中小型水庫大壩壩體防滲應用技術(shù)

唐立斌

【摘要】文章首先通過對中小型水庫存在的主要安全問題進行了闡述，接著對水庫大壩防滲加固技術(shù)類型、原理及適用范圍進行了細致的分析，最后重點探討了水庫大壩防滲加固施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩；防滲技術(shù)；加固措施；施工

一、前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水利工程建設項目增多，水利工程質(zhì)量也越發(fā)重要，大壩是水庫最為主要的建筑物，水庫大壩的防滲加固是其安全管理工作的重點，它不僅關(guān)系到水庫的安全穩(wěn)定運行，也關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此，本文就中小型水庫大壩壩體防滲應用技術(shù)進行探討。

二、中小型水庫存在的主要安全問題

2013年，水利部印發(fā)《關(guān)于加強水庫大壩安全監(jiān)測工作的通知》，從國家層面開始關(guān)注水庫大壩的安全工作，通知中明確表示，中小型水庫的壩體安全監(jiān)測是各級水利主管部門需要重點關(guān)注的領(lǐng)域。目前，我國中小型水庫壩體主要存在以下問題，一是整體性差，受設計水平影響，中小型水庫建設時期壩體斷面不足，由于壩體沒有采取抗滑措施，壩基處理存在問題，導致壩體不穩(wěn)定，致使整個大壩存在整體位移或崩塌的危險；二是大壩建設質(zhì)量差，裂縫、滲漏嚴重。中小型水庫壩體以土石壩為主，受當時施工工藝和技術(shù)水平影響，土石壩的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，壩體和基巖結(jié)合不嚴密，在結(jié)合層位置出現(xiàn)滲漏，或是在壩體出現(xiàn)縱向的整體縫隙，導致滲漏發(fā)生，裂縫和滲漏是最危險的大壩安全隱患之一，嚴重時甚至出現(xiàn)潰壩事故。三是白蟻危害，在我國南方地區(qū)，中小型土石壩水庫的白蟻危害分布廣泛，土白蟻對水利工程的危害在我國歷史悠久，"巨型堤壩，潰于蟻穴"的歷史記載資料有力的證明并提醒著白蟻對壩體和堤防工程的危害程度。四是管理維護不到位。管理問題也是目前中小型水庫面臨的主要安全問題之一。中小型水庫的安全責任主體模糊，缺乏定期科學的安全監(jiān)測，同時，沒有針對性的維護和管理，資金的投入不到位，致使大量分散在偏遠地區(qū)的中小型水庫長期處于帶病運行狀態(tài)，安全隱患明顯。

三、水庫大壩防滲加固技術(shù)類型、原理及適用范圍

1、大壩加固

大壩加固的主要目的，一是提高抗洪的標準，二是解決壩體結(jié)構(gòu)存在的問題，如解決滲漏、滑坡及裂縫等問題。對于第一種情況主要采取加高加寬的處理措施，后面一種情況采取具體的治理措施如下幾點：

不加寬情況下的加高，這在水利行業(yè)俗稱"戴帽"。在壩頂上直接加高，加高高度一般在2m以內(nèi)，迎水面利用防浪墻直接加高，背水面上部陡一些，并且與上游壩面銜接。

大壩培厚加高。當加高較高（超過3m）時，或者壩體結(jié)構(gòu)較差有必要培厚時采取該措施。一般在背水面培厚，以滿足穩(wěn)定滲流的要求，采用的材料多是風化料、礫砂石等透水好的材料。少數(shù)情況下從迎水面培厚，采用粘土、壤土等滲透系數(shù)較低的材料。

2、大壩防滲

大壩防滲的原則是"上堵下排"，上堵即水平防滲和垂直防滲，下排就是在大壩背水坡腳開挖導滲溝、減壓井及蓋重壓滲等。水平防滲是指在大壩上游填筑粘土鋪蓋或者利用天然鋪蓋，并結(jié)合下游排水減壓導滲的一種防滲做法。垂直防滲是在垂直壩體斷面方向所采取的防滲措施，如劈裂灌漿、粘土或水泥防滲墻等。

