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京山市石龍水庫(kù)大壩防滲加固設(shè)計(jì)分析

文檔作者：婁永和 1袁陳飛揚(yáng) 2袁楊紅梅 3 文檔來(lái)源： 1.湖北金華禹工程咨詢有限公司 2.荊門市水利勘察設(shè)計(jì)院 3.荊門市水利科學(xué)研究所		更新日期： 2026年06月16日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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LOW CARBON WORLD 2021/10
京山市石龍水庫(kù)大壩防滲加固設(shè)計(jì)分析
婁永和 1袁陳飛揚(yáng) 2袁楊紅梅 3
（1.湖北金華禹工程咨詢有限公司，湖北 荊門 448000；2.荊門市水利勘察設(shè)計(jì)院，湖北 荊門 448000；
3.荊門市水利科學(xué)研究所，湖北 荊門 448000）
【摘 要】我國(guó)水庫(kù)多修建于 20 世紀(jì)六七十年代袁受歷史原因及其他多種因素影響袁很大一部分工程防洪標(biāo)準(zhǔn)低袁施工質(zhì)量較
差袁到 20 世紀(jì)末很多水庫(kù)成為病險(xiǎn)水庫(kù)遙 這些水庫(kù)工程都直接關(guān)系廣大人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展袁需要及早除
險(xiǎn)加固遙 為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)袁進(jìn)一步加快除險(xiǎn)加固進(jìn)度袁在科研單位堯大專院校堯設(shè)計(jì)堯施工和管理單位的相互配合下袁已創(chuàng)造豐富的
技術(shù)經(jīng)驗(yàn)遙 本文結(jié)合石龍水庫(kù)除險(xiǎn)加固大壩防滲處理設(shè)計(jì)實(shí)例袁進(jìn)行計(jì)算袁對(duì)一座水庫(kù)大壩防滲的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析袁并提出
解決水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固工程的方法遙
【關(guān)鍵詞】水庫(kù)曰大壩曰防滲加固設(shè)計(jì)曰分析
【中圖分類號(hào)】TV697.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-2066（2021）10-0036-02
1 工程概況
石龍水庫(kù)樞紐工程位于湖北省京山市石龍鎮(zhèn)，大壩攔截
天門河水系司馬河來(lái)水，大壩距京山市區(qū) 33 km。水庫(kù)集雨面
積 132.5 km2，總庫(kù)容 7807 萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)灌溉面積 10.86 萬(wàn)畝，
是一座以灌溉為主，兼有防洪、供水、發(fā)電等綜合效益的中型
水庫(kù)工程。
石龍水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、灌溉兼發(fā)電輸水管等
主要建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂最低高程70.10 m，
防浪墻頂最低高程 71.40 m，最大壩高27.13 m，壩頂寬 8.0 m，
壩頂長(zhǎng) 568 m。水庫(kù)正常蓄水位64.95 m。
該水庫(kù)樞紐工程于 1953 年 11 月動(dòng)工興建，1955 年 4 月
建成并蓄水運(yùn)用。水庫(kù)經(jīng)過(guò)五十多年的運(yùn)行，水庫(kù)樞紐工程老
化損壞嚴(yán)重，2007 年 3 月，湖北省水利廳對(duì)石龍水庫(kù)大壩安
全鑒定報(bào)告進(jìn)行審定，結(jié)論為三類壩；水利部大壩安全管理中
心于 2007 年 9 月以“壩函〔2007〕2139 號(hào)”文同意三類壩的鑒
定結(jié)論。
2 存在問(wèn)題
石龍水庫(kù) 1955 年正式投入運(yùn)行以來(lái)，在防洪、灌溉、供水
和發(fā)電等方面發(fā)揮巨大的工程效益，特別是在防洪方面，起到
不可替代的作用。但是，由于歷史條件限制，水庫(kù)工程存在較
大的安全隱患。大壩防滲方面存在的主要問(wèn)題：大壩清基不徹
底，壩體施工質(zhì)量差，壓實(shí)度不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，下游壩坡
散浸嚴(yán)重。根據(jù)地質(zhì)勘探查明，大壩滲透主要表現(xiàn)為壩體散浸
和河床段壩體與壩基接觸帶滲漏，壩體散浸總體分布在高程
52.70耀54.70 m 上，主要表現(xiàn)為壩坡表面濕潤(rùn)、飽水、局部濕
陷、草皮茂盛等現(xiàn)象。散浸已使壩體局部產(chǎn)生積水。為保證大
壩的安全，此次擬對(duì)大壩壩體進(jìn)行防滲加固處理。
3 防滲加固處理措施
3.1 方案比選
按目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平，對(duì)此類大壩進(jìn)行防滲加固處理，
有多種方案進(jìn)行比選，此處擬選混凝土防滲墻、高壓旋噴灌漿
和劈裂灌漿三種方案進(jìn)行比較。
3.1.1 方案 1院混凝土防滲墻
混凝土防滲墻是利用專用的造孔機(jī)械設(shè)備營(yíng)造槽孔、泥
漿護(hù)壁，用導(dǎo)管在注滿泥漿的槽孔中澆筑混凝土并更換出泥
漿，筑成墻體。
方案布置：自大壩壩頂沿軸線方向在壩頂偏上游布置普通
混凝土防滲墻，左右接大壩兩岸壩肩，底部深入基巖 1 m，以控
制壩體和壩基滲流，降低壩體浸潤(rùn)線，防止壩體產(chǎn)生滲透破壞。
防滲墻底部深入基巖 1 m，頂部高程為70.10 m，最大深
度28.13 m，布置范圍整個(gè)壩段。
3.1.2 方案 2院高壓旋噴灌漿
高壓旋噴灌漿采用鉆機(jī)造孔，把帶有噴頭的灌漿管下至
土層的預(yù)定深度，以高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)，形成
噴射流切割土體。切割下來(lái)的部分土體顆粒順?biāo)髅俺隹卓冢?
