新西河水库土坝下游管涌处理 施工计划书

1 新西河水库土坝下游管涌处理 施工计划书 1 工程概况 揭东县新西河水库位于榕江北河二级支流龙车溪中游，距揭阳市榕城区北偏西15公里，当时为解决下游 库集雨面积为 91平方公里（含上游九重坑、蛮头山两水库集雨面积 坝址以上干流河长 15 公里，河床平均比降 3 ，现水库是一宗以农田灌溉为主，结合防洪、发电、供水等效益的中型工程。水库正常蓄水位 基，下同 )，相应库容 4459 万 相应库容 4920 万 1000年一遇校核洪水位 应库容 5892万 程于 1956年 12月动工兴建， 1958 年 1月竣工时坝顶高程为 968年对主坝加高培厚后，现坝顶高程为 大坝高 37m，坝顶长度 450m，坝顶宽 西河水库附近为低丘地带，土质均属花岗岩风化土，偶有大块花岗石露头。筑坝土料均为砾质或含少量砾的壤土类，用碾压式施工。在填筑土坝时，在坝前坡脚设置水平粘土铺盖长 80m，厚 在坝前坡脚设置灌浆帷幕一道，帷幕厚度约 6m，平均深度 体原排水设备采用垫褥式反滤层，平铺伸入坝内 30m，棱柱体高度 坝时采用排水暗沟型式，将原来反滤层排水导出坝外，坝址外仍做反滤设备，棱柱体高度 2 土坝下游管涌及其成因分析 坝历次管涌介绍 新西河水库自 1958年 2月开始蓄水以来，土坝坝坡稳定，但下游坝脚旧河床处却多次发生管涌，现将先后发生的六次管涌险情 (位置详见图 1：大坝平面布置图 )及处理情况介绍如下表： 土坝下游坝脚旧河床处六次管涌险情及其处理情况表 2 由上表可见，发生管涌时的库水位只有 险后虽经多次填筑坝下游镇压台及库内抛土，但仍不能彻底解决问题，必须进一步做好坝下游的除险加固工程。 坝下游管涌原因分析 为了对管涌原因进行探讨及采取有效地、彻底地治理措施， 1990年由市原水电工程公司对土坝进行详细的工程地质勘探；由多个钻孔控制得知，大坝坝基河床有一宽约 160龙车溪 )河床冲积层，冲积层从上到下分两层：上层为中、粗砂、细砾、砂砾和含卵石、漂石的砾石层，边部常见含有部分粘土类，上部因 采锡矿的原因，部分被挖掘而覆以杂土，堆积松散。大致于标高 间产出，厚 间厚，两侧薄。 7 个砂土样测试结果： =03kg/饱和度 6%，孔隙比 e均匀系数 该土层为松散、稍湿至很湿、密实、均匀至不均匀的砂土类。渗透系数 0 1 cm/s，最小为 0 4 cm/s。对钻孔的注压水试验结果 k 0 20 2 cm/s。可见，渗透系数较大，已达产生管涌的水文地质条件。而且，历年来发生管涌的位置和本次用钻探推定的旧河床中心部位一致，加上已知坝身及两肩渗漏很小 (渗透系数 0 5 cm/s)，其它位置也未发现有较大的渗漏通道或现象。因此可判定本层为水库多次发生管涌的主要通道。冲积层下层为粘土、砂质粘土，层厚 实，干燥后甚坚硬， 18击 (属透水性能极差的中 低压缩性土类。 根据有关资料，结合工程实际地质情况分析，水库下游坝脚多次发生管涌的主要原因是坝基存在厚 度较大的松散河床堆积层，而建坝时没有清基做隔水墙，只采用帷幕灌浆，但效果不佳，孔隙未能全部堵塞；且因坝前、后均为开矿后留下的矿湖 (上游矿湖距离坝脚 150m，下游矿湖距离坝脚 70m，均比坝脚深约 10m)，而坝前铺盖层长 80致渗流从坝前矿湖经坝基透水层直出坝后反滤体外，而引起管涌。管涌的产生是因为有剩余压力存在。对剩余压力的来源作如下分析： 3 根据实测资料，在库水位 见图 2：坝内水位对比图 )，因有反滤排水设备的存在，这三条浸润线的尾部都已降下来，它们已不 能对坝下游造成大的剩余压力；而按相同库水位和当时（测量这三条浸润线的 1968年）坝下排水设备位置计算的坝底压坡线，则高于坝下镇压台。所以剩余压力不是来自坝体浸润线，而是来自坝底的压力水头。 本土坝坝底跨压新老河槽，而屡屡发生管涌的位置均在于老河槽及其边缘；新河槽范围的左坝段（东坝段）则从未发生管涌，相接在一起的东、西坝段有明显的差别。来源于老河槽底部有深厚的强透水层，而新河槽底部只有很薄的砂卵石层。因此可以认为：右坝段（西坝段）坝下的管涌与坝底河槽地层构造有着密切关系。 老河槽有着深厚的强透水层 在建库之初已经探明，也作了上游铺盖、帷幕等防渗设施和坝底大面积的垫褥式导渗设备，为何还有导致管涌的剩余压力呢？这与坝底渗流的出逸位置有着密切的关系。 据地质资料，老河槽底部强透水层中间存在着一层相对不透水的粉质粘土（或重壤土）层，可能由于这一粉质粘土层的存在，限制着地基渗流流向坝底垫褥式导渗设备，而顺着边界限制继续流至出逸点，出逸点离坝脚越远，坝脚的剩余压力越大。那么，第一次管涌的出逸点在那里呢？据当时抢险经验介绍：“ 1958 年 4月 3日发现下游的矿湖塌岸，长达 19m，宽 6m，说明坝（库）内渗流通至下游矿湖 ” 。