后陈垅水库坝体防渗处理

后陈垅水库坝体防渗处理

王印杰    吴增补

武义县水利水水电勘测设计有限公司321200

浙江金川建设有限公司321200

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。后陈垅水库存在抗水流冲刷能力弱，存在冲刷问题，溢洪道过大坝背水坡坝脚，存在水流冲刷坝脚问题。为合理处理水库渗漏、消除病险隐患，根据渗漏现状和钻孔勘探资料，经论证分析设计优选加固对全坝体采用套井粘土回填防渗处理，大坝全坝段采用单排粘土套井回填，可为类似水库防渗加固设计及施工提供参考。

关键词：后陈垅水库；地质条件；防渗处理

水库是保障社会经济、民生的重要设施。套井粘土回填是水库大坝坝体除险加固与防渗漏处理的一种施工方法，在水库除险加固施工中的应用愈加深入，并取得了良好的应用效果。据此，以后陈垅水库除险加固工程为例，在设计要点、套井回填防渗施工工艺及质量控制、项目施工效果、防渗墙质量检查及注意问题等方面，对套井回填防渗技术进行研究，以期为提升套井回填防渗技术应用质量及水库除险加固施工高质量发展提供参考与借鉴。

1水库基本概况

1.1水库特征值

后陈垅水库位于武义县王宅镇孙里坞村，上游集雨面积0.90km²，主流长度1.56km，主河道平均比降J=2‰（主河长度为坝址至分水岭的最长距离，在1:10000地形图上量取），多年平均降雨量1520.40mm，多年平均径流深900mm。

该库1958年3月动工兴建，1958年11月建成使用，现主要承担下游650亩农田的灌溉任务，是一座以防洪、灌溉为主的小（2）型水库。

1.2工程枢纽现状

后陈垅水库正常蓄水位104.20m，相应库容9.86万m3，设计洪水位104.73m，相应库容13.27万m3，校核洪水位104.96m，相应库容14.74万m3，为小（2）型水库，工程等别Ⅴ等。水库枢纽工程主要由大坝、开敞式溢洪道、输水涵管等组成，现状如下：

（1）大坝

后陈垅水库大坝为均质坝，收集相关资料如下：

原始资料：坝高为4.00m，坝长130.00m，坝顶宽4.00m,坝顶高程105.56m。

实测资料：后陈垅水库大坝为均质坝，根据地勘及实测资料，现状坝顶高程为105.58～105.67m，实测坝顶至基岩最大深度为9.60m，坝顶轴线长约112.00米，坝顶宽度3.80～4.40m，最大坝高4.12m，坝顶为土质路面。根据本次实测地形资料，迎水坝坡为一级坡，坝顶至高程104.23m的坡比约为1:1.63，迎水坡设块石护坡，块石块径约0.4×0.4m，厚约5cm，风化严重，骨料外露；背水坝坡为一级坡，坝顶至高程102.48m的坡比约为1:1.78，背水坡未设护坡，杂草树木丛生，坡面不规整，坝脚有渠道，水流冲刷坝脚。

（2）溢洪道

溢洪道位于大坝左侧库岸，离左坝头约25m，进口底高程104.20m，为开敞式，溢洪道开挖于第四系土中，未衬护，抗水流冲刷能力弱，存在冲刷问题，溢洪道过大坝背水坡坝脚，存在水流冲刷坝脚问题。

（3）输水涵洞

后陈垅水库放水涵管共有3处，左坝头一处，出口高程为102.93m；右坝头两处，1#涵管出口管底高程为101.86，2#涵管出口管底高程为103.27，其中1#涵管已废弃；3处涵管均为坝内埋管，根据资料涵管材质为分级瓦管，材质简陋，年久失修，涵管出口段有破损情况，存在较大的安全渗漏隐患。

（4）观测设施

现状大坝无观测设施。

1.3工程任务及规模

工程任务：通过对后陈垅水库进行除险加固，消除水库安全隐患，重新发挥其应有的工程效益。

后陈垅水库除险加固后坝顶宽4.00m，坝顶高程为105.95m，正常蓄水位104.20m，相应库容9.86万m3，设计洪水位104.73m，相应库容13.27万m3，校核洪水位104.96m，相应库容14.74万m3。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）及《防洪标准》（GB50201—2014），工程规模属小（2）型，工程等别为Ⅴ等，大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物级别为5级，其它次要建筑物级别为5级。

