[摘要]結合觀上水庫地質條件
，介紹了水庫除險加固的設計方案，闡述了混凝土防滲牆工程布置
、牆型選擇、牆體厚度、牆體材料等各個參數的確定及具體的施工過程，通過加固，達到了預期效果，可為類似工程除險加固提供參考。

　　[關鍵詞]混凝土防滲牆;除險加固;觀上水庫

　　1 工程概況

　　觀上水庫位於原平市城區西南15 km的永興河出山口處

，是一座以城鎮防洪、農業灌溉、城市供水為主
，兼顧養魚、發電

、旅遊等綜合效益的中型水庫，總庫容1 560 萬m3，控製流域麵積150 km2。水庫始建於1958 年

，1960 年攔洪蓄水，1976 年進行加壩改建。水庫樞紐由大壩、溢洪道
、灌溉洞
、水電站組成。大壩為水中填土均質壩
，最大壩高32.8 m，壩頂高程935.44 m
，壩頂長485.3 m，寬4.0 m。建庫50 多年來
，壩基滲漏及滲透變形破壞嚴重，經部
、省專家組鑒定為“三類壩”
，是水利部認定急需改造的病險庫之一。

　　2 水庫除險加固任務

　　工程建設主要內容為大壩防滲加固、溢洪道改建、新增灌溉排砂洞
、上壩交通道路工程及增設大壩觀測設施。

　　大壩防滲加固工程原初步設計方案為：根據壩基滲漏和滲透變形隱患，在大壩上遊壩腳處做混凝土垂直防滲牆工程;防滲牆頂至大壩壩頂沿上遊壩坡鋪設土工布，以增加壩體的防滲性;對下遊壩坡及大壩壩頂進行加固。由於工程量大
、工期長，在壩腳處空庫施工做混凝土防滲牆與灌溉用水的矛盾難以協調，且地質鑽探表明
，1976 年nian所suo加jia壩ba體ti施shi工gong質zhi量liang欠qian佳jia，單dan純chun采cai用yong土tu工gong布bu防fang滲shen達da不bu到dao全quan麵mian加jia固gu壩ba體ti的de目mu的de。因yin此ci，為wei最zui大da限xian度du地di體ti現xian工gong程cheng防fang滲shen加jia固gu效xiao果guo
，結jie合he水shui庫ku實shi際ji
，具ju體ti施shi工gong方fang案an確que定ding為wei：1976 年所加壩體壩頂以下2 m全部清除，碾壓密實後作為混凝土防滲牆施工平麵，混凝土防滲牆自此穿過壩體
、壩基砂卵石覆蓋層至基岩麵，並深入岩麵下1 m
，下遊壩坡及大壩壩頂進行相應加固。

　　3 混凝土防滲牆設計

　　3.1 工程布置

　　結合加固質量及施工平麵布置要求，防滲牆軸線布置於壩軸線上遊2.66 m處，平行於壩軸線。防滲牆頂布置於現壩頂2 m以下
，牆頂高程932.94 m
，牆頂長487.62 m
，牆基(包括岸坡結合帶)深入岩麵下1 m。

　　3.2 牆型選擇

　　防滲牆技術自1958 年引進我國以來
，已形成了剛性牆和柔性牆兩個不同係列。20 世紀80 niandaiyilai，congjiangdiyunxingguochengzhongqiangtizishenshijiyinglichufa，yunyongyutushibafangshenjiagudehunningtufangshenqiangzhujianyouzuichudegangxingqiangxiangrouxingqiangfazhan。bencishejicaiyongdangdiniantuweisuxingcailiaodecaobanshirouxinghunningtufangshenqiang。

　　3.3 牆體厚度

　　混凝土防滲牆厚度應綜合考慮牆體的抗滲性、耐久性及造孔施工機具的高效作業等因素。根據忻州市米家寨水庫已建混凝土防滲牆工程經驗
，用主、副孔方法建造防滲牆時，牆厚0.8 m可使衝擊鑽機在最高效率區工作，且厚度0.8 m的牆體在中小型水庫防滲加固實踐中運用較廣，已積累了豐富的經驗。柔性牆體目前所能承受的滲透比降可達90 以上。有關資料表明，柔性牆體允許滲透比降為70。觀上水庫防滲牆承受最大水頭50 m
，牆厚0.8 m，可滿足滲透穩定要求
，因此確定牆厚為0.8 m。

