多頭小直徑防滲墻在小型水庫(kù)防滲處理中的應(yīng)用

王明來(lái)

（江蘇省水利工程科技咨詢(xún)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

多年來(lái)，水庫(kù)堤壩防滲加固問(wèn)題一直是水利工程施工中的重要環(huán)節(jié)，由于滲水成因較為復(fù)雜、環(huán)節(jié)眾多，而且環(huán)環(huán)相連，大壩的施工質(zhì)量得不到保證，防滲效果達(dá)不到要求。進(jìn)行水庫(kù)堤壩防滲加固施工不僅有利于提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且在人民的生產(chǎn)生活中也扮演著極為重要的角色。本文主要對(duì)多頭小直徑防滲墻在小型水庫(kù)防滲處理中的效果及作用進(jìn)行分析。

1 防滲加固方法

1.1 塑性混凝土防滲墻

塑性混凝土防滲墻采用液壓抓斗進(jìn)行施工，易受水文地質(zhì)和氣候環(huán)境的影響，液壓抓斗的施工效率較低，在開(kāi)挖過(guò)程中抓斗往返運(yùn)轉(zhuǎn)，造成槽段塌孔，進(jìn)而使得槽段銜接處結(jié)合部位形成夾泥縫，甚至不連續(xù)等。同時(shí)，在混凝土澆注過(guò)程中，由于槽段塌陷物墜落，易在防滲墻上部墻體內(nèi)形成夾洞。因此，對(duì)于一般較大的工程，這種方法不太適用。

1.2 多頭小直徑防滲墻

多頭小直徑防滲墻是利用多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)在多個(gè)孔洞中進(jìn)行深層攪拌灌漿，在鉆頭充分鉆孔的同時(shí)，注入水泥漿，將水泥漿與原本的泥土進(jìn)行充分的攪拌，形成樁柱，由于樁柱體參透系數(shù)比較小，且整體性、防水性較好，因此相對(duì)天然墻體的抗壓強(qiáng)度而言要高很多，多個(gè)樁柱體連接在一起，形成一個(gè)防滲墻，以此產(chǎn)生防滲作用。當(dāng)前我國(guó)在小型堤壩中，主要在以下四種情況中采用多頭小直徑防滲墻，以達(dá)到較好的防滲截滲效果。

1.2.1 高噴灌漿防滲墻

該種方法利用高壓技術(shù)將水泥漿液放入機(jī)械中進(jìn)行充分的攪拌，水泥漿液也可利用干粉代替，但必須要在干粉中注入一定量的水，使其可以形成單獨(dú)的樁體。形成樁體后，將其放入墻體中，能夠達(dá)到截滲的效果。這種方法對(duì)高堤壩來(lái)說(shuō)，其防滲效果極好，但是由于用來(lái)攪拌水泥漿液的機(jī)械過(guò)于龐大，結(jié)構(gòu)也過(guò)于復(fù)雜，使工人難以更好地對(duì)該設(shè)備進(jìn)行控制，造成工人在工作時(shí)，樁體難以有效地形成，并且該種防滲截滲的方法因?yàn)檫^(guò)于復(fù)雜，難以操作，并不適用于小型堤壩[1]。

1.2.2 鋪設(shè)防滲膜

在堤壩的上游部位，人工鋪設(shè)具有足夠厚度的防滲膜，并用土體對(duì)其進(jìn)行覆蓋，達(dá)到防滲的效果。但該種方法對(duì)施工人員的技術(shù)要求很高，不僅要求施工人員在鋪設(shè)土工膜時(shí)，保證土工膜的平整，還要求土工膜的焊接具有絕對(duì)的牢靠性。唯有保證這些工作的工作質(zhì)量，才可使鋪設(shè)的防滲膜形成一個(gè)完整的整體。而且，該種防滲方法在后期需要工人對(duì)防滲膜進(jìn)行定期的保護(hù)和維修。

1.2.3 多頭小直徑防滲墻

該種方法形成的墻體不僅具有優(yōu)良的質(zhì)量，并且其塑性非常好，在后期不易老化，使用年限很長(zhǎng)。相對(duì)于其他墻體或防滲膜來(lái)說(shuō)，需要用到的建材不僅用量少，而且造價(jià)低，產(chǎn)生的墻體質(zhì)量也比其他的墻體或防滲膜好，不僅為企業(yè)節(jié)省出大量的建造成本，還減少了后期維修和保護(hù)墻體的人工和成本。

1.3 沖抓套井黏土井柱防滲墻

這種方法利用沖抓錐進(jìn)行造孔，并對(duì)原來(lái)堤壩的雜物進(jìn)行清理，使之形成一個(gè)直井，然后用泥土進(jìn)行填充，孔和孔套形成一個(gè)接連的墻體。這個(gè)墻體防滲性比較好，形成的墻體對(duì)孔體周?chē)哪嗤疗鸬揭粋€(gè)鞏固作用，增加了泥土之間的密度，降低滲透。

