淺議堤壩灌漿防滲加固技術(shù)

包禮海

摘要:文章闡述了堤壩發(fā)展概況及運(yùn)行現(xiàn)狀,以及現(xiàn)有堤壩防滲技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。對(duì)劈裂灌漿加固處理方案,對(duì)防滲帷幕設(shè)計(jì)、灌漿施工組織設(shè)計(jì)、灌漿期出現(xiàn)問(wèn)題的處理措施以及灌漿過(guò)程中的監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞:堤壩防修;劈裂灌漿;帷幕設(shè)計(jì);加固技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TV641文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0141-02

我國(guó)有許多大壩和堤防需要進(jìn)行防滲處理。每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。在工程實(shí)際中,根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù),以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的,這是在當(dāng)前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。盡管新技術(shù)、新材料不斷發(fā)展,可是在基礎(chǔ)處理及大壩防滲、補(bǔ)強(qiáng)等工程中,劈裂灌漿仍然在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上保持著較為重要的地位。

一、堤壩病害

土石壩以其取材方便、適應(yīng)性強(qiáng)、施工靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而在當(dāng)今世界中得到廣泛的應(yīng)用。因其主要有壩址附近的土石料填筑而成,故又稱“當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?。根?jù)壩體所用材料的不同,又可分為土壩和堆石壩。

(一)國(guó)內(nèi)外土石壩事故

土石壩成為水利蓄水工程中一種重要和較普遍的壩型,是因?yàn)橥潦瘔尉哂幸韵氯矫嫣攸c(diǎn):一是壩型適應(yīng)條件廣,包括不良地基情況下,均可填筑土石壩;其二可就地取材,減少鋼筋、水泥等建筑材料的運(yùn)輸,成本低;第三,易于機(jī)械化施工,施工工期短,易于導(dǎo)流,壩體易于抗震,經(jīng)濟(jì)效益較佳。

由于種種原因,有不少水庫(kù)存在著不同程度的隱患,成為病險(xiǎn)水庫(kù),不僅影響了工程效益的充分發(fā)揮,有的甚至造成了垮壩的事故,給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的損失。

(二)堤壩滲漏分析

與其它建筑物不同,壩的建筑除了要考慮地基變形和穩(wěn)定等一般性問(wèn)題以外,還要特別考慮水的滲漏問(wèn)題。大壩滲漏帶來(lái)的不僅僅是經(jīng)濟(jì)損失,它對(duì)大壩的安全還會(huì)造成影響。以往的經(jīng)驗(yàn)表面,許多壩的破壞,往往不是因壩本身和地基的強(qiáng)度不夠,而是由于地基巖土沒(méi)有抵住水的作用。

壩基及兩岸山體滲漏的原因有兩個(gè):(1)水庫(kù)蓄水形成的巨大水頭壓力;(2)存在著過(guò)水通道。滲漏量的多少,與水頭的高低和通道的大小兩因素成正向依從關(guān)系。

實(shí)踐表明,凡在裂縫中產(chǎn)生較大滲漏的,一般都具有以下條件:這些裂縫都與水庫(kù)內(nèi)外相連通,而且具有一定的開(kāi)度。那些不與水庫(kù)和外界連通的,已被充填得很密實(shí)的裂隙或溶洞,不會(huì)形成嚴(yán)重的漏水。

因此,在分析判斷壩基和岸邊能否產(chǎn)生嚴(yán)重漏水時(shí)(小的滲漏不可避免),不但要查明壩區(qū)巖石內(nèi)是否存在斷層、裂隙、溶蝕等,還要查明其產(chǎn)狀及充填情況。在詳細(xì)調(diào)查、勘探的基礎(chǔ)上,最后應(yīng)盡可能地將壩址選在工程地質(zhì)問(wèn)題最少而又滲水量小的地段上。事實(shí)上,這只是相對(duì)概念,大多數(shù)壩址選擇,地質(zhì)條件都不同程度上存在著地質(zhì)缺陷,尤其在近一段時(shí)期的病險(xiǎn)庫(kù)處理工程,絕大多數(shù)是處理由于地質(zhì)缺陷引起的壩基滲漏問(wèn)題。

