淺談小二型水庫(kù)除險(xiǎn)加固大壩防滲處理

摘要：本文首先簡(jiǎn)潔性地介紹了對(duì)小二型水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固大壩防滲處理的重要意義;其次選擇具體案例進(jìn)行分析，提出了四種典型常用的防滲處理方法，即：深層攪拌樁法、液壓抓斗開槽建墻法、高壓噴射灌漿法、劈裂灌漿法;最后結(jié)合大壩實(shí)際，選用深層攪拌樁法對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理。

關(guān)鍵詞：小二型水庫(kù);除險(xiǎn)加固;大壩;防滲處理

水庫(kù)大壩的安全牽涉到廣大人民群眾切身利益，既是人民關(guān)注的問題，又是國(guó)家水利事業(yè)的重要工作內(nèi)容。在“十一五”時(shí)期，國(guó)家就提出要基本解決水庫(kù)病險(xiǎn)的問題，對(duì)此，中央有關(guān)部門加大了對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的投入力度。然而，由于小二型水庫(kù)數(shù)量眾多，依照分級(jí)管理原則，對(duì)小二型水庫(kù)除險(xiǎn)加固主要由市縣一級(jí)來管理，久而久之造成其大壩防滲透處理的投入力度比較薄弱。在小二型水庫(kù)實(shí)際運(yùn)用中，其主要起到防洪和灌溉的作用，因此，對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固大壩防滲處理，可以在保障人民財(cái)產(chǎn)免遭洪水侵害、服務(wù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉等方面具有重要意義。

1"案例概述

某水庫(kù)是一座以灌溉，防洪為主的小二型水庫(kù)，水庫(kù)大壩控制流域積雨面積約為3.13km2，總庫(kù)容在48.87萬m3，最大壩高為7m，壩長(zhǎng)1160m，壩型為均質(zhì)土壩，建造于上世紀(jì)七十年代。水庫(kù)壩址位于云鶴鎮(zhèn)西側(cè)谷堆山腳下，屬于高原山間沖積平原堆積地貌，周圍均為殘坡積、沖湖積地層覆蓋。壩基為第四系全新統(tǒng)沖湖積層由粉土夾礫砂組成，壩體上壩土料土質(zhì)混雜，級(jí)配不連續(xù)，壩土分層明顯。由于受到當(dāng)時(shí)建造設(shè)備及技術(shù)的限制，大壩的建造質(zhì)量相對(duì)較差，其存在的主要問題有：一是，大壩的清基處理不徹底，沒有開挖截水槽，致使水庫(kù)蓄水當(dāng)年壩基和接合部位就有滲漏問題的出現(xiàn);二是，水庫(kù)壩體的填筑其土質(zhì)與碾壓質(zhì)量都較差，水庫(kù)運(yùn)行幾年就開始出現(xiàn)散浸及集中滲漏的問題，壩體滲漏嚴(yán)重、浸潤(rùn)線偏高。因此，亟需對(duì)此小二型水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲處理，有效控制壩體與壩基的滲漏，進(jìn)而恢復(fù)水庫(kù)大壩的正常運(yùn)行。

2"防滲處理方法介紹

小二型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的主要目的就是消除水庫(kù)所遇到的危險(xiǎn)情況。對(duì)于解決其大壩存在的滲漏問題，應(yīng)視大壩實(shí)際的具體情況而定，進(jìn)而采用合理、有效的防滲漏方案。筆者就上述所提出的主要問題，介紹三種典型的防滲處理方法，以供選擇。

2.1"深層攪拌樁法

2.1.1"基本原理

深層攪拌樁法是運(yùn)用水泥來作固化劑，經(jīng)過深層攪拌，就地將水泥和軟土拌勻，通過兩者一些列的物理與化學(xué)反應(yīng)，使得水泥與軟土結(jié)成一定強(qiáng)度的水泥加固土體，這就是深層攪拌樁。其能增強(qiáng)軟土地基的承載能力，降低沉降量，提高壩體邊坡的穩(wěn)定性能，可以作為高填方地基的基層、構(gòu)筑物的地基以及大面積的地基加固等。此外，因?yàn)榫哂辛己玫目節(jié)B性，可以作為深基抗結(jié)構(gòu)或防滲墻的隔水帷幕，進(jìn)而防止地下滲水。