这一直观推测，正与强透水层中存在限制渗流的粉质粘土层的情况吻合。因为当时地质钻探范围只在坝底范围进行，没有在坝下补孔进一步查清；但从水库刚蓄水，水位较低（ 1958年 4月 3日库水位 矿湖先塌岸，库水位升高后坝脚管涌的情况判断，粉质粘土层还延续至下游矿湖。它限制着渗流流向上面而承受水压。矿湖深约 10m（据记载），作为渗流的出逸点是有条件的。 下游矿湖距坝脚 70m，水面高程约 取此为老河槽强透水层渗流的出逸点，以地下渗流压坡线为直线变化，原河床面高 抢险时压盖的砂石厚度基本相符。照此类推，第 4 二次管涌处的水位压力高程为 河床面高 此管涌势头比第一次大为减弱。 第二平台完成后情况发生变化：第二平台末的排水沟位置距老坝脚更远，排水沟沟底高程增至 两因素都起到增大坝脚地下水压力的作用，对工程不利。 1974年第五次管涌后整理镇压台，把排水沟再往下游移，排水沟出口的量水堰堰顶高程 比原来河床高 坝脚地下水高程进一步升高，这对坝脚减压起到相反的作用；加上排水设备做得不好，使情 况进一步恶化。所以本次地质钻探发现坝下镇压台各钻孔内的水位普遍很高，如 库水位 得孔内水位 按第一次管涌推算，此点的地下水压力高只为 ）孔在库水位 ，测得孔内水位 第一次管涌推算，此点的地下水压力高只为 在这样低的库水位，坝下地下水位就这么高（比原河床高了 由此可见，若现在再接长镇压台，再将渗流出逸点往下游推移，则势必再增大坝脚地下水位，于工程安全不利，并加剧了对左坝段的影响。 3 土坝下游坝脚管涌处理方案的确定 针对上述土坝坝脚发生的多次管涌原因的分析，提出了治本的方法是堵截，即对大坝右坝段下方断面为 160(1.0)m 的松散砂砾层沿坝轴线进行水泥灌浆，以期在砂砾层中形成一定厚度的隔水混凝土幕墙，防止或减弱库水的渗漏。治标的方法是用导渗，即在坝后镇压台处修筑一个或一组减压井，以期降低库水的渗透压力，防止再次发生管涌。最后，根据广东省水电厅粤水电基字 199056号文 “ 关于揭阳县新西河水库安全加固工程扩初设计的批复 ” ，从经济和技术的角度考虑，决定先采用治标的方法即排渗 减压的方案。具体做法如下： a) 在发生管涌的右坝段部分，距下游坝脚 15m 处，沿坝轴线方向做浅沟反滤排水工程，反滤排水沟底高程 面尺寸依据渗流计算成果及以可以进人检查、维修决定，其净宽取 底布设块石、碎石、河砂构成排水导渗体。为了提高排渗效果，并减少地层渗流对下游耕地的影响，沿排水沟 5 方向每隔 10深以达强透水层为控制，约 排水沟出口处设量水堰，观测排水情况。 b）为安全计，从排渗减压沟顶的上游侧至土坝 作顺坡安全压重，同时由于此排水沟的水面高程为 现有镇压台后面原排水沟水面为 沟之间还存在地下水力坡 降，如以此水力坡降顺延至下游田面，则压坡线还低于田面高程，根据土石坝加固的建议，压坡线以上要有 此，在镇压台下游设一压重段，高 度以岸为界。 采取上述工程措施后，坝脚附近的地下水位降低了，达到了消除隐患的目的。这样便不会导致连在一起的左坝段的浸润线升高，对土坝整体的稳定作用也是十分明显的。 4 施工过程应注意的问题 a）由于导 渗井井管深入强透水层，可能会给地下渗水创造集中渗流的条件而惹致麻烦，故施工过程应加强观测； b）反滤排水沟沟底反滤料的级配及其分层一定要按设计的要求严格控制，以防止级配不良或分层不清而产生渗透破坏； c) 反滤层不应被堵塞，特别应防止施工运料时和雨水冲刷的泥土堵塞反滤层； d) 反滤层的材料符合设计要求，不能用风化的和不清洁的砂石料。 e）减压井回填反滤料后应立即进行冲井和洗井，目的是破碎泥皮，洗出反滤料中的泥沙，促进含水层中的较细颗粒进入井内排出，使较粗颗粒排列在反滤料的周围，形成反滤，防止或延缓 使用过程中淤堵。然后进行抽水试验，量测流量和出砂量，检验井的效果。 5 工程效果及结论 新西河水库除险加固工程 1994年 11月完工， 1995年 4月经过竣工验收。该工程完工至今已近 10年，经受了 1994年 6号台风，库水位 近设计水位 6 考验，原发生管涌的位置未有异常情况发生，说明该工程采用的处理方案是合理可行的。 新西河水库土坝管涌处理主要有以下几个特点： a）找准了引起管涌的成因，抓住了处理的主要矛盾，采取导、减、排相结合的工程技术措施，有效的减少了坝脚地下水压高程以达到消除导 致坝脚发生管涌的能力。 b）工程只在镇压台表层施筑，工程量小，施工难度小，从而大大节省了工程的投资。 致谢 :本文在撰写过程中，引用了揭阳县新西河水库加固工程扩初设计书的有关成果，谨此致谢 ! 参考文献： 白永年、吴士宁、王洪恩等，土石坝加固，水利电力出版社， 1991年 毛佑仪，小型水库管理丛书，安全检查与加固，水利电力出版社， 1994 年 董哲仁，堤防除险加固实用技术，中国水利水电出版社， 1998年 11月 摘要：江垭大坝于 1998 年 10 月 18 日下闸蓄水。