其余部分與漿液混合攪拌，在土體中形成凝結(jié)體，凝結(jié)體的密
度、強(qiáng)度和抗?jié)B性能高于原地層土體，從而達(dá)到防滲的作用。
方案布置：自大壩壩頂順軸線方向在壩體中間布置高壓
噴射防滲體，左右接大壩兩岸壩肩，底部深入基巖 1 m。灌漿
孔布置單排，孔距：1.0 m，分兩序施工。噴射漿液采用水泥漿，
要求墻體厚度不小于 30 cm。
布置范圍：整個(gè)壩段，灌漿底部深入基巖 1 m，最大深度
28.13 m，單排布置于壩軸線上，分兩序施工。
3.1.3 方案 3院劈裂灌漿
劈裂灌漿是運(yùn)用壩體應(yīng)力分布規(guī)律，用一定的灌漿壓力，
將壩體沿壩軸線方向（小主應(yīng)力面）劈裂，同時(shí)灌注一定配比
的漿液，形成鉛直連續(xù)的防滲帷幕，堵塞與劈裂縫連通的洞
穴、裂縫或切斷軟弱層，以提高壩體的防滲能力。同時(shí)，通過(guò)漿
壩互壓和濕陷作用使把體應(yīng)力得到調(diào)整，提高壩體變形穩(wěn)定性。
方案布置：自大壩壩頂順軸線方向在壩體中間布置劈裂
灌漿防滲體，左右接大壩兩岸壩肩，底部深入基巖 1 m。最大
深度28.13 m，雙排布置于壩軸線上，排距 1 m，每排孔分兩序
施工，玉序孔孔距 8 m，域序孔孔距 4 m。
以上三種加固處理方案在技術(shù)上均可滿足壩體、壩基防
滲要求，三種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案1適用于各種土層，性能可
低碳技術(shù)
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靠，施工工藝簡(jiǎn)單，壩體、壩基一次成墻，防滲性能有保證，耐久
性好。但施工場(chǎng)地要求高，成本較高。施工進(jìn)度較慢；方案2施
工場(chǎng)地要求低，成本較方案1低。壩體、壩基一次成墻。但處理
壩體黏土吃漿量較小，防滲體結(jié)合壩基一起處理，最大深度達(dá)
28.13 m，施工工藝比較復(fù)雜。方案3施工場(chǎng)地便利，設(shè)備簡(jiǎn)單，投
資在三個(gè)方案中最低。但防滲體最大深度達(dá) 28.13 m，施工工藝
復(fù)雜，每孔需復(fù)灌 5 次以上，受泥漿固結(jié)的影響，復(fù)灌間隔時(shí)
間不少于 3 d，工期較長(zhǎng)，泥漿固結(jié)硬化難以控制。
鑒于方案 2 和方案 3 均要求在實(shí)施帷幕灌漿時(shí)，嚴(yán)格控
制施工鉆孔精度，確保帷幕鉆孔不偏離已形成的防滲體軸線，
否則，可能會(huì)造成帷幕與壩體防滲體系不連貫、不完整，從而
影響防滲效果；并且壩體黏土填筑質(zhì)量差，性狀不均一，高壓
噴射灌漿墻體性質(zhì)不均一，劈裂灌漿也容易轉(zhuǎn)向而不能形成
連續(xù)墻體，防滲效果得不到保證。經(jīng)綜合比較，推薦方案 1 混
凝土防滲墻方案。
3.2 混凝土防滲墻設(shè)計(jì)
3.2.1 方案布置
大壩防滲采用普通混凝土防滲墻，自大壩壩頂沿軸線方
向在壩頂偏上游布置普通混凝土防滲墻，左右接大壩兩岸壩
肩，底部深入基巖 1 m，以控制壩體和壩基滲流，降低壩體浸
潤(rùn)線，防止壩體產(chǎn)生滲透破壞。
防滲墻底部深入基巖 1 m，頂部高程為70.10 m，最大深
度28.13 m，布置范圍整個(gè)壩段。
3.2.2 方案設(shè)計(jì)
防滲墻厚度 D 按式（1）計(jì)算：
D逸H/[J] （1）
式中：H-防滲墻作用水頭；[J]-防滲墻容許水力比降，取普通
混凝土容許比降為 80。
經(jīng)計(jì)算，確定混凝土防滲墻厚度為 35 cm，與右壩肩帷幕
灌漿連接段 50 m范圍內(nèi)防滲墻厚度取 60 cm。防滲墻采用
普通混凝土墻體，漿液配合比建議值如下：水泥摻量不小于
300 kg/m3，水灰比為 0.65 左右。其物理力學(xué)指標(biāo)要求如下：