2.1.2"施工方法與程序

在進(jìn)行深層攪拌樁法施工前，要明確好攪拌樁機(jī)械壓漿泵的灌注量、漿液經(jīng)過輸漿管達(dá)到攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間及設(shè)備的提升速度等相關(guān)參數(shù)，且要依照設(shè)計(jì)的要求通過成樁實(shí)驗(yàn)，明確攪拌樁配比等各方面的參數(shù)及工藝要求。為了確保樁端施工的質(zhì)量，當(dāng)漿液達(dá)到噴漿口時(shí)要在樁底標(biāo)高處至少停留30s以上，以保證漿液能夠完全達(dá)到樁端。其主要施工程序是：首先，做好攪拌設(shè)備的定位;其次預(yù)攪下沉;再次，制備水泥漿;四是，提升噴水泥漿;五是，反復(fù)噴漿攪拌;六是，關(guān)閉攪拌機(jī)，進(jìn)行清潔;最后，將攪拌設(shè)備移到下一個(gè)樁位。

2.1.3"優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍

深層攪拌樁法主要優(yōu)點(diǎn)有：其施工具有無振動(dòng)、無噪聲、工效高、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)。此方法適用范圍較廣，一般適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、粉土、粉質(zhì)粘土等軟土地基，目前在粉砂土地基中最大的施工深度可達(dá)19m。此外，利用該方法制作每延米長(zhǎng)水泥樁大約需75元，其中包括了包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)等。

2.2"液壓抓斗開槽建墻法

2.2.1"基本原理

液壓抓斗開槽建墻法是運(yùn)用經(jīng)改進(jìn)過的液壓抓斗構(gòu)成一系列的薄壁槽孔，且向通過施工構(gòu)成的槽孔內(nèi)灌注防滲漏材料，進(jìn)而形成具有連續(xù)性的防滲墻。一般情況下要先分序（如1序、2序等）施工形成槽孔，之后再澆筑混泥土，使之連成一體。

2.2.2"施工方法與程序

液壓抓斗開槽建墻法的施工是使用WY-300型號(hào)的液壓抓斗鉆孔，在進(jìn)行槽孔抓取時(shí)，一般情況下要運(yùn)用粘土或膨潤(rùn)土泥漿保護(hù)孔壁，以防止槽孔的坍塌，且把槽孔分成互相間隔的兩期，在第一期槽孔形成槽后，把接頭管置入槽孔的兩端，根據(jù)澆筑混凝土速度、氣溫以及初始凝固時(shí)間等要素，確定接頭管的拔起時(shí)間，隨后將其全部拔出形成接頭孔，等在進(jìn)行第二期槽孔澆筑時(shí)，將混凝土置入第一期槽孔，以形成連續(xù)墻。其主要施工程序是：首先，建設(shè)施工平臺(tái);其次，分階段抓取成槽;最后，向槽孔中澆筑混凝土。同時(shí)，為了確保墻體適宜的搭接厚度，在施工中應(yīng)采用接頭管法來對(duì)槽段進(jìn)行連接。

2.2.3"優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍

液壓抓斗開槽建墻法在抽槽后會(huì)形成連續(xù)的混凝土防滲墻體，具備較好的整體性防滲墻，其深度可達(dá)45m及以上。但，本方法的缺點(diǎn)就是施工效率較低，成墻的速度較慢，大約每天的造墻面在100m2;再者就是墻體的造價(jià)會(huì)比較高，35cm的墻厚，其單位面積造價(jià)就是450元左右;建造的墻體還有可能出現(xiàn)分叉的問題。本方法實(shí)用范圍較廣，一般可用于多種不同的地層環(huán)境，特別是適用于存在孤石的地層中。

2.3"高壓噴射灌漿法

2.3.1"基本原理

高壓噴射灌漿法是運(yùn)用高壓漿液或高壓水構(gòu)成高速的噴射流速，以切割或破碎地層的土體，同時(shí)用水泥基質(zhì)的漿液來充填，進(jìn)而形成板式墻體或柱的凝結(jié)體。

2.3.2"施工方法與程序

施工裝備主要由鉆機(jī)、高壓發(fā)生裝置、高壓管理及特種鉆桿等4部分構(gòu)成。一般包含：高壓泵、鉆機(jī)、空氣壓縮機(jī)、噴嘴、注漿管、輸漿機(jī)、流量計(jì)、制漿機(jī)等。一般施工程序有：首先，利用鉆機(jī)定位;其次，鉆孔;再次，下管噴射漿液;四是，高壓噴射灌漿;五是，拔出套管;六是，回灌;最后，進(jìn)行下一序孔的施工。

2.3.3"優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍

高壓噴射灌漿法的優(yōu)點(diǎn)有：具有高強(qiáng)度的固結(jié)體、水泥灌漿不會(huì)污染地下水，并且也具有較好的耐久度等。缺點(diǎn)就是工程造價(jià)較高，一般其單位面積約440元左右。該方法一般應(yīng)用于砂性土、粘性土、淤泥質(zhì)土、砂礫及卵碎石等土質(zhì)的地層。