在初期运行过程中， 8#坝段坝基主排水孔发生突 发性强涌水，携带出中、粗砂 20余 础廊道被淹。积水抽干后，通过各项观测、孔内电视、水文地质条件和渗控工程布置特征等综合分析，查明了坝基主排水孔涌水来自左岸山体。管涌原因是防渗帷幕阻断了下部含水层的渗流排泄通道，两岸坝肩幕后山体排水未形成，无新的排泄出逸处，主排水孔未设反滤。暴雨期间排泄不畅，地下水急骤升高，使坝基层间溶蚀带内的充填物产生渗透破坏，出现管涌。对管涌发生情况、管涌原因、处理步骤、完善排水设施、处理效果与体会作了全面阐述。 关键词：排水孔；管涌；排水设计；处理；江垭电站 1 前言 7 江垭大坝为 全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高 131m，坝顶长度367m，由河床溢流坝和左、右岸非溢流坝组成。坝丛为层状灰岩透水岩体。为截断基础渗流，降低基础扬压力，防止集中渗流，避免基础层间剪切带中泥化夹层的渗流破坏，采用灌浆帷幕与排水相结合的基础渗流控制措施，以保证渗透稳定和大坝安全。坝基防渗帷幕轴线位于坝轴线下游 两岸坝端转折向上游，沿河岸山坡前缘延伸至 3#、 4#冲沟与 水层及设计水位 程封闭，形成向上游开口的 “ 梯形 ” 。近河岸地段的帷幕下游设一道主排水孔，河床坝段幕后设一道主排水 ，两道副排水孔。 1998 年 10 月 18 日导流洞下闸蓄水投入初期运行， 1999 年 6 月下旬坝区连日降雨， 6 月 30 日凌晨， 8#坝段 1#、 2#、 6#基础主排水孔发生突发性强涌水，并携带出 20余 、粗砂及少量细砾喷出孔口 (以下称 “ 管涌 ”) ，廊道被淹。将廊道积水抽干清淤后，查明基础排水孔涌水来自左岸山体。查明了基础排水孔管涌 ” 原因，提出了管涌处理步骤和两岸山体排水补充设计与完善排水系统的措施。有关专家认为，处理措施得当，效果明显。 2 地质条件与渗控工程布置特征 质条件 坝基持力层为下二迭栖霞组 ( 主要岩性为中一厚层状灰岩夹页状滑石化灰岩，岩石新鲜完善。岩层走向 55 65 ，横切河谷与河流方向近于正交。倾向下游 (倾角 35 41 。坝基范围内仅见有 4 条小断层。裂隙不甚发育，大多延伸不长，切割不深。层间剪断错动带发育，共有 19 层，其透水性微弱，具各向异性特征。坝区岩溶主要以沿 裂隙或断层形成的构造溶蚀和层面溶蚀，在交汇带处，局部形成管道状溶洞，是岩溶水活动排泄的主要通道，坝基范围内共有层间溶蚀带 9 层。岩溶的发育规律和地下水的活性特征都明显受相对隔水层控制，其表现为：岩溶以顺层和构造 裂隙发育为主，多限于各含水层之间，地下水顺层面向河床排泄，两岸上、下含 8 水层分布有其独立的岩溶发育和地下水排泄系统，河岸边有各自的排泄出口泉水分布。 大坝座落于下部 (部分 )岩溶含水层，中部相对隔水层和部分上部岩溶含水层之上，原下部含水层地下水排泄出口 被大坝坝基混凝土复盖和灌浆封堵。 控工程布置特征 渗帷幕 根据坝基岩体的地质结构和渗透特征，充分利用距建基面较近且渗透性较弱的 组页状滑石化灰岩、白云质泥灰岩和 组页岩夹砂岩及石英砂岩等隔水岩层作为防渗依托，以封闭栖霞 灰岩等透水岩体的渗漏通道。坝基防渗帷幕轴线位于坝轴线下游 岸在坝轴线附近折转向上游，沿河岸山坡前缘延伸至 3#、 4#冲沟与 程封闭，形成向上游开口的 “ 梯形 ” 。幕体防渗帷幕标准为透水率小于 1 采用灌浆洞将主帷幕分段，使单层帷幕灌浆孔深度缩短至 50m 左右，上、下层帷幕呈迭瓦式分层搭接。帷幕灌浆孔河床三排，两岸坝肩为二排，设计最大灌浆压力 岸坝肩则视水头大小和地质结构特征，灌浆压力作了降低。 副排水孔 主排水孔位于基础灌浆廊道主帷 幕下游，平行帷幕，分布在 4#8#坝段和左岸 岸 下的近河地段。主排水孔孔深为主帷幕深度的 1/2 1/3，一般 30 40m，倾向下游，顶角 18 、30 ，孔距 3m，孔径手 110 9 副排水孔位于主排水下游坝基中、下部，纵向廊道内设两道副排水孔， 4# 8#坝段横缝廊道内各布设 1 道排水孔，排水孔孔深 12 15m。副排水廊道与基础灌浆廊道不连通。 3 排水孔 “ 管涌 ” 情况 1998 年 10 月 18 日导流洞下闸封堵前，在坝 190m 高程以下的防渗帷幕与排水工程已完成并通过阶段验收后投入初期运 行， 1999 年 5月 18 日发电。 1999 年 6 月下旬坝区连日降雨， 6 月 30 日凌晨 4 时左右，河床基础灌浆排水廊道 8#坝段 1#、 2#、 6#基础主排水孔发生严重的突发性涌水，涌水前廊道内发出一声巨响，几股水柱挟带砂砾喷射至 廊道顶拱，长 100 余 m 的底层廊道很快被淹，升至 1#施工支洞流向坝下游，直至当日 15 时许水位开始回落。