二、堤壩防滲處理

(一)堤壩防滲處理原則和主要處理方法

針對(duì)上述幾種情況,我國(guó)防滲一般采用灌漿或防滲墻措施來(lái)處理滲透或降低浸潤(rùn)線,采用防滑樁或壓重等措施來(lái)提高抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)?；碌奶幚肀容^復(fù)雜,要從滑坡的起因上解決問(wèn)題。最好的途徑是降低壩體浸潤(rùn)線或提高土體強(qiáng)度指標(biāo)。近些年來(lái),隨著土工合成材料的發(fā)展,用土工膜或復(fù)合土工膜防滲和用加筋材料提高土體穩(wěn)定性得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”,下游“導(dǎo)、減、排”的原則。所謂鋪、截、堵就是修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿等以減小滲漏量;導(dǎo)、減、排是修建導(dǎo)滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚(yáng)壓力。

為解決某些病險(xiǎn)堤壩的除險(xiǎn)加固問(wèn)題,新中國(guó)成立以來(lái),尤其自1980年初以來(lái),我國(guó)研究和引進(jìn)了十幾種堤壩防滲加固新技術(shù),其中有的技術(shù)屬于我國(guó)獨(dú)創(chuàng),有的技術(shù)己達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。這使我國(guó)在堤壩防滲加固技術(shù)方面,由20世紀(jì)70年代末以前單一的引進(jìn)混凝土連續(xù)墻技術(shù)發(fā)展為適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的技術(shù)配套體系。這些技術(shù)包括了對(duì)土壩壩體、壩下覆蓋層、接觸帶和喀斯特質(zhì)的防滲加固,面板堆石壩的防滲加固,以及近年實(shí)施的利用綜合技術(shù)處理病險(xiǎn)堤壩隱患等技術(shù)。

(二)堤壩灌漿防滲的幾種方法

1.劈裂式帷幕灌漿法。所謂劈裂式帷幕灌漿,主要用于加固堤身,防止堤身滲漏。其方法是根據(jù)堤壩曲直不同情況,用淺孔輕便鉆機(jī)或更簡(jiǎn)單的鉆具,分別采用梅花形布孔和直線布孔方式,沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1. 5 m 處鉆孔,一般孔距3 m ,孔深根據(jù)堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過(guò)堤身鉆入基礎(chǔ)1～2 m 為宜。灌漿時(shí)由下而上,少灌多復(fù);泥漿由稀到稠,循序漸進(jìn);壓力由大到小,靈活掌握。這樣,可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問(wèn)題,使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕,達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。

2.高壓填充式灌漿法。高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎(chǔ)灌漿,亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎(chǔ)灌漿時(shí),須用50 m 工程鉆機(jī)在需灌的堤段從堤頂鉆孔,孔距1. 5～2. 0 m ,孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過(guò)砂層進(jìn)入礫石層2 m 左右為宜。灌漿時(shí)壓力一般為127. 40～166. 60 kPa ,套管下到填土層保證堤身干燥,基礎(chǔ)部分砂礫層灌入水泥漿,然后逐步提升到土層,以黃泥漿封孔。這種灌漿法主要用于治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時(shí),灌漿用30 型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周?chē)伎坠嗳肽酀{,形成包圍圈,然后進(jìn)行填充,則填滿為止。

3.低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U(xiǎn)堵塞管涌,它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況(即粘土層或砂礫層)分別采用30 型鉆機(jī)或50 型鉆機(jī)鉆孔,然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì)(如黃豆、大米),再以小于49kPa 的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌?jī)?nèi)阻力,減慢管涌?jī)?nèi)水流速度,防止水泥漿隨水流出;加入速凝劑,水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。

三、結(jié)語(yǔ)

目前,我國(guó)研究出了許多堤壩防滲新技術(shù)。每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。在工程實(shí)際中,根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù),以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的,這是在當(dāng)前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。盡管新技術(shù)、新材料不斷發(fā)展,可是在基礎(chǔ)處理及大壩防滲、補(bǔ)強(qiáng)等工程中,劈裂灌漿仍然在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上保持著較為重要的地位,劈裂灌漿技術(shù)具有不需要開(kāi)挖地基、可灌性、可控性好,連接可靠、施工場(chǎng)地的要求不高等優(yōu)點(diǎn),其施工工法理論己比較成熟,相對(duì)來(lái)講應(yīng)用比較廣泛。在堤壩建筑物防滲補(bǔ)強(qiáng)方面,劈裂灌漿技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。

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