　　3.4 牆體材料

　　防(fang)滲(shen)牆(qiang)能(neng)否(fou)滿(man)足(zu)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu)，牆(qiang)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)合(he)理(li)選(xuan)擇(ze)及(ji)科(ke)學(xue)配(pei)比(bi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。觀(guan)上(shang)水(shui)庫(ku)混(hun)凝(ning)土(tu)防(fang)滲(shen)牆(qiang)是(shi)從(cong)土(tu)壩(ba)壩(ba)頂(ding)穿(chuan)過(guo)壩(ba)體(ti)和(he)壩(ba)基(ji)覆(fu)蓋(gai)進(jin)入(ru)基(ji)岩(yan)的(de)。由(you)於(yu)土(tu)壩(ba)建(jian)成(cheng)已(yi)有(you)50 yunian，batibianxingjibenwancheng，yinerqiangtiliangceyinbianxingchayinqidemocalijiqiangdingshuxianghezaihenxiao
，fangshenqiangsuoshouhezaiyishuipinghezaiweizhu
，yumijiazhaishuikuhunningtufangshenqianggongzuotiaojianxiangtong。genjumijiazhaishuikuyijianhunningtufangshenqiangzaishuiyalihedizhenhezaizuoyongxiadeyinglifansuanjieguokezhi
，rouxinghunningtufangshenqiangwulunshizaigaoshuitouzuoyonghaishizaidizhenhezaizuoyongxiajunbuhuichuxiangaoyinglizhuangtai。youyuqiyingliyingbianguanxiyuqizhouweitucengdelixuexingnengshiyingjiaohao，qiangtijiegouyinglizhuangtaiyoujiaogaodeanquanyuliang。yiner，gaileixingdefangshenqiangshejizhibiaoyingyizaijingshuiyalizuoyongxiadeshentouwendingxinghenaijiuxingweizhu。qiangtikangyaqiangduzhibiaokezai2～5 MPa 之間酌定。

　　混凝土防滲牆所能承擔的水力坡降按70 考慮，在牆體承受水頭50 m、牆厚0.8 m時，從牆體抗滲透穩定和耐久性考慮，可由梯比裏斯建築物與水能科學研究所公式估算牆體滲透係數指標如下：

　　K=acl/TBJ .

　　式中：K――防滲牆滲透係數;

　　a――使混凝土強度降低50%，淋蝕混凝土石灰所需之摻水量1.54～2.2 m3/kg;

　　c――1 m3混凝土的水泥量，根據米家寨水庫已建防滲牆施工試驗配比
，取169 kg/m3;

　　l――滲徑長度，即牆體有效厚度0.8 m;

　　B――安全係數
，根據米家寨水庫已建防滲牆工程經驗，取8～20;

　　J――允許水力坡降
，取70;

　　T――使用年限
，取50年。

　　代入上式可得K=(1.3～2.4)×10-8 cm/s。根據已建米家寨水庫混凝土防滲牆材料配合比試驗結果表明，隻要混凝土配合比適當，K≤ 3.91×10-8 cm/s 能達到要求，能夠保證牆體抗滲透的穩定性和耐久性。

　　結合《混凝土防滲牆施工技術規範》，參can考kao塑su性xing混hun凝ning土tu防fang滲shen牆qiang施shi工gong實shi踐jian及ji有you關guan理li論lun研yan究jiu成cheng果guo
，並bing在zai已yi建jian米mi家jia寨zhai水shui庫ku施shi工gong配pei合he比bi試shi驗yan的de基ji礎chu上shang，觀guan上shang水shui庫ku混hun凝ning土tu防fang滲shen牆qiang主zhu要yao設she計ji施shi工gong參can數shu如ru下xia：抗壓強度5 MPa，彈性模量1 000 MPa，滲透係數3.91×10-8 cm/s
，坍落度18～22 cm，擴散度34～38 cm。

　　在保證抗滲透穩定和耐久性的前提下，從就地取材、節約材料、降低成本等方麵考慮，主要材料選用普矽42.5 水泥、當地崖底黏土(黏粒含量40%左右)、雲中河砂及當地加工的石子。施工前進行配比試驗
，確定合理的材料配合比以及外加劑摻入量
、水灰比、水膠比等控製參數。