随后开始廊道抽水，在快将积水抽干排净时， 7 月15 日、 16 日又遇昼夜暴雨， 8#坝段 1#、 2#排水孔又一次发生大量涌水，廊道再次被淹。将廊道积水抽干后 查明： (1)“ 管涌 ” 携带物质共约20 余 要成份为含中、粗砂，夹有少量砾石、水泥结石及岩石碎块，并见有一块短柱状岩芯。在“管涌”排水孔喷射水柱相对应的廊道顶拱的混凝土面上，见有被高速水流冲刷的凹面两处 (面积 1 5 (2)基础排水孔涌水来自左岸山体，涌水时左岸绕坝渗流观测孔水位高达 240m； (3)对 8#坝段 2#、 6#“管涌”孔进行了孔内电视观察，分别在孔深 36m 和 34m 的 层及 间溶蚀带上见有明显的冲刷、涌水现象，最大淘空高度 25 40 5 4 排水孔 “ 管涌 ” 原因分析 坝基排水孔“管涌”发生后，根据库水位与被淹廊道动态水位观测，降雨与绕坝渗流观测孔地下水位观测、排水孔涌水量变化观测资料分析，突发性强涌水的原因为： (1)8#坝段排水孔的涌水来自 补给源。坝基开挖后 在2#灌浆洞口附近出露，雨季最大泉水流量 1 3m3/水期流量变 10 小，在帷幕灌浆施工前采用灌浆截堵等措施，将原下部含水层的排泄通道出口 ( )封堵。 (2)防渗灌浆帷幕轴线河床平行岩层走向和地下水流方向。两岸则自坝端附近转折向上游与岩层走向及地下水排泄方向正交，阻断了下部 含水层地下水渗流排泄通道。 (3)大坝防渗帷幕形成后，改变了地下水渗流场形态，帷幕体的上游延长段则出现双向受力特征，即：上游面承受来自库水的渗透压力，下游面承受来自山体地下水的渗透压力。由于两岸坝肩幕后排水和山体排水系统不完善，特别是 被封堵后，无新的排泄出口，在帷幕和排水孔施工过程中发现 间溶蚀带有含泥中粗砂充填，可灌性差，未针对这一地质结构特征对排水孔全面设置反滤。在雨季山体地下水升高更为明显，增加了坝基深层扬压力。 (4)中部相对隔水层 (为含水层顶板复盖，致使暴 雨期间下部含水层地下水位急骤升高后，使少数排水孔层间溶蚀和构造溶蚀带内的充填物产生集中渗流，承受水头压力大，从而出现类似气爆型的挟砂砾喷发性涌水。 5 “ 管涌 ” 处理与排水系统完善 根据大坝基础排水孔发生“管涌”前后绕坝渗流观测资料显示，两岸山体地下水位最高时左岸 岸 础灌浆廊道内的测压管及坝内扬压力计建基面上的扬压力小，与库水位的变化无明显关系。针对排水孔 “ 管涌 ” 的原因分析和存在的潜在隐患，设计单位提出 1999 年大坝安全度汛的临时措施和完善排水系统的补充设计。 管涌 ” 处理 “ 管涌 ” 处理方案经现场研究分以下三阶 11 (1)增设低位排水孔形成新的排泄出逸处，降低山体地下水位 对“管涌”孔进行灌浆加固处理前，首先利用顺水流向低部位的 2 号施工支洞和导流洞的幕后增设排水孔共 26 个，钻孔总孔深 水孔穿过下部岩溶含水层 (终孔后安没反滤装置。高低相错的两道排水幕形成后，有效地排除山体地下水，降低坝基扬压力起到了良好作用。 1999 年 8 月 28 日至 29 日坝区又连日降雨， 2#施工支洞中新增的 20 个排水孔有 15 个出现涌水，总渗流量 200L/ 5# 8#坝段排水孔“管涌”前的总渗流量相近，此时，左岸绕坝渗流观测孔地下水位显著降低 (最高水位 (2)对 “ 管涌 ” 孔和渗流量大的排水孔进行灌浆加固 对“管涌排水孔和相邻部位渗流量变化异常的 12 个排水孔进行灌浆加固，自低位开始，分区施工。上述 12 个孔灌浆加固后，对相邻部位渗流量增大的 7 个排水孔也进行了灌浆。灌浆压力 注材料原要求 “ 管涌 ” 段采用水泥砂浆灌注，经 5#坝段试灌后，耗灰量不大，故全部改为水泥浆材灌注，浆液配比 1： 1、 1、 1。排水孔灌浆加固共注入水泥 中 8#坝段 1#、 2#排水孔灌浆时相互串通，注入水泥 6#排水孔注入水泥 注入水泥达 灌浆资料成果分析， “ 管涌 ” 对排水孔淘蚀影响较大，采用低压全孔综合灌浆工艺，还不能弥补对坝基岩体造成的损伤，需加固层间溶蚀带含泥夹砂层的补强灌浆。 (3)对 5# 8#坝段帷幕进行补强灌浆 在主排水孔轴线上布置 14个补强灌浆孔，总孔深 528m，单孔孔深 32 42m，倾向下游，顶角 5 ，采用自上而下分段灌浆，最大灌浆压力 强灌浆于 1999 年8 月 28 日开工， 9 月 28 日完工 ，平均单位水泥注入量 m，其中 6#坝段 间溶蚀带上， 8#坝段 层带各有两段单位水泥注入量大于 100kg/m。 14 个补灌孔中有 9 个孔 11 段出现涌水，涌水孔深 42m，最大涌水量 般 14 28L/大涌水压力 涌水的孔段透水奉一般较大，可灌性相对 12 较好，失水回浓较严重。