石门子碾压混凝土拱坝坝肩渗漏处理.pdf

工程 实践 石 门子碾 压混凝 土拱坝坝 肩渗漏 处理 2 0 1 1 年 第 3期 石门子碾压混凝土拱坝坝肩渗漏处理 姬 刚 ( 玛纳 斯塔西 河流域管理 处 ，新 疆 昌吉8 3 2 2 0 0 ) 【 摘 要】 介绍 了石门子水 库大坝运行期间出现的渗漏情况 ，分析渗漏原 因，阻止 渗漏 所采取的措施 。通过 比 较前后渗漏量 ，检验采取 防渗帷幕补强灌浆措施的效果 。 【 关键词】 碾压混凝土坝 ；坝肩 渗漏 ；帷幕灌 浆 [ D OI 编码】1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 —1 3 0 5 ． 2 0 1 1 ． 0 3 ． 0 2 4 【 中图分类号】T V6 4 2 ． 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 。 O 8 —1 3 0 5( 2 0 1 1 )0 3 一O 。 6 4 一O 3 石 门子 水库 大坝 为碾压 混 凝土拱 坝，坝 高 1 0 9 m，坝顶弧 长 1 6 9 ． 3 m，坝顶 宽 5 m，坝 顶 高程 1 3 9 4 m，坝基高 程 1 2 8 5 m，水库 死水位 1 3 5 6 m，正 常蓄水位 1 3 9 0 m，校核洪水位 1 3 9 1 。 5 5 m。左坝肩 内设 引水发 电隧洞 ，坝身设 泄水底 孔 ，坝 顶设三孔 溢洪道。每年 6 ～8月 ，坝后水位维持在 1 3 2 3 m 高 程 ，其 他 时间坝后水 位在 1 3 1 9 m 高程 。 1 地质结构 库 区大部 分 基 岩 裸 露 ，岩 性 为 砂 岩 、泥 质 砂 岩 、粉 砂岩及 沙质泥岩 等沉积 碎屑 岩 ，坝址 区 以砾 岩为 主 ，岩层走 向与河 谷近正 交 。拱 坝右 坝肩有一 条纵 向垂 直 于坝 轴线 的贯 穿性 断层 带 F 6 ，还有 四 条与断层带水平相交 的软弱夹层 。其 中，J 1和 J 2 软弱夹层 为碎 屑加泥 ，J 3泥化 夹 层 由 2 ～3条 裂缝 组成 ，裂缝顺层发育 ，有错动 ，其错动面平直，J 4 夹层基本 上无充 填物 ，为一条 层间裂缝 ，渗 透性较 大。这些断层与夹层的组合，构成了右坝肩的潜在 不稳定岩体，对工程的影响重大。 为满足帷幕灌浆、排水、观测、检查和交通等 要求，在坝体 内设置灌浆排水廊道，并在坝肩沿 F 6断层带设置抗滑排水交通洞，分别位于 1 2 8 9 m、 1 3 4 0 m、1 3 9 4 m 高程 ，廊道 内设两排帷幕灌浆孔 ， 前排灌浆孔距上游面 1 m呈梅花形分布 ，廊道下游 面设一 排排水孔 ，孔距 2 m，排距 l m。 2 渗漏处理 1 9 9 9 年 4月 中旬 开 始 浇 筑碾 压 混凝 土 ，2 0 0 1 64 年 1 O月 完工 。石 门子 水 库 大坝 完 工 蓄水后 ，坝体 和坝肩部分出现少量渗漏点 ，2 0 0 1年坝体部分先 进 行化学灌 浆 ，后用环 氧树脂 进行表 面封堵 ，渗漏 情况有了一定的改善。2 0 0 3年通过在坝肩与坝体 结合部下游渗漏点处进行钻孑 L 灌浆处理，由于渗漏 通 道位置 不能确 定 ，效 果不 明显 ，坝 肩部分 未作处 理。随着蓄水水位的增高，坝体渗漏部分未有明显 变 化 ，但坝 肩抗 滑交通洞 内排 水孔渗 水量有较 大增 长 。 因坝肩 岩性 为砾岩 ，遇水 易软化 ，降低 坝肩承 载力不利于大坝安全 ，需要进一步对渗漏进行处 理 。 2 ． 1 渗漏 状况调 查 右坝肩渗漏点主要集中在 F 6断层带，水位在 1 3 7 0 m 以下 时 ，排 水 管 呈 滴 水 外 漏 ，超 过 1 3 7 0 m 时 ，渗水逐渐加大呈射流状态 ，渗水较大部位在 F 6 断层带与灌浆廊道交接处和断层带与软弱夹层 交接处。渗漏以集中渗漏为主 ，水位越高渗漏越严 重，水位逐渐降低时渗漏量也随之下降。从各排水 孔的渗漏大小和位置可以判断坝肩的渗水主要是从 上游通过断层带渗透到下游 的。 2 ． 