021《水库大坝除险加固设计导则》学习笔记(五)——4章土石坝

《水库大坝除险加固设计导则》SL/T877-2026于2026年6月开始实施，其针对所有工程等级的水库大坝除险加固设计。设计导则主要是对加固设计的原则和方向做了规定，主要涉及到土石坝，刚性坝体，泄水、输水建筑物，过鱼、通航建筑物，近坝库岸，机电金，信息化等方面做了规定。

四、4 土石坝除险加固

（三）坝体加固

4、4.3.5~4.3.6条是沥青砼面板或心墙堆石坝整治的规定。

对于薄心墙的结构，产生渗漏是很难准确确定位的，并且薄壁结构，又不宜对自身进行修补，因此整治建议是在上游侧灌浆或重建防渗结构。

（1）上游侧灌浆

上游侧灌浆主要的施工难题是上游过渡料区很薄，浆液极易穿透过渡区进入堆石区，导致吃浆量大。并且过渡区又易垮孔，成孔难度高。规范列举了广东阳江核电平堤水库大坝的渗漏处置案例。通过该案例可以了解一下套阀管法在大孔隙地层控制灌浆的方法。

平堤水库实例

（1）基本情况

阳江核电平堤水库位于广东省阳江市阳东区东平镇与台山市北陡镇两行政区交界处的响水河上，是一座以向阳江核电站生产、生活供水为主，兼顾地方供水的中型水库。水库集雨面积为15.35km²，总库容为2572.43万m³，属于Ⅲ等中型水利水电工程，考虑核电专用水库的重要性，工程等别提高为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级；水库正常蓄水位为46.82m，设计洪水位(P=1%)为49.38m，校核洪水位(P=0.05%)为50.32m。水库枢纽主要由大坝、溢洪道、输水隧洞等建筑物组成。大坝为沥青砼心墙堆石坝，坝长为395m，坝顶宽为8m，坝顶高程为51.0m，防浪墙顶高程为52.0m，最大坝高为43.4m；上、下游坝坡采用干砌块石护坡，大坝轴线处为沥青砼心墙，沥青砼心墙顶厚为0.5m，底厚为0.8m，心墙上、下游各设2层过渡层，厚为3.0m，过渡层粒径为30～150mm的碎石料，坝体表层由里及外分别为石渣、堆石及干砌石护坡，坝体填料为堆石料；坝基采用混凝土防渗墙，墙下接防渗帷幕，心墙与混凝土防渗墙采用钢筋混凝土基座相接。溢洪道位于水库大坝左岸500m的山梁垭口处，为开敞自由溢流式，堰顶高程为46.82m。输水隧洞位于大坝左岸原山体处，全长为306.71m，采用C25钢筋混凝土衬砌，内径为3.0m，出水口处设置闸阀室，控制向核电、台山、东平3用户分水。

工程于2004年12月开工建设，2007年3月建成并下闸蓄水。2007年5月首次发现坝体下游坝脚有部分水量流出，2008年6月当库水位蓄至正常蓄水位时，大坝渗漏量快速增大，2009年1月渗漏量达到600L/s。2010年1月库水位自45.29m开始下降，但渗漏量并没有随之减小，而是继续增大；2010年11月5日渗漏量增大至峰值为710.66L/s，而此时库水位仅为32.93m。

（2）整治措施

大坝渗漏处理前拟定了混凝土防渗墙和灌浆帷幕两个方案，通过技术与经济比较，最终确定在原心墙上游新增设一道完整帷幕以解决大坝渗漏问题。

大坝渗漏处理范围主要包括坝体和坝基两部分。

坝体渗漏处理主要是在上游侧布置过渡料层，长约300m的主要河床坝段范围内布置三排孔，两侧坝肩布置两排，其中河床坝段从上游至下游依次为F1排、F2排、F3排，排距分别为0.9m和1.0m，孔距1.0m，梅花型布孔。F1排、F2排深入强风化层不小于1.0m，F3排到达原混凝土基座以上0.3m，在F2排灌浆孔下布置帷幕灌浆，孔深按深入岩体透水率5Lu线以下5m控制。整个防渗轴线长约450m，灌浆量约63700m，最大灌浆深度约90m。

（3）灌浆方法

为选择施工工艺，基于排间分序和排内加密分序原则，在堆石体先进行了孔口封闭自上而下分段纯压式灌浆试验，浆液主要包括纯水泥浆液、稳定浆液和水泥膏浆，灌后可满足要求。考虑到堆石体内成孔困难、坝基覆盖层厚、孔口封闭自上而下分段灌浆工效低、浆液扩散难以控制等因素，最后选用套阀管法灌浆工艺。

套阀管法可一次成孔，钻孔和灌浆分开，工效高；灌浆在花管中实施，不塌孔，灌浆段易隔离；可自下而上或自上而下分段纯压式灌浆，也可对某段重复灌浆；可根据地层特点和工程需要，进行渗透性灌浆，也可劈裂和压密灌浆；不同段可选择不同浆液，灌注质量好，易形成可靠帷幕。

为提高处理工效和保证质量，对传统套阀管法工序进行了调整，主要工序为：跟管钻进一次成孔-孔内放置阀管—灌注套壳料待凝—起拔跟管—卡塞—开环—灌浆。

防渗灌浆工程施工完成以来，平堤水库水位长期保持在46.82m(正常蓄水位)以下运行，大坝渗漏量一般保持在10L/s以下。

以上引自：[1]杨文滨,袁明道,史永胜,等.阳江核电平堤水库大坝渗漏加固后效果分析[J].广东水利水电,2019,(11):5-8+15.