补强灌浆结束后，分别在 5#坝段和 8#坝段各布检查孔 1 个，压水 14 段，小于 1 12 段，大于 1孑 L 段位于 间溶蚀带上，检查孔有 4 段涌水， 涌水压力 水流量 次补强灌浆位于主帷幕下游与主排水幕之间，对进一步充填幕后 “ 管涌 ” 产生的淘蚀补强有一定作用，但对细微裂隙发育和含泥砂充填的层间溶蚀带灌注效果不理想，补强措施值得进一步研究。 充完善坝基和两岸山体排水设计 新恢复被灌浆封堵的主排水孔 “管涌”处理灌浆时，将 础灌浆廊道内的主排水孔已灌浆封堵了 19 个，重新恢复排水孔 23 个，总孔深 575m，钻孔位于原布孔轴线上的排水孔之间，倾向下游，倾角 20 、孔深 25m， 不穿过 间溶蚀带。 岸坝肩增设山体排水洞和排水孔 (1)左岸自导流洞和 2#施工支洞中段左侧进洞各开挖排水洞 1条。钻排水孔 104 个，总孔深 2254m。 (2)右岸排水洞自坝下游 洞，洞轴线长 305m。右岸坝顶交通洞 (作排水，洞轴线长 排水孔 118 个，总孔深 3567m。上层排水洞底板上的排水孔，钻穿下层排水洞的顶拱，形成梳状自流排水。 流洞内设阻水帷幕 为防止导流洞新增加的临时排水孔和溶蚀通道与坝基内溶蚀带连通，在下游水位高于基 础灌浆廊道内的情况下产生反向渗流，同时阻止山体地下水渗入坝基，决定在导流洞堵头下游河岸一侧设置单排阻水帷幕。阻水帷幕经检查合格后，再在阻水幕左侧钻设 9 个永久性 13 排水孔，单孔孔深 孔深 603m，并安设反滤装置。导流洞 12#排水孔钻至孔深 ，初始涌水量达276L/999 年 4 月 10 日 )。说明阻水幕的作用明显。 岸坝肩幕后及右岸 1#、 3#施工支洞内增设排水孔 为避免再次出现幕后地下水位雍高，分别在两岸坝肩 1# 4#灌浆洞和施工支洞内增设排水孔。上 述部位合计共增加排水孔 289 个，总孔深 6441m。 善排水孔反滤设施 大坝基础主副排水孔施工过程中遇到有流砂层的排水孔 7 个，设计要求下钢花管进行保护外，其余均未安设反滤装置、管涌发生后，分别采用下列几种反滤设施。 (1)采用钢花管反滤装置。 (2)两岸山体排水洞、灌浆洞及 1#、 3#施工支洞等部位新增设的排水孔除 60孔外，其余均安设 80式排水管。 (3)引坝基副排水廊道抽水检测孔深冲清淤后，重新安设 65 6 结束语 (1)根据 “ 管涌 ” 原因分析研究确定了 处理措施。在 “ 管涌 ” 处理过程中分为三个阶段，以排泄降低山体地下水位为主体的处理思路清晰，措施稳妥，施工快捷，确保了 1999 年的安全度汛和大坝蓄水的安全运行。 (2)在完善排水系统设计过程中，充分利用延伸自坝下游的各种地下洞室以及地形地质条件的有利因素，再分层增设山体排水洞和排水孔，按照高水高排，低水低排，以自流为主，直接导引和抽排至坝 14 下游的原则，自上而下形成完善的系统排水幕，经两个汛期检验，处理效果明显。 (3)完善坝基渗流控制的长期观测系统，建立健全各项观测制度和规程，加强资料分析整理，及时进行信息反馈， 发现异常及早提出处理措施，防止基础条件的恶化。 (4)大坝基础排水孔采用的几种反滤设施装置，由于施工紧迫，未经反滤效果现场试验，多数孔存在反滤花管不能紧贴孔壁问题，建议在运行过程中进行观测检查。 (5)复杂的水文地质条件的坝基，在进行渗控工程设计前，建议进行三维渗流模型试验，根据试验成果，有针对性地进行设计，以避免出现重大失误。 作者简介：罗熙康，长江水利委员会江垭工程监理总站副总监，高级工程师。 一）常见工程险情 1、堤防岸坡坍塌及背水坡渗水和漏洞，堤身滑坡，蚁害隐患，决口等； 2、水库塘坝 坝顶漫溢，土坝渗漏，土坝裂缝；坝下涵洞（管）断裂，涵洞（管）漏水；溢洪道泄洪能力不足，闸墩和堰身混凝土裂缝，陡坡底板掀起，消能设施冲毁。 3、涵闸与土堤连接处渗漏、闸基渗漏、涵闸洞身渗漏、裂缝、淘刷；闸门事故；启闭机螺杆折断、闸门不能关闭等。 （二）检查识别和抢护措施 1、堤防抢护 15 （ 1）岸坡坍塌抢护，应以护坡、固基为主，阻止继续坍塌。根据坍塌段流速大小、冲刷部位及现场防汛器材供应条件，采用不同的抢护措施。常用消坡加戗、植物防护、顶部防浪、腰部防冲、底部固基等措施。 （ 2）背水坡 渗水和漏洞抢险。堤防背水及坡脚附近出现大面积窨潮，并渗出清水的现象，谓之渗水，也叫散浸。当渗水进一步发展，坡面渗出浑水，贯穿堤身形成集中渗漏通道时，谓之漏洞。渗水是因高水位持续时间过长，堤身浸润线抬高，渗流在背水坡逸出；堤身土质透水性大；或施工压实质量差、堤身断面单薄、背水坡过陡等引起。漏洞是因堤身有隐患（如獾、鼠、白蚁洞等）；新旧堤、施工界段处结合不良；堤身土粒流失，渗水集中等引起。 