2 渗 漏成 因分析 通过对渗漏点和渗漏量的对比分析，造成渗漏 量逐年增大的原因主要有三个方面。 ( 1 )坝肩岩性 。坝肩岩体属混合胶结的沉积砾 岩 ，胶结较差，岩石强度不均一。该砾岩干燥时强 作者简介 ：姬 刚 ( 1 9 7 6年 一) ，男 ，工程师 ，从事 大坝施工、 管理工作 。 工程 实践 石 门子碾 压混凝 土拱 坝坝肩渗 漏处 理 2 0 1 1 年 第 3期 度 较高 ，饱和后 强度较低 。当水库水 位增 高 ，岩 石 吸水饱和后，变的较为松散 ，尤其是 F 6断层带岩 石 之间结 合的本来 就不 紧密 ，吸水 松散后形 成新 的 渗 漏通道 ，破坏 了原有 的防渗 帷幕 。 ( 2 )坝后水位 的影响。每年 的 6 ～8月用水高 峰期 ，泄水底 孔参 与泄洪 ，坝后 消力池 进入有 水状 态 软弱夹层 位于坝 后水 位 以下 ，造成水 从软 弱夹 层渗入坝肩 ，然后从夹层与断层带相交处的排水孔 流 出。 ( 3 )灌浆压力。在进行帷幕灌浆时 ，考虑到当 时 的地质 情况 和岩石特 性 ，采 用 的灌 浆压 力和浓 度 有些保守 ，造成未能很好的封堵断层带内部分渗漏 通道。在后来对 F 6断层进行的补充灌浆 中，没有 取到较为完整的岩芯 ，一方面是岩石裂隙重新发育 的结 果 ，另一方 面也表现 出原有 的渗漏 通道并 没有 渗入水 泥浆 液 。 2 ． 3处理措 施 2 0 0 6年 9月 ，水库水位降至 1 3 6 8 m，达到当 年最低水位时，进行右坝肩的帷幕补充灌浆。为了 保证堵漏和补强 的效果 ，灌浆施工按照 S L 6 2 09 4 《 水工建 筑物水 泥灌 浆 施工 技 术 规范 》进行( 主 要 按 照帷幕灌 浆 的要 求进行 施工 ) 。 灌 浆位 置为三层 廊 道 内 以 F 6断层 带 为 中心 的 两侧 ，其 中 1 2 8 9廊 道 为 1 1孔 ，每 孔 设 计 深 度 为 3 0 m，分上 、下游 两排 ，两序呈 梅花 形 分布进 行 施 工；1 3 4 0 廊道总工程量为 5 5 0 ． 5 m，上游 5孔 ，每 孔设计深 度 为 5 3 m，下 游 6孔 ，每 孔设 计 深 度 为 4 6 ． 5 m，且各孔均 向上游倾斜 ，终孔处距 1 2 8 9廊 道上游 面 l m；1 3 9 4廊道 的总工程 量为 2 4 5 ． 5 m， 上游 2孔 ，每 孔设计 深度 为 5 3 m，下 游 3孔 ，每孔 设计 深 度 为 4 6 ． 5 m，终 孔 处 距 1 3 4 0廊 道 上 游 面 1 m。三个廊 道 内中的总工 程量 为 1 1 2 6 ． 0 m。 灌浆 采 用 白下 而 上 分 段 进 行 ，每 段 不 得 大 于 5 m，如果止 浆 塞 封堵 不 密 实 ，应 优 先把 止 浆 塞 向 下移动至合适位置 以实现 良好 的封堵效果 。使 用 4 2 5 普硅水泥配制水泥净浆 ，灌浆浆液配 比采用 5 ： 1 、3： 1 、2： 1 、1： 1 、0 ． 8： 1 、0 ． 6： 1 、0 ． 5： 1七个 比级 ，开灌比采用 5： 1 ，浆液浓度采用 由稀到浓逐 级变 换 ；灌 浆 压 力 分 为 9个 压 力 段 ，最 大 为 1 ． 5 MP a ；透水率 值小 于 1 L u 。 首先进行 1 2 8 9廊道补充帷幕灌浆施工 ，采取 先上游 后下游 ，分两 序 ，由中 间向两侧进 行帷幕 灌 浆。1 3 4 0廊道、1 3 9 4廊道的施工工序同于 1 2 8 9廊 道 。 1 2 8 9廊道中实际完成的工程量为 3 3 6 ． 2 m，其 中位 于 中间 的 wA1 一 工一3孑 L 和 WB 1 一 I一3孔 岩石上 半部分 较破碎 ，在这 两个孔 的最后 一段做 了 压 水实 验 ，其 透水率 值满足设 计要 求情况 良好 。此 廊 道 中其 它孔 的 岩石 较 完 整 ，且 以 青 灰 色 砾 岩 为 主 ，夹带 红棕 色砾岩 。 1 3 4 0廊道实际完成的工程量为 5 5 6 ． 2 m，此廊 道中岩石较破碎 ，上半部分以红棕色砾岩为主，其 下半部分 以青灰 色砾岩 为主。