高聚物注漿防滲墻在府廟水庫大壩防滲工程中的應(yīng)用

□陳 玲 □涂順華 □陳 鳴（信陽市水利勘測設(shè)計院）

1.引言

在大壩工程中，防滲技術(shù)的目的是隔斷大壩上、下游的水力聯(lián)系，降低壩體的滲透系數(shù)，通常是通過修建粘土心（斜）墻、水泥土防滲墻及灌漿等手段來實現(xiàn)這一目的。多年來，人們在大壩防滲工程上進行了不懈的探索，取得了許多出色的研究成果，具體體現(xiàn)在防滲技術(shù)和方法的應(yīng)用上。

高聚物注漿技術(shù)通過向地下注射高密度聚合物，利用其高膨脹、早強、防水、輕質(zhì)、環(huán)保等特點，達到填充脫空、防止?jié)B漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大體為兩類，即樹脂和硬化劑。兩類材料混合后即發(fā)生化學反應(yīng)，由液體變成泡沫狀固體，體積迅速膨脹。針對不同的工程修復需求，可調(diào)節(jié)各種技術(shù)參數(shù)（反應(yīng)時間、密度及膨脹率、強度等等），以達到更好的修復效果，達到防滲的目的。

2.工程概況

府廟水庫位于潢川縣來龍鄉(xiāng)府廟村，處在淮河支流潢河上。水庫控制流域面積5.51km2，總庫容135.2萬m3，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫。水庫于1964年12月基本建成，主要建筑物由大壩、溢洪道、輸水洞等組成。防洪標準采用20年一遇洪水設(shè)計，100年一遇洪水校核。校核水位45.40m，最大庫容135.2萬m3。水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂長920 m，壩頂高程為45.45～47.00m，最大壩高6.4m，壩頂寬5.0～9.5m。

水庫興建時，建筑材料缺乏，加之群眾性施工，施工質(zhì)量差，又經(jīng)過40多年的運行，大壩壩體滲漏，大壩與壩基接觸滲漏。為了確保水庫的安全運行，充分發(fā)揮水庫工程效益，需對該水庫大壩進行防滲加固。

3.存在的滲漏問題

壩體存在的問題主要為填筑質(zhì)量問題。水庫運行期間觀察結(jié)果表明：高水位時（44.60m以上）樁號0+100～0+650、下游坡高程在42.10m以下至壩腳段，滲漏嚴重，并伴有散浸現(xiàn)象，壩腳局部沼澤化。據(jù)調(diào)查及勘察資料揭示，壩體填筑主要為低液限粘土，黃褐色,黃色,灰褐色,灰色,濕，土呈可塑狀,填筑不均，夾灰色耕植土，填土較雜亂。標準貫入試驗5～6擊不等,干密度試驗8組，范圍值 1.46～1.65g/cm3，其中 ρd≥1.64g/cm3的 2組，占25%。干密度ρd<1.64g/cm3的6組，占75%，水庫大壩壩體填筑質(zhì)量較差，由于填筑質(zhì)量差而引起上游壩坡塌陷、壩體滲漏等現(xiàn)象。經(jīng)鉆孔注水試驗顯示，壩體滲透系數(shù)K=5.33×10-5～4.86×10-4cm/s，呈弱～中等透水性。

大壩壩基由抗?jié)B透性能較好的低液限粘土（Q3al-pl）組成。土層厚度較大，分布區(qū)域廣，呈黃色～棕黃色，稍濕，土的狀態(tài)硬塑狀態(tài)，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，斷面上有灰色網(wǎng)紋，承載力特征值fak＝250kPa。經(jīng)鉆孔注水試驗知，壩基滲透系數(shù)10-6～10-7cm/s，屬微透水～極微透水層。壩體填筑前曾進行過清基，并沿壩基縱向開挖有截滲槽，但壩基施工時壩基截滲槽結(jié)合較差，河槽段清基不徹底，汛季庫水位高時，沿壩外坡腳滲漏，下游壩腳處常年滲水，因此該大壩存在接觸滲漏問題。