渗水和漏洞，总的抢护原则是：前截（堵）后导（渗）降低浸润线，减少渗流压力，增强堤身的稳定性。 抢护渗水的措施 有：临河截渗，桩柳前戗截渗及背水坡导渗（开沟导渗或砂石、土工布反滤层法）。 漏洞的抢护：堵塞洞口通常用抛散土或土袋堵漏、软楔或铁锅堵漏临河月堤等。当无法在临河堵漏时采取背水坡导渗排水，防止漏洞扩大，变浑为清，引出清水。 抢堵漏洞以在迎水坡直接堵塞进水口最为有效。但必须先查明进口位置、大水和漏洞数量。一般在白天撒稻草查看水面上有无漩涡，投石灰看出水口有无颜色；晚上用手脚探测出水口水温（清水比浑水凉）或用嘴辨味，判明漏的清水还是浑水。漏洞以出现浑水为危险。 抢护漏洞须注意：切忌在出水口堵塞洞口 ，否则漏洞愈堵愈大或在附近出现新的漏洞，而只能用反滤方法，使浑水变清；做反滤围井或进口堵漏时，切忌在堤脚附近打桩，防止因震动而进一步恶化险情。上述两项都是违反前截后导原则，导致漏洞扩散，造成堤防失事的严重教训。此外，临河堵漏还应特别注意人身安全；漏洞封堵后要勤检查，防止新的险情发生。 16 （ 3）决口的堵复 汛期堤坝出现或刚发生溃决时，应因地制宜组织力量全力抢堵，堵口工作是防汛工作的重要组成部分。对较小的决口，应在洪峰过后立即抓紧堵复。汛期堵复有困难的决口，可考虑留待汛后进行。若河道多处决口，则应本着 “ 先下游后上游，先小口后大口 ” 的堵复原则，具体安排实施。但不论何种情况，为避免扩大灾情，减小损失，一旦发生堤坝溃决，都应及明采取如下两项临时措施： （ 1）溃水归槽 在决口的最下游地区扒口，使溃水及时归槽，避免下游地区溃水水位壅高，或造成其他地段堤防的溃决。 （ 2）盘筑裹头 当口门溜势稍缓，即应抓紧推枕抛石盘筑裹头，防止口门两端扩大，增加灾后堵口的工作量。 2、水库塘坝抢险 （ 1）坝顶漫溢抢险 坝顶漫溢常因原设计标准偏低，或暴雨集中，洪峰流量过大，库容容纳不下，水位超过了坝顶；溢洪道 、泄洪洞尺寸偏小，或被堵塞；下游河道淤积、湖围垦围养过度、行洪障碍多，限制了河道泄洪能力，满腔水宣泄不及，库水猛涨等。 抢护措施是：事先掌握水文预报，加强水库控制调度，合理预泄腾空库容；上游分洪截流，减少进库流量；下游清除行洪障碍，增加河道泄洪能力；加宽溢洪道的断面或降低溢洪道底坎，清除溢洪道，泄洪洞进水口漂浮物，增大水库。 泄洪能力。根据上游水情预报，堤顶有漫溢危险时，应及时抢筑子埝，增加挡水高度。根据现场能提供的防汛材料，子埝型式有土料（土袋）子埝，木板或埽捆子埝或可利用防浪墙作子埝迎水面，在防浪 墙背面填筑子埝。 （ 2）土坝渗漏抢险 土坝渗漏有坝基渗漏，坝体渗漏和绕坝渗漏。土坝渗漏抢险护原则：前截后导，以截为主，切忌在下游封堵。 17 当水库蓄水后，无论山坡、坝体或坝基，总有一些渗水出现，有些渗水属正常现象，无需处理。有些则属发展性的，应予及时抢护。还有某些渗水现象，虽暂无问题，但当库水位继续升高后，渗水情况加剧。因此，对各种渗水现象必需正确判断区别对待。 正常渗漏与非正常渗漏的识别 正常渗漏的渗水经过批滤排水设施排出渗水量小、水质清，不带土粒；渗流逸出部位的渗透坡降小于临界坡降，坝体、坝基 不发生管涌或流土等渗透变形。 非正常渗漏的渗流量大、集中，随水位升高而扩大；水质浑浊或明显地含有大量土粒；排水体受堵，反滤料失效（包括渗出红色胶体絮状物质的氢氧化铁，俗称铁锈水）；因渗透坡降过大，渗流逸出年出现冒水翻砂现象等。非正常渗漏导致坝体、坝基发生管涌、流土或脱坡，严重威胁水库的安全。 管涌与流土的区别 坝体或地基土体，在渗流压力作用下发生变形破坏的现象，谓之渗透变形。渗透变形有管涌和流土两种形式。管涌指土层中细颗粒在渗流作用下，从粗颗粒孔隙中被带走或冲出的现象。管涌对土坝的危害，一是被带走的 细颗粒，如果堵塞下游反滤排水体，将使渗漏情况恶化。二是细颗粒被带走，使坝体或地基产生较大沉陷，破坏土坝的稳定。 流土指渗流作用下饱和的粘性土和均匀砂类土，在渗流出逸坡大于土的允许坡降时，土体表层交南时被渗流顶托而浮动的现象。流土常发生在闸坝下游地基的渗流出逸处，而不发生于地基土壤内部。流土发展速度很快，一经出现必须及时抢护。 管涌、流土的抢护原则是：降低渗流出逸坡降，减少渗流压力，增强坝体或地基土的抗渗能力。 （ 3）土坝裂缝抢护 土坝裂缝较为常见。按其走向可分加种：龟状裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、内容裂缝 。当坝面发现裂缝后，先查明裂缝的宽度，深度、长度和走向等；注意观测裂缝的发展变化，分析裂缝的原因和性质；制订处理方案，尤其是贯穿坝体的横向裂缝、内部水平裂缝和脱坡裂缝的处理。同时要控制好库水位和对裂缝的临时保护措施。常用抢护方法一是开挖回填法，二是充填灌浆法。 18 （ 4）坝下涵洞（管）抢护坝下涵洞（管）常用两种出险类型。