其 中 WB 2 一 I一3 孔有 漏 浆 现 象 ，采 用 先 凝 浆 后 封 堵 法 处 理 ，并 对 上 、下 游 中间两孔做 压水 实验进 行检查 。 1 3 9 4廊道 实际完成 的 总工程量 为 2 4 8 m。 图 1 补充灌浆钻孔布置 3 处理效果 坝肩 灌浆从 2 0 0 6年 9 月 中旬开 始 ，到 1 1 月初 结束 。水 库 技 术 管理 人 员 在 2 0 0 6年 l 1月至 2 0 0 7 年 6月对 大坝不 同水 位 下渗 漏 量 的检 查 结 果显 示 ， 经过灌浆的坝肩部分的渗漏得到了有效控制 ，渗水 量减少 了 4 0 以上 ，这 说 明 在浆 液 灌 注 到 的地方 抗渗性得到显著增强 ，但还有除 F 6断层带以外的 渗漏通道 。 ； j 1 d0 O0 I 2n 00 蓬1 00 O0 80 O0 { 一1 3 1 0 沸水 【 潍 瞎’I ／ I ——】 3 4 0 淳水 r 港 )I ， } ， ／ f ／ ～／一 一／ 薹薰 ∞ 銎 墨 噩 卜 — ：： 二 m瑚 ；==≯ === ==： — ——__1 o．∞L —．． ． ‘ ^—L．-J—J— - J ．—L．- ． ‘— J—J 权威 信息发布 2 0 1 1年 第 3期 关于批准发布水利行业标准的公告 中华人 民共 和国水利部 公告 ( 2 0 1 1年第 8号) 中华 人 民共 和 国水 利部批 准 《 水 利水 电建设 项 目水 资源论 证 导则 》 ( S L 5 2 5 —2 0 1 0 )标 准 为水 利行 业 标准 ，现予 以公 布 。 序号 l 标准名称 1 标准编号 {替代标准号f 发布日 期 l 实施日期 1 I 水利水电建设项 目 水资源论证导则 f S L 5 2 5 —2 0 1 1 l l 2 0 1 1 ． 2 ． 1 7 l 2 0 1 1 ． 5 ． 1 7 中华 人 民共 和 国水利部 二。一 一年二 月十七 日 中华人民共和国水利部公告 ( 2 0 1 1年第 1 2号) 中华人民共和国水利部批准 《 水工建筑物强震安全监测技术规范》 ( S L 4 8 6 —2 0 1 1 )标准为水利行业 标 准 ，现予 以公 布 。 序号 l 标准名称 l 标准编号 f替代标准号I 发布日期 l 实施E t 期 1 I 水工建筑物强震动安全监测技术规范 f S L 4 8 6 —2 0 1 1 l J 2 0 1 1 ． 3 ． 8 l 2 0 1 1 ． 6 ． 8 中华 人 民共 和 国水 利部 二 。一一 年三 月八 日 中华人民共和国水利部公告 ( 2 0 1 1 年 第 1 3 号 ) 中华人 民共 和 国水 利部批 准《 水 利水 电工程 招标 文件 编制 规程 》 ( S L 4 8 1 —2 0 1 1 ) 标 准为水 利行 业标 准 ， 现予 以公布 。 序号 标准名称 标准编号 替代标准号 发布 日期 实施 日期 1 水利水电工程招标文件编制规程 S L 4 8 1 —2 O 1 1 2 0 1 1 ． 3 ． 8 2 0 1 1 ． 6 ． 8 中华人 民共 和 国水利 部 二 。一一年 三月八 日 4结语 岩体稳定。 为理 磊 萎 参 考 文 献 为 理 想 的 效 果 ，但 在 坝 后 水 位 较 高 时 ，渗 水 量 还 是 有 ⋯⋯ ’ 所增加， 证明坝后软弱夹层是渗水通道之一。从水 位变化和大坝运行情况来就看 ， 渗水量的逐年增加 和 F 6 断层 带裂 隙发育 有 着必 然 的关 系 。在 工 程运 行 的过程 中 ， 还要密 切关注渗 水量 的变化 ， 保 证坝肩 6 6 [ 1 ] 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S ] ． S L 6 2 09 4 [ 2 ]叶源新 ， 刘光廷 ， 李鹏辉 ， 陈凤岐 ．溪柄 碾压混凝 土薄拱 坝坝体渗漏处理． 水利水电科技进展 ， 2 0 0 5年 6月． 第 2 5 卷第 3期