水平防滲的優(yōu)點是就地取材、造價低、施工簡便、工期較短，也不需要特殊的施工機具，但一般要放空水庫，而且滲流量較大，下游要采取排水減壓措施。垂直防滲可以比較徹底地解決土石壩的滲漏問題，但是施工技術(shù)要求較高，還需要專門的機具設備等。選擇垂直防滲，還是水平防滲，或者兩者結(jié)合，需要結(jié)合水庫的實際情況，經(jīng)過方案的技術(shù)經(jīng)濟方面的比選，確定合理的優(yōu)化方案。

四、水庫大壩防滲加固施工技術(shù)

1、帷幕灌漿施工技術(shù)

帷幕灌漿施工技術(shù)是指當大壩的砂礫地基或巖基存在著漏水孔隙、裂隙時，通過往里面灌注漿液來形成一個阻水帶，從而達到防滲加固目的一種施工技術(shù)。

施工時，通常要布置主、副兩排灌漿孔，主排孔布置在壩的軸線上，孔距控制在3～4m的范圍內(nèi)；副排孔則布置在壩軸線的上游，與軸線相距1.5m，孔距也要控制在3～4m范圍內(nèi)，并且主排孔和副排孔之間必須呈相互交錯狀態(tài)。為了提高防滲效果，帷幕的頂部要與壩體或混凝土閘底板直接連接；當基巖不漏水時，帷幕的底部只需要深入到漏水部位以下1～2米的深度，當基巖漏水時，則帷幕的底部必須深入到不透水巖層以下1～2米的深度。

2、劈裂灌漿施工技術(shù)

劈裂灌漿施工技術(shù)的原理：按照壩體中的應力分布規(guī)律，通過對漿液施加一定的壓力，使壩體從軸線方向劈裂，并進行相應泥漿的灌注，從而得到一道連續(xù)的防滲體。劈裂灌漿施工一方面可以將漏水的裂縫或孔洞堵塞住，同時提高漿脈兩邊3～5米范圍內(nèi)的土體密實度，使壩體的防滲性能大為提高；另一方面，又能夠?qū)误w的內(nèi)應力進行重新分布，提高了壩體的抗變形能力，使壩體的穩(wěn)定性得到了加固。

劈裂灌漿的灌漿孔分為主排孔和副排孔，主排孔位置位于壩體的軸線上，而副排孔則位于軸線的上游、距軸線1.5m的地方，主、副排孔通常都是以相互交錯的形式進行排列，并且主、副孔的孔距都要控制在3～5m的范圍內(nèi)。劈裂灌漿的造孔深度必須超過滲漏部位深度2～3米，泥墻的厚度一般控制在50～200mm的范圍內(nèi)。出于對劈裂灌漿施工成本的考慮，對于一般的孔洞或局部裂縫，只需分別在出現(xiàn)孔洞、裂縫的部位進行局部的劈裂灌漿施工即可；對于施工質(zhì)量較差的壩體，經(jīng)常會出現(xiàn)全線貫通的橫裂縫，在這種情況下，必須對壩體實行全線的劈裂灌漿施工。

在水庫大壩的防滲加固施工中，劈裂灌漿施工技術(shù)主要用來對壩體部位進行防滲加固，主要適用于土質(zhì)較差或碾壓密實度較差的水庫土壩中。如：土壩由于壩體內(nèi)部出現(xiàn)軟弱層或滲漏通道而造成的流土、管涌現(xiàn)象；土壩由于分期施工而造成的透水層或軟弱帶；土壩的壩體跟涵管、閘板接合不夠密實而出現(xiàn)空隙的現(xiàn)象。

3、高壓噴射灌漿施工技術(shù)

高壓噴射灌漿施工技術(shù)原理：通過工程鉆機鉆孔到一定的深度后，利用高壓泥漿泵把漿液經(jīng)過鉆桿上的噴嘴噴射到鉆孔周圍的土體上，在噴射漿液的同時，鉆桿以一定的速度旋轉(zhuǎn)并提升，被噴射土體的結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)遭到破壞，并與漿液混合固化，從而得到具有一定抗沖刷能力和防滲性能的壁狀固結(jié)體。