一是涵洞（管）断裂，二是涵洞（管）漏水。前者常常由于地基不均匀沉降引起断裂，或洞身承受不均匀或集中荷载引起的断裂及施工质量并非引起的断裂。常用地基加固、加强洞身结构强度、沥青麻丝嵌缝处理预 制混凝土管接头断裂等方法加以抢护。涵洞（管）漏水多数系裂缝造成，但施工质量差，防渗处理不当，或使用材料性能不好，也会引起漏水。目前常用的抢护方法有：开挖处理，局部堵漏、灌浆处理、内衬混凝土或钢筋丝网喷水泥砂浆。 3、涵闸抢险 涵闸往往是防汛抢险中的薄弱环节。由于设计不周、施工质量差、工程老化、水情的变化、维修养护不及时等原因，均可能产生渗漏、冲刷、裂缝等险情。如不采取有效措施，都可能导致建筑物的毁坏。 （ 1）当出现涵洞闸与土堤连接处渗漏，常用临河堵塞、布蓬堵漏、灌浆、背水导渗等方法抢护；当建在砂 土地基上的涵闸发生闸基渗漏时，汛期常在下游采用反滤导渗，降低渗压等方法抢护；当涵闸洞身渗漏，仍可本着 “ 上截下导 ” 的原则进行抢护采用临河围堰、反滤围井等方法处理。 （ 2）闸门事故抢险。出现类型一是启闭机螺杆折断，二是闸门不能关闭。 在涵洞没有泄漏的情况下发生螺杆折断时，可由潜水员下水探清闸门卡阻原因及螺杆断口位置，并用钢丝绳系住原闸门吊耳，利用卷扬机绕转钢丝绳开启闸门，待露出折断部位后进行拆除更换。当事故发生时，若闸门已有较大漏水。可先抛置土袋，后用沉放钢筋网方法封堵进水孔口，然后派潜水员按上述方法 处理并列换折断螺杆。处理完毕，撤走钢筋网及土袋后，进行闸门启闭试验。 当涵闸闸门发生事故，不能关闭或涌完全关闭，或闸门损坏大量漏水，必须抢修时，应采用以下应急措施： （ 1）钢、木叠梁 如设有事故检修闸门门槽而无检修闸门时，可将临时调用的钢、木叠梁逐条放入门槽，如不能堵漏而又情况严重时，可再将土（砂）袋沉放在闸门前后，堵塞孔口。 19 （ 2）钢筋网堵口 钢筋网用直径 10筋编织，间距不大于 20选几根较粗的钢筋作为骨架。借以增加刚度。钢筋网一般为长方形或正方形，其长度和宽度均应大于进水口 的两倍以上。沉堵前，先架浮桥作通道。在进水口前扎滔排并加以固定，然后在排上将钢筋网沉下。等盖住进口后，随即将预先准备的麻袋、草袋抛下，堵塞网格。若漏水量显著减少，即为沉堵成功。根据情况，如需止水闭气，可在土袋堆体上加抛散土。 （ 3）钢筋混凝土管封堵 当闸门不能完全关闭时，采用直径大于闸门开度20度略小于孔净宽的钢筋混凝土管。管的外围包扎一层棉絮或棉毯，用铅丝捆紧，混凝土管内穿一根钢管，钢管两头各系一条绳索，沿闸门上游侧将钢筋混凝土管缓缓放下，在水平水压力作用于下将孔封堵，然后用土袋和散土闭气断流。 一 般 规 定 1、深层搅拌法适于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于 120粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性，冬季施工时应注意负温对处理效果的影响。 2、工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成，软土层的分布范围、含水量和有机质含量，地下水的侵蚀性质等。 3. 深层搅拌设计前必须进行室内加固试验，针对现场地基土的性质，选择合适的固化剂及外掺剂，为设计提供各种配比的强度参数。加固土强度标准 值宜取90d 龄期试块的无侧限抗压强度。 设 计 可选用其它有效的固化材料。固化剂的掺入量宜为被加固土重的 7% 15%。外掺剂可根据工程需要选用具有 20 早强、缓凝、减水、节约水泥等性能的材料，但应避免污染环境。 可按下式计算： k=m p + (1-m)fs,k (1) 式中 k 复合地基的承载力标准值； m 面积置换率； 桩的截面积； fs,k 桩间天然地基土承载力标准值； 桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取 桩端土为硬土时，可取 不考虑桩间土的作用时，可取 0； 单桩竖向承载力标准值，应通过现场单桩荷载试验确定。单桩竖向承载力标准值也可按下列二式计算，取其中较小值： 式中 k 与搅拌桩身加固土配比相同的室内加固土试块（边长为 立方体，也可采用边长为 50立方体）的无侧限抗压强度平均值； 强度折减系数，可取 桩周土的平均摩擦力，对淤泥可取 5 8淤泥质土可取 8 12粘性土可取 12 15 桩周长； l 桩长； 桩端天然地基土的承载力标准值，可按国家标准建筑地基基础设计规范 三章第二节的有关规定确定； 桩端天然地基土的承载力折减系数，可取 在设计时，可根据要求达到的地基承载力，按 (1)式求得面积置换率 m。 