本工程永久性挡水和泄水建筑物设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准300年一遇。

2.坝体防渗处理

本工程坝体防渗加固处理方案根据已实施工程经验，较经济方案可以采用套井粘土回填。

本工程坝体防渗：根据勘探成果和初步渗流计算，确定本次加固对全坝体采用套井粘土回填防渗处理，大坝全坝段采用单排粘土套井回填。套井施工前，应开挖现状坝顶至高程105.00m做为施工平台。套井底部0.5m处采用水泥粘土回填，套井如遇砂砾石层，导致井壁坍方，可采用粘土固壁措施，在塌方井段回填粘土夯实后，再重复造孔，若受阻无法下套时采用水泥粘土帷幕灌浆处理，灌浆方法推荐选用套阀花管法。具体要求如下：

（1）粘土防渗心墙材料

1）、冲抓套井粘土防渗心墙土料应该用粘土，渗透系数K≤1.0×10-5cm³/s，粘土含量15%～40%为宜，塑性指数为7～20，水溶盐含量不大于3%，有机质含量不大于2%，且应有较好的塑性和渗透稳定性。

2）、施工前，应提前优选料场并取样试验，以确定土料的设计最优含水量、粘粒含量、塑性指数、渗透系数以及干密度等指标。

（2）造孔

大坝冲抓套井粘土防渗心墙布置在大坝加固够坝轴线处，于桩号坝0±000.00～坝0+112.00，设置单排，套井孔径为1.1m，孔距0.75m。冲抓套井分二序施工，先施工单序号孔（主井），后施工双序号孔（套井），套打前进。主孔与套孔套接中心在任一深度的偏差不得大于1/4搭接厚度。造孔要保证平整垂直，各孔中心线位置在设计防渗墙中心线上、下游方向的误差不大于2cm，孔位应平整垂直，防止偏斜，孔斜率不得大于3‰。

（3）粘土防渗心墙填筑

1)、全面施工前建议先做现场击铺试验，以确定固填土料在设计含水量范围内的击数、铺土厚度和回填速度。

2)、回填粘土厚度应根据现场实验确定，施工应严格控制铺土厚度，每层回填土厚度宜为0.3～0.5m高度以上。

3)、对回填土夯击时，落距宜控制在1.5～2.5m，施工按理论击实功或现场击实数据还应适当增加夯击次数（一般2～5击），以消除夯锤碰撞井壁或测压土体而产生消能影响。

4）、回填夯实后的土体其各项指标要通过现场取样检测，合格率应满足规范不小于96%的要求。

根据地质勘察报告结合图纸确定，共计有164孔，平均深度7.42m，套井合计深度为1216.71m。

4套井回填防渗技术应用过程中应注意的问题

套井回填防渗技术是水库除险加固施工中的重要技术内容，对施工质量产生直接影响。为提高水库除险加固施工质量，相关工作人员在套井回填防渗施工过程中应注意以下几点：

第一，套井回填防渗施工前（15~20d），应降低水库水位到设计规范要求水位以下，确保原水坝内水分析出，确保井壁稳定。由于原水坝土料中可能含有石块，进而影响钻头钻进的垂直度，对井孔质量产生不利影响。为提高钻井质量，施工人员应遵循“勤检查、多清理”原则，对钻井的垂直度进行控制。若在钻井过程中出现偏斜，施工人员应再次造孔，并及时回填、分层夯实，在保证钻井孔垂直度的基础上，为提高套井回填防渗施工质量奠定基础。

第二，在套井回填防渗技术应用设计过程中，若发现回填土与基岩相连接，则将其渗透比控制为正常土体的50%~70%。需要注意的是，套井回填防渗施工不宜加大防渗墙与基岩基础面的防渗墙厚度，所以在具体实践中，应通过改善土料性能，提高土料的渗透坡降，在节约工程投资成本的基础上，提高套井回填防渗技术应用实效。

第三，由于水库水位以下的井段通常会出现积水、冒水等问题，所以在套井回填防渗施工过程中，施工人员应以“连续作业、快速施工”为施工原则进行施工，避免积水等问题对施工进度、施工质量产生不利影响。同时，施工人员应采取“打副孔”“两次钻孔”法对塌孔进行处理，确保钻孔质量达到相关规范要求。

第四，在钻井施工后，施工人员应下井检查井底情况，记录井底、坝体与基岩结合面、渗水等情况，以及时采取有效措施完善施工成果。为保证下井检查人员的安全，管理者应保证其佩戴好安全罩再下井。

4结束语

水坝运行的影响因素较多，且运行环境较为复杂。在多重因素的长期影响下，水库大坝可能出现渗漏问题，对水库可持续运行发展产生不利影响。为保障水库大坝正常运行，充分发挥水库综合效益，套井回填防渗技术人员应精准把握设计要点，并在施工流程、钻孔、土料回填夯实方面严格把控施工质量，实现水库的高质量、可持续运行。

参考文献：

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［2］谭云波．大坝套井回 填 防 渗 技 术 在 晋 宁 县 街 子 路 水 库 除 险 加 固工程中的应用［Ｊ］．大科技，2019（3）：117-118.

［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.