　　3.5 牆體與邊界的連接

　　根據混凝土防滲牆軸線地質鑽探結果，覆蓋層下及兩岸坡基岩強風化層厚度大於10 m，從防滲堵漏角度考慮，防滲牆應深入弱風化岩石內0.5～0.8 m。但已建工程經驗表明，防滲牆插入基岩深度大於1 m時(shi)，固(gu)端(duan)彎(wan)矩(ju)將(jiang)會(hui)使(shi)牆(qiang)體(ti)的(de)受(shou)力(li)狀(zhuang)況(kuang)趨(qu)於(yu)複(fu)雜(za)，出(chu)現(xian)防(fang)滲(shen)效(xiao)果(guo)不(bu)利(li)的(de)較(jiao)大(da)拉(la)應(ying)力(li)
，且(qie)施(shi)工(gong)難(nan)度(du)增(zeng)大(da)。當(dang)高(gao)水(shui)頭(tou)和(he)防(fang)滲(shen)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)時(shi)
，一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)在(zai)防(fang)滲(shen)牆(qiang)底(di)部(bu)增(zeng)設(she)灌(guan)漿(jiang)帷(wei)幕(mu)的(de)方(fang)法(fa)。該(gai)工(gong)程(cheng)主(zhu)要(yao)是(shi)除(chu)險(xian)加(jia)固(gu)，且(qie)風(feng)化(hua)層(ceng)單(dan)位(wei)吸(xi)水(shui)率(lv)小(xiao)於(yu)10 Lu，滲透係數雖大於防滲牆但接近於壩體土，水庫滲漏帶及滲變隱患主要存在於砂卵石覆蓋層內，因而從消除滲變隱患
、減少滲漏考慮

，防滲牆深入岩麵以下1 m即可滿足要求。

　　3.6 造孔泥漿

　　造孔泥漿主要是固結孔壁、懸浮、攜帶鑽渣和冷卻鑽具，因此，泥漿應具有良好的物理性能、流變性能、穩定性及抗汙染性能。拌製泥漿的黏土的物理特性為：黏粒含量大於50%，塑性指標大於20
，含砂量小於5%。

　　4 混凝土防滲牆施工

　　4.1 造孔

　　第一
，孔位確定。首先根據設計移交的坐標控製點複核坐標係統，測出防滲牆軸線
，然後根據防滲牆的長度、深(shen)度(du)及(ji)地(di)質(zhi)條(tiao)件(jian)劃(hua)分(fen)槽(cao)段(duan)。導(dao)向(xiang)槽(cao)做(zuo)好(hao)後(hou)
，用(yong)隔(ge)泥(ni)板(ban)將(jiang)每(mei)個(ge)槽(cao)分(fen)隔(ge)開(kai)
，用(yong)黏(nian)土(tu)將(jiang)導(dao)向(xiang)槽(cao)填(tian)滿(man)，然(ran)後(hou)測(ce)定(ding)防(fang)滲(shen)牆(qiang)軸(zhou)線(xian)，並(bing)在(zai)導(dao)向(xiang)槽(cao)兩(liang)端(duan)固(gu)定(ding)標(biao)記(ji)，測(ce)定(ding)每(mei)個(ge)孔(kong)的(de)位(wei)置(zhi)(主孔和副孔)
，並用紅漆標在導向槽的下遊側，以便施工定位。

　　第二，主、副孔劃分。主孔為Ⅰ序孔
，孔徑0.8 m，孔間距2.0 m
，采用衝擊鑽孔造孔;副孔為Ⅱ序孔
，長度1.2 m
，采用“一鑽兩劈”法劈打成槽。防滲牆分Ⅰ序槽段和Ⅱ序槽段。造孔時

，選用CZ-22 型衝擊鑽，采用多台鑽機分序、分段
、同向、同時作業，每台鑽機配置2 個空心鑽頭和1 個十字鑽頭。同時結合實際情況采用反循環泵清渣。

　　第三，鑽孔施工。先鋪設鑽機道軌平台，再安裝移動台車，在台車上固定衝擊鑽。造孔前調整鑽機，使鑽頭垂直對準孔位，施工時先Ⅰ序孔，待相鄰兩個Ⅰ序槽孔澆築完成後，再打Ⅱ序孔，同一槽孔內先打主孔，後打副孔，最後劈打小牆。槽孔完成後進行混凝土澆築，混凝土澆築完成12 h 後
，立刻鑽打接頭孔。

