山东省水利勘测设计院济南250013
摘要：高压喷射灌浆和复合土工膜防渗加固技术均具有适用范围广、施工简单价格低廉等优点，在贤村水库除险加固工程中采用坝坡铺设复合土工膜与坝脚高喷灌浆防渗板墙相结合的防渗措施，通过现场试验优化高压喷射灌浆施工工艺及参数，确保了防渗加固效果，可为类似中小水库除险加固提供参考。
关键词：高压喷射灌浆；复合土工膜；除险加固；摆喷
1工程概况
贤村水库位于山东省泰安市宁阳县磁窑镇东贤村以北，大汶河一级支流海子河上游，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等综合利用的中型水库。水库坝址以上控制流域面积32km2，总库容1013万m3，兴利库容683万m3，死库容37万m3。
贤村水库历经1958年始建浆砌石坝、1977年扩建、1992年大坝坝顶加高、坝坡覆坡等过程，从而达到现有规模。大坝为碾压式土坝，坝长984m，最大坝高15.1m。
2水库防渗加固的必要性
（1）工程实际观测
贤村水库0+100～0+360m主河槽段坝后形成宽约100m的积水区，在河谷段坝脚右侧边坡处，常年存在一片湿润区。当库水位接近兴利水位时，桩号0+250～0+280处坝脚出现两处沸砂现象，说明已发生了渗透破坏。0+360～0+650m坝段下游坝脚以外的一级台地潮湿，二级台地上常年出现渗水现象，其中号0+350～0+400段坝脚外50m处砂质壤土存在出逸点，常年有水流出，并形成多处直径3.0～5.0cm的孔洞。在桩号0+465处的坝脚排水沟中，有两个直径2～3cm的小洞，常年渗水。
（2）渗流复核计算
采用有限元软件对大坝进行了渗流计算，由计算结果可知，水库每年渗流量约为65.6万m3，约占水库兴利库容的9.6%，水库渗漏较为严重。主河槽断面坝基覆盖层为中细砂，计算表明设计水位、校核水位工况渗透坡降分别达到0.18、0.20，均大于中细砂允许坡降0.15，主河槽段下游坝脚渗透稳定不满足要求。
综上所述，鉴于桩号0+050～0+650坝段施工填筑质量差，渗漏严重，多处已出现渗透破坏，确定对该坝段进行防渗处理。
3防渗措施选择
3.1防渗方案拟定
大坝防渗方案拟定了整体翻压、塑性混凝土防渗墙及高压定喷灌浆结合复合土工膜等三个方案，分别从技术性、安全可靠性、经济合理性进行了方案比较，经综合比选，采用高压定喷灌浆结合复合土工膜方案。
该方案在上游坝脚附近设高压喷射灌浆防渗墙，在上游护坡下铺设复合土工膜，复合土工膜采用两布一膜，PE膜厚0.5mm，复合土工膜顶部插入防浪墙底，下部与高喷防渗墙连成整体的防渗体系。复合土工膜为常规水工防渗材料，只要做好与高喷板墙的结合，其施工技术不再赘述。
水库最大作用水头为12m，取高喷防渗板墙允许比降为100，则该坝段防渗板墙最小厚度为12cm，要求防渗墙渗透系数K小于1×10-6cm/s。高喷可分为定喷、摆喷和旋喷，根据本工程的特点，初步拟定采用定喷或摆喷工艺，两序孔施工，孔距为1.2m。
3.2高喷施工工艺现场试验
（1）试验参数
为确定高喷施工工艺，采用5组不同施工参数行了现场试验。其中第1～4组采用定喷工艺，第5组采用摆喷工艺。第1组参数作为基本参数，参数表见表1，其余试验孔是在第1组参数的基础上进行调整，其中第2组将提升速度由15cm/min降低为5cm/min，第3号组将喷射压力由36MPa降低为25MPa，第4组将喷嘴直径由1.8mm调整为1.9mm。第5组摆喷角度为15°，摆速5～6r/min，提升速度为10cm/min。
表1第1组高喷灌浆施工参数表（基本参数）
（2）高喷板墙外观情况
在高压喷射灌浆7天后，开挖检查高喷灌浆成墙效果。第1组喷射半径1.4m，厚度由2cm渐变8cm；第2组（提速5cm/min）喷射半径1.4m，厚度由2cm渐变12cm；第3组（水压25MPa）喷射半径1.2m，厚度由4cm渐变13cm；第4组（喷嘴直径1.9mm）喷射半径1.3m，厚度由5cm渐变16cm；第5组（摆喷，摆角15°）喷射半径0.8m，厚度由10cm渐变30cm。
分析试验结果可知：①仅仅放慢提升速度对增加防渗体厚度基本没有影响；②减小喷射压力，能够减小喷射半径，使喷射浆液集中，可增加防渗体厚度；③增大喷射孔直径，能够减小喷射半径，增加防渗体厚度；④定喷改为摆喷，可明显增加防渗体厚度。
（3）高喷板墙渗透试验情况
试验采用试样为现场取样，在不同桩号处挖坑揭露到截渗板墙并将其锯开取出，采用大型渗透试验仪进行室内渗透试验，模拟截渗墙实际的渗流情况，采用加压装置从小到大给以不同的压力水头，并进行观测记录，直至试块出现气泡、破坏为止。
通过试验可知，高喷水泥浆凝结体渗透系数为1.5×10-8，破坏比降达到1200，安全系数取5，则允许比降为240，均满足设计要求。
3.3高喷施工方案的确定
根据以上高喷试验结果分析，定喷工艺难以达到防渗墙设计厚度要求，摆喷工艺可以明显增大防渗墙厚度，为确保防渗效果，确定采用摆喷方案，将摆角由15o调整为25o，水压33～36MPa、气压0.6MPa、浆压0.15MPa、提升速度8cm/min。
4防渗加固效果
贤村水库除险加固工程于2009年2月开工建设，2010年12月通过竣工验收，通过采用高喷板墙结合土工膜除险加固后，消除了大坝坝后渗水明流和渗透安全隐患，工程除险加固后近10年来未出现任何质量问题，防渗加固效果良好。
5结语
高压喷射灌浆和复合土工膜防渗加固技术均具有适用范围广、设备简单、功效高、价格低廉等优点，在贤村水库除险加固工程中，根据工程特点，采用坝坡铺设复合土工膜与坝脚高喷灌浆防渗板墙相结合的防渗措施，通过现场试验优化高压喷射灌浆施工工艺及参数，确保了防渗加固效果，可为类似中小水库除险加固提供参考。
参考文献：
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