2.4"劈裂灌漿法

2.4.1"基本原理

劈裂灌漿法就是運(yùn)用水力劈裂的原理對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲漏作業(yè)。首先，沿著水庫(kù)壩體的小主應(yīng)力方向進(jìn)行布孔，其次對(duì)空洞施加一定的灌漿壓力，并有計(jì)劃地控制劈裂的壩體，然后向孔洞內(nèi)灌注適量的防滲壓力泥漿，利用壩漿互壓以及壩體濕陷固結(jié)的作用，致使壩體中所有的洞穴、水平疏松層及裂縫等隱患都與泥漿進(jìn)行相互充填與擠壓，進(jìn)而形成豎直連續(xù)的漿體防滲墻，最終解決水庫(kù)壩體的滲漏問題。

2.4.2"施工方法與程序

對(duì)于劈裂灌漿施工，首先應(yīng)灌河槽段，然后再灌岸坡段，利用孔底注漿全孔灌注的辦法。在灌漿的過程中，要先對(duì)第一序孔進(jìn)行輪灌，利用少量灌注多次復(fù)灌的辦法，等其結(jié)束后，再開始第二序孔的灌注。其主要施工程序是：首先，建設(shè)施工平臺(tái);其次，對(duì)壩體進(jìn)行鉆孔;再次，配制防滲泥漿;四是，對(duì)孔洞進(jìn)行灌漿;最后，再進(jìn)行下一孔的施工。在進(jìn)行灌漿后的幾分鐘時(shí)間內(nèi)，就可以看到壩頂表明裂縫開始冒漿，此時(shí)應(yīng)在無施加壓力的情況下進(jìn)行反復(fù)輪灌，直至壩頂連續(xù)三次冒漿，壩體縫隙內(nèi)的漿面不在下降就可以結(jié)束灌漿。

2.4.3"優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍

劈裂灌漿法主要優(yōu)點(diǎn)有：明確的機(jī)理、合理的工藝、較好的效果、顯著的經(jīng)濟(jì)效益、工期短等，但其缺點(diǎn)就是需要進(jìn)行多次、反復(fù)地灌漿作業(yè)。此方法適宜于解決壓實(shí)質(zhì)量較差、壩體裂縫、孔穴、水平疏松層等問題的土壩，以及結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)粉細(xì)砂和土砂夾層透水的地基。

3"防滲處理方法選擇與設(shè)計(jì)要求

根據(jù)上述內(nèi)容，經(jīng)對(duì)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和施工可行性的比較，綜合考慮大壩防滲處理的投資、工期及施工質(zhì)量水平等情況，筆者認(rèn)為選用深層攪拌樁法對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理更優(yōu)。

在對(duì)大壩進(jìn)行深層攪拌樁法時(shí)，要特別關(guān)注其工藝的實(shí)施：

一是技術(shù)方面的要求。首先，要對(duì)進(jìn)行深層攪拌法施工的大壩場(chǎng)地加以平整，徹底清除大壩周圍的一切障礙。其次，須要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工工藝試驗(yàn)，進(jìn)而明確合理的技術(shù)施工參數(shù)：布置形式、柱徑、提升速度、下沉速度、噴漿壓力等。此外，還要掌握一根樁的設(shè)計(jì)用漿量，即1次或2次提升均勻的噴完，以高速攪拌提升速度，使得水泥漿沿樁水均勻的分布。

二是質(zhì)量控制方面的要求。要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行定位，樁位的偏差應(yīng)小于1厘米;在每次開鉆前，等鉆機(jī)就位后，要檢查鉆桿的垂直度，要求其偏差小于0.24%;在大壩防滲墻的兩側(cè)2米，每隔20米的距離對(duì)稱處設(shè)一口測(cè)壓井，并定期測(cè)量井內(nèi)水位，以檢驗(yàn)其防滲效果，方便又直觀。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)地予以壓漿處理。

4"結(jié)語

綜上所述，在對(duì)小二型水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固大壩防滲處理的過程中，要充分做好前期的工作，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行全面的勘測(cè)，根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況，分析大壩病險(xiǎn)原因、對(duì)防滲方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工可行性進(jìn)行比較，結(jié)合工程實(shí)地選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡(jiǎn)便的防滲技術(shù)方案。施工過程中嚴(yán)格按相關(guān)技術(shù)方案施工技術(shù)要和施工工藝認(rèn)真施工，確保工程質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最終發(fā)揮水庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]何蕓;余宏偉.小二型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的施工措施探究[J].中外企業(yè)家.2014，（08）.

[2]劉利民.淺談防滲處理設(shè)計(jì)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的具體應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月）.2011，05：15.

[3]汪德祥.關(guān)于小型水庫(kù)除險(xiǎn)的加固設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2013，01：10.