[2]李强,景锋,袁东.沥青混凝土心墙堆石坝渗漏探测与套阀管法控制性灌浆渗漏处理措施研究[J].中国建筑防水,2018,(18):28-31+40..

（2）重建防渗结构

主要在上游侧新建混凝土防渗墙。主要做法采用柔性或刚性（纵向增强体）砼防渗结构。四川大竹河水库是对四川水利建设影响较大的一个工程，其可进一步探讨处较多。该工程采用上游新建混凝土防渗墙的方案

大竹河水库实例

（1）基本情况

大竹河水库位于四川攀枝花市仁和区总发乡板桥村，坝址以上集雨面积444.56km2，总库容1128.9万m3，是一座以灌溉为主，兼顾灌区乡镇人畜饮水、攀枝花市城区应急备用水源，以及下游防洪等综合利用的中型水利工程。水库正常蓄水位1215.0m，校核洪水位1216.59m。枢纽工程由大坝、溢洪道、放空洞(导流洞)、放水洞等建筑物组成。大坝为沥青混凝土心墙石渣坝，最大坝高61.0m，坝顶高程1217.0m，坝顶长206m，宽8.0m。大坝防渗系统由坝体碾压沥青混凝土心墙及其坝基灌浆帷幕组成，碾压沥青混凝土心墙为直墙式，心墙厚40～70cm，心墙底部通过混凝土齿槽与坝基石英闪长岩相接，以下采用单排帷幕防渗，向下深入相对不透水层(q≤5Lu)5m。

沥青混凝土心墙上、下游侧各设2m厚过渡料，过渡料设计最大粒径不大于80mm，小于5mm粒径含量宜为25%～40%，小于0.075mm粒径含量不宜超过5%，施工时掺入25%～30%石英闪长岩风化砂以满足级配要求。上、下游坝壳填筑料主要为风化石英砂，大坝填筑料质量复核成果表明:大坝下游坝壳填筑料小于5mm的含量为85%～92%，现场实测渗透系数为8.1×10^－4～5.5×10^－6cm/s，渗透系数严重偏小，且透水性不均一。

大竹河水库工程于2009年12月开工，2011年7月大坝填筑完成，10月水库试蓄水。蓄水至1202m水位时观测发现大坝下游坝体浸润线较高，大坝渗流为16.9L/s。2013年9月19日水库蓄水至1212.19m，在大坝下游坝坡高程1182～1185m表面及右岸坡出现平行坝轴线的散浸带，随后散浸带逐渐扩大，并在局部形成流淌状，坝坡面渗水未汇至坝脚排水沟时量水堰可观测渗漏量为23.2L/s，采取紧急放水降低库水位后至9月23日，浸湿溢出带范围最终扩大至高程1177～1188m，浸湿面积达1403.6m2。

（2）整治方案

在坝体中成槽形成连续均匀的防渗墙体，墙体允许渗透比降达60～80。防渗效果及耐久性好，可靠性高，施工技术工艺成熟，质量、工期可控。

防渗墙与原沥青混凝土心墙平行布置于上游侧，轴线间距4.5m。经防渗墙混凝土允许渗透比降要求及使用年限分析计算，确定墙体厚度为80cm，初拟其他技术参数如下：立方体抗压强度Ｒ28≥10.0MPa，弹性模量E≤1.5×10⁴MPa，抗渗等级W8，渗透系数k≤1.0×10^－6cm/s。

坝基设单排帷幕灌浆，间距1.2m，采用墙体预埋φ110mm钢管、墙下基岩钻孔分Ⅲ序施工；左、右岸坝肩分别在防渗墙上游侧布置一排搭接帷幕，沿防渗墙轴线宽9.0m。基岩帷幕灌浆透水率不大于5Lu，帷幕灌浆底线深入基岩相对不透水层5Lu线以下5m。

考虑大坝下游坝壳料存在强弱透水分层，透水性极不均一，为疏通原沥青混凝土心墙下游过渡料竖向排水，进一步降低下游坝体浸润线高程。在沥青混凝土心墙轴线下游过渡层内设置一排竖向排水孔，孔距5m。排水孔采用套管跟进法施工，钻孔时禁止采用泥浆护壁，开孔孔径127mm，孔内设φ80PVC花管，PVC花管外部包裹土工布。拆除下游坝坡高程1164.22～1197.00m间原混凝土预制块护后增设反滤层，其上恢复原预制混凝土块护坡，反滤层为30cm厚粗砂及30cm厚碎石。

（3）治理效果

2015年1月水库蓄水至1208.2m时，测压管监测表明，下游坝壳中浸润线基本位于坝基底部，坝脚渗漏量为1.5L/s，渗漏处理效果显著。

以上引自：[1]位敏,周和清,章赢.大竹河水库沥青混凝土心墙坝渗漏处理[J].人民长江,2016,47(4):43-46+53.

5、4.3.7 坝体下游棱体排水、贴坡排水等排水设施失效时，可开挖翻修或在下游坝体增设导渗等措施。加固后的排水设施应满足反滤要求

个人认为这条是最重要的，尤其对于小型水库。很多工程可能问题就出在排水上，而并非防渗体系。盲目的灌浆，治标不治本，整治几年后，水压会继续击穿浆体薄墙。因此对于水库的病害分析，要全面、细致、精准。