4.大壩滲漏處理方案比選

針對大壩壩體滲漏及大壩與壩基接觸滲漏采用以下3種處理方案進行比較：方案一：大壩劈裂粘土灌漿；方案二：水泥土深層攪拌樁防滲墻；方案三：高聚物注漿防滲墻防滲。

經(jīng)比較可知：

劈裂灌漿技術(shù)主要適合于處理存在壓實質(zhì)量差或有裂縫、洞穴、水平夾砂層等隱患的土壩和結(jié)構(gòu)性較強的粉細砂或土砂夾層透水地基；水泥土深層攪拌樁防滲墻是由混凝土灌注樁搭接而形成連續(xù)密實的混凝土墻體。由于混凝土防滲墻是隱蔽工程，該壩壩頂工作面又較為狹窄，其成墻的斜度及厚度很難保證，該方案在流砂、淤泥、砂卵石層等其它工藝難以處理的地層中，優(yōu)勢較為明顯；高聚物注漿防滲墻有高膨脹、早強、防水、輕質(zhì)、環(huán)保等特點，針對不同的工程修復需求，可調(diào)節(jié)各種技術(shù)參數(shù)（反應(yīng)時間、密度及膨脹率、強度等等）。

故選定了高聚物注漿防滲墻方案對府廟水庫進行大壩防滲處理。

5.高聚物注漿防滲墻設(shè)計

5.1 基本原理及技術(shù)特點

高聚物注漿技術(shù)通過向地下注射高密度聚合物，利用其高膨脹、早強、防水、輕質(zhì)、環(huán)保等特點，達到填充脫空、防止?jié)B漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大體為兩類，即樹脂和硬化劑。兩類材料混合后即發(fā)生化學反應(yīng)，由液體變成泡沫狀固體，體積迅速膨脹。針對不同的工程修復需求，可調(diào)節(jié)各種技術(shù)參數(shù)（反應(yīng)時間、密度及膨脹率、強度等等），以達到更好的修復效果。主要技術(shù)特點如下：

高膨脹性：在空氣中形成的泡沫狀固體體積可達液體體積的20倍以上；早強：一般15min可達到90%以上的強度，并且具有較好彈性；不需要養(yǎng)生，有利于工程搶險；防水：形成的泡沫狀固體為閉孔材料，防水性能優(yōu)良；輕質(zhì)：材料膨脹固化后，其自重一般不到同體積水泥漿的10%，極大地減少了自重對地基的附加荷載；耐久：材料壽命可達數(shù)十年；環(huán)保：對環(huán)境無污染，適用于水下工程搶修；易控：整個施工過程在監(jiān)控下完成，注漿壓力、溫度及注漿量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。

5.2 施工設(shè)備

成孔設(shè)備采用液壓靜力觸探車，探頭采用特制的劈裂探頭。

5.3 孔距

注漿孔沿壩軸線布設(shè)，注漿孔劈裂方向與壩軸線夾角取10～15°。

5.4 注漿效果

漿液能夠沿預(yù)設(shè)的劈裂縫向外擴展，形成直立的高聚物薄片體，中間厚，周圍薄，厚度約為0.5～2.5cm。

5.5 工程設(shè)計

高聚物注漿防滲墻布置在壩軸線處，處理范圍為樁號0+080～0+670段，全長590m，墻底深入壩基低液限粘土層1.0m，墻頂高程為45.60m。

施工成孔設(shè)備采用液壓靜力觸探車，探頭采用特制的劈裂探頭，注漿孔沿壩軸線布設(shè)，注漿孔劈裂方向與壩軸線夾角α取10～15°。

6.結(jié)論

府廟水庫經(jīng)過高聚物注漿防滲墻處理后，庫水庫達到正常蓄水位時，經(jīng)檢測數(shù)據(jù)表明未發(fā)現(xiàn)滲漏情況，說明府廟水庫高聚物注漿防滲墻處理效果明顯，滿足了設(shè)計要求。