浙江省依托抚河水库的桉树滩水库防洪堤渗漏原因分析与处理方案

浙江省依托抚河水库的桉树滩水库防洪堤渗漏原因分析与处理方案

廖方防洪工程位于江西省抚河市甘河上游。这是一个集防洪和灌溉于一体的大型节水项目（c）。库区防护范围包括河西堤、新桥堤、万年堤、八堡堤四片防护区,均位于抚河干流两岸,其中八堡堤位于抚河右岸,是南城县唯一的一座保护万亩以上农田的重点圩堤,是在长约7.02km的原土堤上加高加固成现有规模,堤线长8.183km(含田南堤),堤顶宽6.0m,堤顶高程68.45～68.14m,堤身迎水坡、背水坡坡比1︰3,全断面采用粘土进行填筑。由于原八堡堤堤身、堤基存在渗漏问题,设计采用射水法造混凝土防渗墙,墙顶高程高于设计洪水位0.5m,防渗墙底深入强或弱风化基岩0.5m,墙厚0.22m,防渗墙高约15m左右,堤后设排水沟。八堡堤射水法造混凝土防渗墙施工于2006年3月完工。2006年5月9日,水库水位在61.0m时,发现堤内低洼地(桩号4+825～4+950)出现小范围积水,随后对堤内排水沟进行开挖,积水现象得以解除。2006年9月6日,水库水位在61.9m时,发现原积水处的排水沟(桩号4+600～5+650)有明显的管涌现象。该渗漏问题对堤防的安全和防护堤内居民的生产与生活存在一定的影响,因此迫切需要对堤防的渗漏进行处理。通过对八堡堤渗漏的原因进行调查与分析,确定合理有效的渗漏处理方案。1堤基的结构原土堤填筑土分段为:首端0.84km为粘性土,中段5.16km为砂类土,末段1km为粘性土。堤基按土层结构也分三段,堤首端3.4km为二元结构,上部基本为粘性土,中部为砂类土,底部基岩为泥质粉砂岩夹砂岩;堤中段约2.6km为砂类土单层结构,基岩为泥质粉砂岩夹砂岩;末段1km为二元结构,上部基本为粘性土,中部为砂类土,底部基岩为泥质粉砂岩夹砂岩。2堡堤洪水情况自2006年9月22日至2007年3月20日近半年时间内,对八堡堤渗水情况主要进行了测压管水位观测(堤身设6个观测断面)、堤内渗水范围调查、圩内排水量观测、水库蓄水前后水井水位调查等渗漏观测,并对八堡堤局部堤段射水造混凝土墙增加了物探检测和钻芯检测。2.1堤内进水水质测压管水位观测:由于观测期间库水位维持在61.6m左右小幅变化,观测孔水位也无明显变化,且墙内外水位差很小。说明局部墙体可能存在渗漏通道。排水沟流量观测、圩内进出水量观测:堤内农田停止灌溉后,排水沟流量略有减少,说明圩区有库水渗入。渗水范围调查:堤基在桩号4+786～5+626之间(约840m,库水位在高程61.6m左右)存在渗漏现象,其中4+786、4+814、5+415处有明显管涌点涌砂,4+950～5+050、5+360～5+380有明显管涌群涌砂,5+050～5+175、5+470～5+626有明显渗流带泥。桩号3+880～3+960、4+260～4+400段有明显管涌群涌砂。2.2混凝土覆盖层的质量测定八堡堤射水造混凝土墙的检测情况详见表1。2.3混凝土防渗墙墙体质量检测分析通过对堤后排水沟渗漏观测、物探检测和质量检测、钻孔取芯等情况分析,说明桩号4+600～4+830、4+934～5+031段混凝土防渗墙墙体存在质量缺陷或局部墙体未入岩。桩号3+880～3+960、4+260～4+400段虽未进行无损测试和钻探检测,但在库水位维持在高程61.6m左右时,通过堤后排水沟的渗漏观测及桩号4+600～4+830、4+934～5+031段渗漏观测、无损测试和质量检测成果等情况分析,桩号3+880～3+960、4+260～4+400段混凝土防渗墙墙体可能存在质量缺陷。综上所述,设计射水造混凝土连续防渗墙与相对不透水的完整泥质粉砂岩连接,构成了完整的防渗体系。现状八堡堤存在渗漏问题,渗漏主要原因是射水造混凝土防渗墙局部(小于墙面10%)存在墙体未入岩,或离析,或夹砂,或开叉裂缝等不连续缺陷所致。