21 用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩。 柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩形式，其桩数可按下式计算： n=m A/式中 n 桩数 ; A 基础底面积。 按国家标准建筑地基基础设计规范 有关规定进行下卧层强度验算。 中复合土层的压缩变形值可根据上部 荷载、桩长、桩身强度等按经验取 10 30端以下未处理土层的压缩变形值可按国家标准建筑地基基础设计规范 有关规定确定。 按重力式挡土墙设计。为了加强其整体性，相邻桩搭接宽度宜大于 100 施 工 除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘性土料，不得回填杂填土。 基础底面以上宜预留 500的土层，搅拌桩施工到地面，开挖 基坑时，应将上部质量较差桩段挖去。 1)深层搅拌机械就位； 22 2)预搅下沉； 3)喷浆搅拌提升； 4)重复搅拌下沉； 5)重复搅拌提升直至孔口； 6)关闭搅拌机械。 浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。 化剂浆 液应严格按预定的配比拌制。配备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。 桩位偏差不得大于 50 遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。 有专人记录搅拌机每米下沉或提升的时间，深度记录误差不得大于 50间记录误 差不得大于 5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。 质 量 检 验 对每根桩进行质量评定。对于不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或加强邻桩等措施。 23 d 内用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，同时根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。检验桩的数量应不少于已完成桩数的 2%。 桩荷载试验或开挖检验： 1)经轻便触探对桩深强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样， 制成试块并测定桩身强度； 2)场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩荷载试验，检验其承载力； 3)对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期时选取数根桩进行开挖，检查桩顶部分外观质量。 检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。 泥质亚黏土、新吹填土、沼泽地带炭土、沉积粉土 等土层的建筑物基础加固，深层搅拌掺水泥格栅式挡墙作为深基坑支护，隔水帷幕，以及道路，港口基础的软土地基加固，土的承载力可由 90高到 248 （一）施工准备 （ 1） 深层搅拌法加固软黏土，宜选用 525#以上普硅水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度，一般为加固土重的 7%每一立方米掺加水泥量约为110公式表示为：掺入比（ %） =水泥重 /被加固的软土重 100%。 （ 2） 改善水泥土性质和桩（墙）体强度，可选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。 （ 3） 深层搅拌以水泥作为固化剂，其配合比为水泥：砂 =1： 12，为增加水泥砂浆和易性能，利于泵送，宜加入减水剂（木质素磺酸钙），掺入量为水泥用量的 并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的 1%，以及加入石膏， 24 掺入量为水泥用量的 2%，水灰比为 泥浆稠度为 1起到速凝早强作用。 （ 1） 依据地质勘察资料进行室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥加固掺入比，确定搅拌 工艺。 （ 2） 依据设计图纸，编制施工方案，做好现场平面布置，安排施工进度，布置水泥浆制备的灰浆池，有条件时将水泥浆制备系统安装在流动挂车上，便于流动供应，采用泵送浇筑时，泵送距离小于 50 米为宜。 （ 3） 清理现场地下、地面及空中障碍物，以利施工安全。 （ 4） 测量