质量控制直观、可控，处理效果较佳，完全满足坝体防渗处理要求。根据本工程等级、工程规模及除险后工程的运行要求，本工艺单位工程造价较高，按照常规布置及造价水平，采用本工艺处理投资在3000多万元。灌浆工艺：施工工艺较成熟、工艺要求相对简单、对施工场地的适应能力较强，施工过程中质量控制主要以工艺流程的相关要求控制，处理效果可满足坝体防渗处理要求。本工艺单位工程造价相对防渗墙要低，根据本工程等级、工程规模及除险后工程的运行要求，本工艺投资效益相对合理。

从地质、施工条件和处理效果等方面对黏土斜墙和混凝土防渗墙方案综合比选，地质方面：本工程处于第三系地层，主坝防渗处理深度截穿含卵石泥质中粗砂土(厚4～10m)，副坝防渗处理深度截穿泥质粉砂土(厚5～8m)，两方案地质条件可满足要求。防渗效果方面：采取黏土斜墙防渗与灌浆防渗相结合，及表面防渗与基础防渗相结合。黏土斜墙防渗即保证防渗体的连续性及有效性，而且填筑的斜墙体对坝体的抗滑稳定还有一定的贡献。基础防渗灌浆轴线前移，缩短了灌浆轴线及灌浆进尺，减少灌浆工程量，节约了工程投资。两方案防渗效果较好，耐久性、连续性及有效性等均可满足工程的防渗要求。施工方面：两方案建筑材料、机械、工期均可满足要求。黏土斜墙方案施工中重点是斜墙与帷幕的衔接需进行处理，而防渗墙方案防渗墙面积较大，处理深度含坝体及坝基，造孔较深，最大孔深为40m，而防渗墙厚只有0.3m，防渗轴线需布置有两个较大转弯段，不便于施工搭接。两方案从地质、效果、施工等方面可满足工程要求，但防渗墙方案孔深偏大，且投资高于黏土斜墙方案。故设计综合比选后采取黏土斜墙方案。

1.5 防渗处理方案结构布置

主、副坝坝体采用黏土斜墙防渗处理，为水平防渗。因受死水位和水库泥沙淤积的限制，斜墙以下部分坝体及坝基采用高压摆喷灌浆进行处理。主坝上游采用黏土防渗斜墙(边坡1∶3.0)，基础、坝肩为高压摆喷灌浆防渗，调整下游1∶1.85坝坡为1∶2.3；副坝上游采用防渗斜墙(边坡1∶2.5)，基础、坝肩为高压摆喷灌浆，下游坝坡进行培厚处理(边坡1∶2.3)。

具体结构布置为：主坝坝顶高程1020.42～1003.27m为黏土斜墙防渗，斜墙厚度根据土料的允许水力坡降及不小于坝前水头H/10以及考虑原坝坡坡面修整及坝顶宽等综合因素确定，最小铺土厚度为1.89m。高程1003.27m以下，桩号0+070—0+330m为坝基高压摆喷灌浆处理，防渗处理轴线为原坝轴线上游48m，即斜墙截水槽轴线。处理标准为：①基岩单位吸水率ω<10Lu；②由于坝基地处第三系地层，相对隔水层埋藏较深，根据防渗要求，结合类似工程经验确定基础处理最大深度不超过坝高0.7倍，防渗处理后坝体、坝基、坝肩将形成综合性防渗体系。副坝坝体采用黏土斜墙防渗，防渗处理轴线为原坝轴线上游36.5m，即斜墙截水槽轴线。主副坝高压摆喷灌浆分Ⅱ序孔灌注，终孔距1.5m，防渗处理基础最大处理深度15.34m，最小处理深度4.8m；坝肩最大处理深度15.43m，最小处理深度8.29m；基础平均处理深度8.09m。

本方案采取黏土斜墙防渗与高喷灌浆防渗相结合，及表面防渗与基础防渗相结合。黏土斜墙防渗，防渗体的施工质量易于人为控制，即保证防渗体的连续性及有效性。而且，填筑的斜墙体对坝体的抗滑稳定还有一定的贡献。基础防渗灌浆轴线前移，缩短了灌浆轴线及灌浆进尺，减少灌浆工程量，节约了工程投资。本工程防渗处理设计和施工的重点中应保证基础高压摆喷灌浆防渗体与前坝防渗黏土斜墙紧密结合，形成完整、有效的防渗体系，达到工程除险加固的目的。设计均采取了较为合理的措施，提出了相关要求，在工程实施中均得到了很好的贯彻。

1.6 加固后水库枢纽建筑物布置

水库加固后，枢纽主要由主坝、副坝、溢洪道、输水隧洞组成。主、副坝坝型仍为均质坝，主坝处理后坝轴线向上游平移2m，坝顶宽4m，坝顶长451m，最大坝高24.8m；副坝处理后维持原坝轴线不变，坝顶宽为4m，坝顶长301m，最大坝高15.8m。溢洪道为正槽开敞式，布置于副坝右岸，全长64m。输水隧洞布置于主坝右岸，全长161.35m，由进口段、有压段、竖井段、无压段、出口段5部分组成，竖井内设工作和检修闸门各1套，闸前有压段洞身为1.5m×1.5m方形洞，闸后无压洞身为1.5×1.8m圆拱直墙城门型，设计流量0.5m3/s。

2 工程实施后效果

回努水库除险加固工程于2006年5月开工建设，经精心设计，规范施工，项目于2007年12月顺利竣工验收。该工程建成竣工至今已十余年，加固完成后常年一直在正常蓄水位左右的高库水位运行，经历了如2014年7月台风“威马逊”侵袭引发强降水和2020年8.20暴雨洪灾考验，主要建筑物经多年的拦、泄洪水，运行状态良好，无变形和渗漏等影响工程安全的异常现象，运行情况良好。水库防洪、灌溉和养殖等综合效益得到充分发挥，对促进地方经济可持续发展和各民族团结及边疆的稳定发挥了重要作用。

3 结语

回努水库除险加固工程防渗处理目的是解决坝体及坝体与基础接触带渗漏问题，因水库主副坝轴线较长(达752m)，防渗工程量较大。经多方案经济技术比选，采取黏土斜墙防渗与高喷灌浆防渗相结合方案，有效节约了工程投资。本工程防渗处理设计和施工的重点中是需处理好斜墙与帷幕的衔接，以保证基础高压摆喷灌浆防渗体与前坝防渗黏土斜墙紧密结合，最终形成完整有效的防渗体系。工程实施后已历经数次洪水考验，水库运行正常，水库效益得到充分发挥。该案例真实，反映了除险加固措施设计优化对投资节省的关键作用，对类似问题的解决有一定启发作用，具有推广价值。