高壓噴射灌漿施工技術(shù)的特點是施工設備簡單、效率高、成本低、效果好。缺點是對土體顆粒的大小要求較高，如果粒徑超過200mm則比較容易出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象，從而影響到施工效果。

高壓噴射灌漿施工技術(shù)按噴射方式可分為旋轉(zhuǎn)噴射、定向噴射和擺動噴射。在水庫大壩工程中，高壓噴射灌漿施工技術(shù)主要用來對地基部位進行防滲加固：旋轉(zhuǎn)噴射主要用來對地基進行加固，而定向噴射和擺噴射則用來提高地基的防滲性能。

4、防滲墻施工技術(shù)

（一）、普通混凝土防滲墻施工技術(shù)

普通混凝土防滲墻施工技術(shù)主要是通過鉆機對壩體或透水地基進行挖孔成槽，并進行泥漿固壁，然后再往孔槽內(nèi)澆筑相應的混凝土漿液，待其凝結(jié)固化后，就形成了一道連續(xù)的混凝土防滲墻體，從而達到防滲的目的[2]。在水庫大壩的防滲加固施工中，普通混凝土防滲墻對壩體材料的適用范圍較廣，既能夠進行壩基的防滲，也能夠?qū)误w、壩基進行整體防滲，是水庫大壩防滲加固中比較常用的一種施工技術(shù)。

普通混凝土防滲墻施工技術(shù)的特點：施工噪聲小，對環(huán)境的污染也??；對土層的適用范圍比較廣泛，能夠適應包括軟土層、花崗巖層、漂石層在內(nèi)的各種復雜的土層；防滲墻的厚度、深度的應用范圍較大；防滲墻的連續(xù)性較好，防滲性能較高；缺點是工程造價較高。

（二）、塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)

跟普通混凝土防滲墻施工技術(shù)相比，塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)所用的塑性混凝土中水泥量比較少，因為其中有一部分水泥被粘土或膨潤土所代替，從而節(jié)約了水泥的用量。而且，跟普通混凝土防滲墻相比，塑性混凝土防滲墻對土體的適用范圍更廣泛、施工技術(shù)更成熟、防滲性能更好。

塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)的特點：施工成本低、質(zhì)量可靠、防滲性和耐久性較好，并且對周圍土體有較強的適應性，在水庫土石壩工程的防滲加固施工中得到了廣泛的應用。

（三）、自凝灰漿防滲墻施工技術(shù)

自凝灰漿防滲墻施工技術(shù)是由塑性混凝土防滲墻施工技術(shù)發(fā)展而來的，兩者的主要區(qū)別在于：自凝灰漿防滲墻施工技術(shù)的澆筑漿液是"自凝灰漿"。"自凝灰漿"是通過在水泥、膨潤土中摻進少量的緩凝劑來制成的，它不僅是澆筑的漿液，同時也是槽孔的固壁泥漿，在自行凝固后能夠?qū)w起到防滲補強的目的。

5、垂直鋪塑施工技術(shù)

垂直鋪塑施工技術(shù)使用挖槽機順著水庫大壩的走向進行挖掘，從而形成一道垂直、連續(xù)的槽孔，在挖掘槽孔的同時進行泥漿固壁，待槽孔挖掘完成后，再進行土工膜的鋪設，最后再往槽孔內(nèi)回填粘土漿。槽孔的深度通?？刂圃?5m以內(nèi)，槽寬則控制在150～300mm的范圍內(nèi)。

五、結(jié)束語

綜上所述，在水庫的運行過程中，防滲加固是水利工程中重要的維護手段，我們應針對大壩病害的實際情況，因地制宜，采取最合適的防滲加固施工技術(shù)進行處理，從而使水庫大壩能夠安全穩(wěn)定的運行。

參考文獻：

[1]卓廷召.對水庫大壩防滲加固技術(shù)的探討[J].沿海企業(yè)與科技，2014

[2]羅林.芻議水庫大壩混凝土加固及防滲技術(shù)[J].城市建設，2014