2 方案選比

塑性混凝土防滲墻可以適用于各種墻體，適用性比較強(qiáng)。由于墻體澆筑時(shí)是開(kāi)槽的，施工質(zhì)量易于控制，且墻體的塑性可以使墻體和壩體之間完美融合，防滲效果比較好，具有很好的耐久性，可以延長(zhǎng)壩體的工作年限；多頭小直徑防滲墻成本低，取材方便，可以節(jié)省工程時(shí)間，且墻體的耐久性和緊密性也比較好，與其他防滲墻的效果不相上下，在這三種方法中，這種方案在保證質(zhì)量的同時(shí)可以保證施工企業(yè)的利益；沖抓套井黏土井柱在保證施工質(zhì)量的前提下施工速度快，施工周期短，防滲效果滿(mǎn)足需要，但是這種方案的缺點(diǎn)是井柱施工需要進(jìn)行黏土回填，在回填的過(guò)程中不易把握回填的質(zhì)量，如果回填的黏土粘度不夠，或填充的量過(guò)多或過(guò)少，都可能會(huì)造成墻體防滲效果的減弱，不能達(dá)到理想的效果[2]。

綜上所述，三種方案都可以滿(mǎn)足墻體的防滲功效，滿(mǎn)足堤壩的需求，但多頭小直徑防滲墻具有施工簡(jiǎn)便、周期短、成本低、防滲功能好等特點(diǎn)，就施工企業(yè)而言，這個(gè)方案既可以保證工程質(zhì)量，又能夠保證企業(yè)效益，是施工過(guò)程中的首選方案。

3 防滲加固設(shè)計(jì)

對(duì)于多頭小直徑防滲墻的厚度可以用公式（1）來(lái)計(jì)算

式中：T 代表的是墻的厚度；△H 是最大水游與最小水游的差值；[J]指的是多頭小直徑允許水力坡降。調(diào)查得知，最高水位為65.90 m,下游堤背處的水位為62.20 m，多頭小直徑允許水力坡降為30 m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，墻體厚度為0.15 m?？紤]施工中存在的誤差，選用樁徑為40 cm 的樁體,且樁體之間的距離為30 cm。成墻厚度要大于30 cm，噴灰量大于50%。防滲墻設(shè)置在距離大壩壩頂中心1.0 m 處迎水一端，墻頂?shù)母叨冗_(dá)到66.10 m,墻體深入壩基中大概1.5 m～2.0 m，滲透墻的平均深度為5.0 m。為保證施工質(zhì)量，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照這些數(shù)據(jù)進(jìn)行施工，以免產(chǎn)生或大或小的問(wèn)題，影響施工進(jìn)度，延長(zhǎng)施工周期。

4 大壩滲流安全復(fù)核

4.1 計(jì)算斷面及地層簡(jiǎn)化

結(jié)合歷年壩高、地形和災(zāi)難發(fā)生的位置，選取代表性的層面作為計(jì)算滲流的復(fù)核斷面，對(duì)水庫(kù)地質(zhì)進(jìn)行分析，一般選取的是大壩的典型剖面，斷面樁號(hào)為0+306.4。

4.2 計(jì)算參數(shù)的選取

按照地質(zhì)報(bào)告計(jì)算各斷面水層的滲透壓系數(shù)，如果地質(zhì)報(bào)告中存在沒(méi)有提供滲透系數(shù)的土層，則需要按照本土層的地質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行工程類(lèi)比選定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、填土成分、施工方法等因素來(lái)計(jì)算壩體的滲透系數(shù)。最終確定滲透系數(shù)為3.27E-04 cm/s,壩體為中等透水性，滲透系數(shù)為9.83E-07 cm/s，壩體為弱透水性。

4.3 計(jì)算工況

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，滲流計(jì)算選擇工況有三種，分別是正常水位、設(shè)計(jì)水位、校核水位。

4.4 計(jì)算成果及分析

采用二維穩(wěn)定有效滲透元法對(duì)滲透進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，并利用Auto-BANK- 水工結(jié)構(gòu)性有限元分析系統(tǒng)對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該水庫(kù)的壩身和壩坡下游土層為粉制壤土，結(jié)合類(lèi)似工程變形判定，滲透的破壞形式為流土破壞，每個(gè)接觸的土層之間不會(huì)產(chǎn)生由接觸擠壓所造成的土壤流失。由計(jì)算結(jié)果分析可知，大壩加固后橫剖面上的計(jì)算等勢(shì)線分布符合一般均質(zhì)壩的滲透規(guī)律[3]。

5 結(jié)論及建議

多頭小直徑防滲墻不僅操作簡(jiǎn)單，用料少，成本低，而且成墻滲透性低，強(qiáng)度大，可以起到非常有效的防滲截滲的效果，尤其在小型堤壩中效果更為明顯。如果能夠熟練地掌握多頭小直徑防滲墻的工作原理，了解其工作流程，明確施工時(shí)需要注意的要點(diǎn)，便可以對(duì)該方法進(jìn)行靈活運(yùn)用，更好地解決堤壩滲漏問(wèn)題，保證水庫(kù)的蓄水輸水功能。