3预防意识形态渗透的壁渗透处理3.1堤外侧混凝土护坡根据地形地质条件、渗漏原因及了解的堤基渗漏险情情况总体处理方案是采用堵排结合方案。排水方案为堤后设置减压排水沟,按反滤原则重新设置反滤(因基础为砂基,故直接在基础上铺0.2m厚碎石反滤)后再铺设0.4m厚干砌石。八堡堤现状防渗处理采用射水法造混凝土防渗墙方案,防渗墙中心线距堤肩梁内边线0.7～2.7m(设计射水造混凝土防渗墙中心线距堤肩梁内边线2.0m),垂直防渗方案采用以下两方案:方案一、两道混凝土防渗墙联合防渗;方案二、采用高喷造混凝土防渗墙与原射水墙联合防渗。方案一:采用两道混凝土防渗墙联合防渗时,双墙间距小,有利于联合受力,减少施工平台宽度及填筑量。但太近,两墙间土体过薄,已完墙体两侧土体在第二道墙施工时,产生松动、变形,墙体位移及应力状态恶化。要确保第二道墙体造孔期间的槽壁稳定性,也必须使两墙间土体能形成完整卸荷土拱。两道防渗墙净距应大于卸荷外拱高hB,按槽孔分段长度不大于3m计,卸荷外拱高约为2.3～2.48m,故两道防渗墙净距取为3.0m,即第二道防渗墙中心线距堤肩梁内边线距离为2.3～4.3m,为满足施工的要求,需在堤外侧新建顶宽3m的施工平台,同时需对堤外侧预制混凝土护坡进行拆除并重新铺砌。方案二:采用高喷造混凝土防渗墙,防渗墙拟布置在原射水造墙的上游,中心线距原射水造墙中心线约0.5m,不需要另设施工平台,亦不会对堤外侧预制混凝土护坡造成破坏。由于方案一施工工序较多,施工较复杂,制约工期的因素多,且由于堤外填土占用河道,影响河道行洪,经技术经济比较选择采用高喷造混凝土防渗墙补强方案。3.2高喷装复灌浆高喷孔根据八堡堤渗漏调查与分析,防渗墙渗漏处理范围暂定为八堡堤桩号3+860～3+980、4+240～4+420、4+600～5+650,共计处理长度1350m。由于汛期将至,工期紧张,汛前先期对桩号4+600～5+050、3+860～3+980、4+240～4+420段防渗墙渗漏段进行防渗补强处理,汛期对处理堤段加强监测。高喷灌浆孔沿防渗墙中心线布置于堤顶,距原射水造墙轴线距离为0.5m(位于原射水造墙轴线上游侧),防渗墙墙顶至62.5m高程,墙底入堤基基岩以下不小于0.5m。高程62.5～62.0m之间采用210°高压摆喷,62.0m以下采用45°高压摆喷。高喷灌浆浆材所用水泥为普通硅酸盐水泥或矿渣水泥,水泥强度等级不低于P.O.32.5。灌浆施工程序,按二序逐序加密,喷射形式为摆喷折接(喷角45°或210°,采用三重管法)。摆喷孔距1.50m,钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm,钻孔应为垂直孔,其偏差不应超过0.3%,钻孔孔径应大于喷射管外径20mm以上,钻孔的有效深度超过设计墙底深度0.5m。考虑到射水造墙沉碴过厚问题,在高喷补强防渗墙底部喷嘴应调整斜对(偏下方)射水防渗墙。主要设计参数控制如下:高压水:P=35～40MPa;压缩气:P=0.6～0.8MPa;浆压:P=0.8～1.0MPa;浆液流量:60～80L/min;提升速度:V=10cm/min(粉土、砂土层)、V=5cm/min(砾卵石层);摆速:ω=1.0V;浆液比重:不小于1.5。摆喷质量要求:墙体抗压强度:R28≥5.0MPa;墙体渗透系数:K≤1×10-6cm/s;墙体允许水头差:t×J允>10m(t为墙厚≥10cm)。4高喷现行加固试验的效果高喷灌浆补强处理结束后,水库管理单位进行了水库蓄水至63m、正常蓄水位65m的渗水试验,渗漏观测结果见表2。试验结果表明:高喷补强试验上段渗漏明显减弱,中、下段渗漏消失,表明高喷补强效果良好。需要说明的是,高喷补强上段处理前渗漏明显,管涌点多,渗水量大,处理后渗漏明显减弱,但现仍有8个小管涌点的现象,分析认为原因可能有两个方面:一是该试验段上下游端绕渗所致;二是射水造混凝