抗壓強(qiáng)度：R28逸5.0 MPa，初凝時(shí)間不小于 6 h，終凝時(shí)間
不大于 24 h。
允許滲透比降：[J]>80
防滲墻底部深入基巖 1 m，頂部高程為70.10 m，最大深
度28.13 m，布置范圍整個(gè)壩段。
混凝土防滲墻施工要求場(chǎng)地最小寬度為 12~14 m，而現(xiàn)
狀壩頂寬度為 8 m，不能滿足施工要求。施工時(shí)可適當(dāng)降低壩
高（將壩頂挖至 69.83 m），相應(yīng)壩頂寬可達(dá) 10.5 m。另外施工
時(shí)可在上游坡面鋪墊袋裝土，將壩頂寬度增至 13 m，以滿足
施工要求。在防滲墻施工前，需先沿防滲墻軸線修筑導(dǎo)墻，導(dǎo)
墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倒“L”型，墻面間距 1.2 m，墻厚
0.25 m，高1.5 m，導(dǎo)墻頂部應(yīng)保持水平，并高于地面 0.1 m。
對(duì)于輸水管與防滲墻連接部位，擬采用高壓旋噴灌漿法處
理，處理范圍為管身部位向外延伸2 m，高程自管底至52.63 m，
高壓旋噴混凝土處理部位左、右以及上部與普通混凝土墻相
接。高壓旋噴灌漿處理完畢后再進(jìn)行普通混凝土防滲墻的施
工，防滲墻與高壓旋噴灌漿體重疊長(zhǎng)度不小于 0.5 m。有關(guān)射
擊參數(shù)如下：
噴射注降方法：三重管旋噴法
水壓力：逸35 MPa，流量 75 L/min
氣壓力：0.8 MPa，風(fēng)量 1.0 m3/min
漿流壓力：0.3耀0.5 MPa，流量 80 L/min
水灰比：0.6耀0.8
提升速度：8耀10 cm/min
旋轉(zhuǎn)速度：逸10 r/min
3.3 混凝土防滲墻施工
防滲墻設(shè)計(jì)厚度 35~60 cm，墻體最大深度 28.13 m，墻體
材料為混凝土，采用抓斗開(kāi)挖槽體分序施工，將防滲墻分成相
間隔的一、二期槽孔，先開(kāi)挖一期槽孔，再施工二期槽孔。單元
槽段長(zhǎng)度按施工條件確定，一般為 5耀8 m。
施工程序：防滲墻平臺(tái)開(kāi)挖、平整，抓斗式成槽機(jī)造孔（兩
鉆一抓成孔法）成槽，泥漿固壁，混凝土澆筑。
抓斗式成槽施工工藝：淤做好施工準(zhǔn)備后，用沖擊鉆或回
轉(zhuǎn)鉆完成主孔，并要保證主孔的垂直度符合要求；于主孔的間
距應(yīng)小于或等于液壓抓斗的有效抓取長(zhǎng)度；盂主孔完成后，用
液壓抓斗取副孔成槽。
澆筑混凝土用泥漿下直升導(dǎo)管法，必須連續(xù)澆筑，槽孔內(nèi)
混凝土速度以不小于 2 m/h，不大于 4 m/h 為宜，并連續(xù)上升
至施工平臺(tái)高程頂面。
4 結(jié)語(yǔ)
本文提到的水庫(kù)大壩的防滲處理措施已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)
際工程，并且取得明顯效果。石龍水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)除險(xiǎn)加固后，
提高大壩的防洪能力，很好地解決了壩體、壩基和繞壩的滲漏
問(wèn)題，而且溢洪道經(jīng)過(guò)加固整治后，很好地解決了泄洪的問(wèn)
題，并且經(jīng)受洪水的考驗(yàn)，這些效果證明了所采用的除險(xiǎn)加固
措施是有效的，因此石龍水庫(kù)大壩所采取的工程措施也是可
行的。
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收稿日期院2021-09-10
作者簡(jiǎn)介院婁永和（1968—），男，漢族，湖北鐘祥人，碩士研究
生，高級(jí)工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)咨詢監(jiān)理工作。
低碳技術(shù)
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