　　第四
，泥漿固壁。泥漿質量對成孔成槽非常重要，施工中應嚴格控製泥漿標準：密度1.1～1.2 g/cm3
，黏度18～25 s

，含砂量小於5%。在造孔過程中始終保持孔內泥漿麵在導牆頂麵下30～50 m，以防塌孔。

　　4.2 清孔換漿

　　造孔達到設計要求後
，采用抽筒抽渣法和反循環泵吸法進行清孔換漿，孔底淤積厚度不大於10 cm，孔內泥漿密度不大於1.2 g/cm3，黏度不大於30 s
，含砂量不大於10%。清孔換漿合格後進行混凝土澆築。

　　4.3 混凝土澆築

　　混凝土澆築順序為：配置導管、安裝導管

、混凝土拌製
、混凝土澆築。選配3 套直徑219 mm的(de)無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)作(zuo)為(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)導(dao)管(guan)，根(gen)據(ju)已(yi)驗(yan)收(shou)槽(cao)孔(kong)的(de)孔(kong)深(shen)確(que)定(ding)導(dao)管(guan)長(chang)度(du)，由(you)專(zhuan)人(ren)進(jin)行(xing)配(pei)置(zhi)
，統(tong)一(yi)編(bian)號(hao)，分(fen)段(duan)組(zu)裝(zhuang)，以(yi)便(bian)澆(jiao)築(zhu)混(hun)凝(ning)土(tu)和(he)提(ti)升(sheng)導(dao)管(guan)。在(zai)已(yi)驗(yan)收(shou)的(de)槽(cao)孔(kong)內(nei)安(an)置(zhi)3 根導管
，間隔2 m。導管下端距孔底20 cm，頂部一般設置數節長度為0.3～1.0 m 的短管。導管固定在槽孔口，由衝擊鑽
、卷(juan)揚(yang)機(ji)配(pei)合(he)提(ti)升(sheng)，導(dao)管(guan)上(shang)端(duan)安(an)置(zhi)拉(la)料(liao)漏(lou)鬥(dou)，澆(jiao)築(zhu)前(qian)將(jiang)隔(ge)離(li)球(qiu)放(fang)入(ru)導(dao)管(guan)內(nei)。導(dao)管(guan)連(lian)接(jie)必(bi)須(xu)密(mi)封(feng)可(ke)靠(kao)。混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu)采(cai)用(yong)集(ji)中(zhong)拌(ban)製(zhi)，黏(nian)土(tu)采(cai)用(yong)泥(ni)漿(jiang)加(jia)入(ru)的(de)方(fang)法(fa)，管(guan)道(dao)泵(beng)壓(ya)力(li)輸(shu)送(song)，直(zhi)升(sheng)導(dao)管(guan)法(fa)澆(jiao)築(zhu)。

　　澆jiao築zhu混hun凝ning土tu時shi，先xian注zhu入ru少shao量liang水shui泥ni砂sha漿jiang
，隨sui即ji澆jiao入ru足zu量liang的de混hun凝ning土tu
，確que保bao擠ji出chu隔ge離li球qiu，並bing埋mai住zhu導dao管guan底di部bu。澆jiao築zhu應ying連lian續xu作zuo業ye

，導dao管guan埋mai入ru混hun凝ning土tu中zhong的de深shen度du應ying在zai1~6 m之間，同一槽孔內混凝土麵應均勻上升
，上升速度不得小於2 m/h，同一上升麵各點高差控製在0.5 m以內。在澆築過程中，至少每隔30 min 測量一次槽孔內混凝土麵的高度，繪製混凝土上升曲線圖，以指導混凝土澆築施工和導管拆卸，校對混凝土澆築質量
、檢驗澆築質量。當混凝土麵上升距孔口10 m左右時
，因沉積泥漿含砂量大，稠度增加，混凝土澆築壓差減小，澆築難度加大
，增用6 BS 砂漿泵抽排泥漿。混凝土最終澆築頂麵應高於導槽底部混凝土麵50 cm。待成牆後，人工鑿除樁頭，鑿至設計牆頂高程。

　　4.4 接頭處理

　　接頭處理是防滲牆施工的關鍵工序
，直接關係到牆體質量和防滲效果。Ⅰ序槽孔澆築完成後12 h，立即在其兩端主孔位置再鑽一孔，即Ⅰ序槽和Ⅱ序槽的接頭孔。Ⅱ序槽孔清孔換漿結束前，應清除接頭孔壁的泥漿，方可進行混凝土的澆築。

　　5 結語

　　在觀上水庫除險加固工程中
，采用混凝土防滲牆對其壩體和壩基處理後

，取得了很好的效果。目前
，觀上水庫已蓄水5 年，運行情況良好。