水庫大壩防滲處理原則與技術分析

張煉堅

（廣東省水利水電建設有限公司，廣東 廣州 510635）

對于水庫大壩而言，防滲處理至少可以解決兩方面的問題：一是提高水庫的經濟效益。水庫可用于防洪、灌溉、供水和發(fā)電，如果滲漏比較嚴重，這些作用的發(fā)揮都要大打折扣，后面三項直接影響經濟效益的發(fā)揮。二是提高大壩的安全性。水庫大壩滲漏會引起滲透破壞，導致管涌、流土和滑坡，在世界范圍內引起土石壩潰壩比例占到25%，在我國更達到30%。由此可見，水庫大壩防滲處理是非常必要而且重要的?；诖?，本文對水庫大壩防滲處理的原則與技術措施進行了分析和探討。

1 水庫大壩防滲處理原則

1.1 大壩滲漏型式與原因分析

在探討大壩防滲處理原則以前，有必要分析一下大壩滲漏的型式與原因。土石壩滲漏發(fā)生在壩基、壩肩、壩體以及它們之間的結合部，即包括壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏。其中裂縫是滲漏的主要原因，如心墻、斜墻等防滲體的開裂造成滲漏和破壞。裂縫也是混凝土壩滲漏的主要原因，如溫差裂縫、干縮裂縫、變形縫失效開裂等。此外，蓄水水位超過土石壩浸潤線、反濾層破壞、結構密實性差、不同時期與不同層次的結構結合部處理不當等也是引起大壩滲漏的原因。

1.2 大壩防滲處理原則

大壩防滲處理要綜合考慮各方面的因素，即要求功能可靠、技術可行、經濟合理以及安全環(huán)保。功能可靠就是要滿足功能要求，符合“上堵下排”、“防滲與排滲結合，保護滲流出口”等原則。技術可行是要在當前技術條件下可以實現其規(guī)模、技術指標。經濟合理，要求防滲工程投資合理，經濟效果好，在滿足功能要求基礎上不會預算超支；并且后期投入費用低，即全壽命周期的經濟效果都好。安全環(huán)保，大壩防滲工程實施后不會危及周圍建筑物的安全，而且也不對生態(tài)環(huán)境造成大的影響，污染程度低，對生態(tài)破壞小。

2 水庫大壩防滲處理技術

2.1 防滲技術

雖然水庫大壩型式日趨豐富，但仍以土石壩為主，所以本文主要探討土石壩防滲處理技術。大壩防滲技術有水平防滲和垂直防滲兩種形式。水平防滲做法有粘土鋪蓋、放淤吹填等技術；垂直防滲做法很多，如水泥攪拌樁防滲墻、混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、充填灌漿、帷幕灌漿、垂直鋪塑、套井回填防滲技術等。各地區(qū)都有其慣用的一些技術，本文以南方地區(qū)的一些典型技術進行分析：

2.1.1 粘土鋪蓋

目前，垂直防滲運用較多，效果也較好，但有些場合水平防滲仍很實用。對于小型土石壩來說，當壩基覆蓋層較厚時采用垂直防滲做法費用太高，而在大壩上游設置粘土鋪蓋，既經濟又有效。粘土鋪蓋可以延長滲徑長度、減少滲流坡度，從而降低滲漏量。一般鋪蓋前段厚度應在1/10水頭以上（至少2m以上），末端厚度按1/10水頭取值（不超過5m）。

2.1.2 水泥攪拌樁防滲墻

水泥攪拌樁防滲墻技術，是利用深層攪拌設備將水泥漿或水泥粉噴入土體中，同時與原土進行拌合，形成的水泥-土混合料硬化以后整體性好、滲透率低、具水穩(wěn)性，采用連續(xù)搭接成樁方法形成連續(xù)墻，可起到較好的防滲效果。其中噴水泥漿的稱為CDM法，噴水泥粉的為DJM法。由于CDM法較為簡單、適應性強，大壩防滲幾乎都采用這種方法。水泥攪拌樁防滲墻適用于黏土、砂土、粉質黏土以及礫石直徑不超過5cm的砂礫層等，其滲透系數一般小于1×10-6cm/s。

2.1.3 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻技術是置換法中的一種，采用機械方法開槽，然后再用泥漿護壁，以塑性混凝土置換泥漿，就形成連續(xù)的混凝土防滲墻。依開槽方法，有射水法、液壓抓斗法及拉槽法等。在這幾種方法中，射水法工藝簡單，造價低，但不適合含較多砂礫、塊石且粒徑較大的老河床；液壓抓斗法對土層適應性廣，質量好，但設備投入較大；拉槽法適用于淤泥質土、砂性土、松散粘性土，工效高，成墻質量好?？偟膩碚f，混凝土防滲墻技術防滲效果可靠，技術成熟，滲透系數可達i×10-7cm/s以下，但相對其他垂直防滲技術工期更長，造價更高。

2.1.4 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿采用鉆機造孔，然后將灌漿管插入預定深度，從其噴頭中噴出高壓漿液或水，對土層沖擊破壞，剝離的土粒與漿液混合拌合，凝結后形成防滲墻。依噴漿方法，分為旋噴、擺噴和定噴3種方法。定噴法適用于粉土、砂土，而擺噴、旋噴可用于粉土、砂土、礫石等地層。一般應在水庫低水位下進行，高水位灌漿質量不易保證。滲透系數一般可以達到1×10-6cm/s以下。

2.1.5 劈裂灌漿

劈裂灌漿技術是根據壩軸線最小主應力作用面垂直分布規(guī)律，沿壩軸線方向設置灌漿孔，依靠灌漿壓力劈開壩體，并灌入黏土泥漿，形成沿壩軸線分布的垂直連續(xù)的防滲帷幕墻。該技術可以使泥漿填充貫通的孔穴、裂縫和擠壓密實壩體，對提高壩體防滲能力效果顯著，適用于填筑質量差的土壩以及沙性土、黏性土壩基的防滲處理，同時也對解決壩體散滲、濕潤、牛皮脹等問題非常有效，而且造價低、施工效率高。

2.1.6 帷幕灌漿

帷幕灌漿主要用于巖石地基的防滲處理，一般采用小口徑地質回轉鉆機成孔，經過高壓水脈動沖洗后灌入漿液。灌漿材料有純水泥漿、水泥砂漿、水泥-水玻璃漿、水泥膨潤土漿等。灌漿方法上中國形成了獨特有效的方式，灌漿水灰比分多級，稀漿開灌，濃漿收灌。

2.2 排滲技術

排滲做法包括：壩體滲漏時設置導滲溝、貼坡排水；壩基滲漏設置排滲溝、排水蓋重、減壓井等。導滲溝是在壩坡面開設淺溝，然后以礫石、砂、碎石等材料回填成反濾層。貼坡排水是在下游坡面清理掉護坡后，鋪設貼坡砂層。排滲溝是在大壩下游壩基設置排滲明溝或暗溝。排水蓋重是在大壩下游壩基滲水區(qū)域鋪設反濾層，在反濾層上鋪筑塊石層或土層，這稱之為蓋重。減壓井也是人工滲流出口，設置在大壩下游坡腳處，可穩(wěn)定滲流，降低壩體浸潤線。

結語

水庫蓄水后，異常滲流滲流量大，而且具有破壞性，會引起管涌、流土、滑坡，甚至潰壩，因此對于異常滲流必須進行控制和處理。本文探討了防滲原則與技術，供大家參詳。

[1]陳生水，鐘啟明，曹偉. 土石壩滲透破壞潰決機理及數值模擬[J]. 中國科學：技術科學，2012,42(6)：697-703.