水庫土石壩滲漏問題探討

王玉清

（江西省贛西土木工程勘測設計院，江西 宜春 336000）

1 壩身滲漏分析

1.1 心、斜墻裂縫漏水。土石壩防滲體開裂較常見，尤其是發(fā)生在近年來較普遍的薄心墻土壩中。由于心、斜墻與壩體其他部分的填筑土料不同，因變形模量的差異使變形不一致，導致心、斜墻開裂。在裂縫處產(chǎn)生集中滲漏，滲透水以很大的水力坡降沖涮心、斜墻裂縫，因管涌作用把防滲體土料帶至下游壩體，使心、斜墻喪失防滲作用。

1.2 壩體因擴建加高，新老防滲體銜接處理不當漏水。壩體因多次擴建，新老防滲體的銜接片是不當漏水。壩體因多次擴建，新老防滲體的銜接處理往往不嚴，造成隱患。特別是心墻壩加高時，對原有心墻很難采取補強措施。當蓄水位高以后，其防滲體承受的水力梯度明顯加大，增加了被擊穿的危險，有的將心墻改做斜墻，但因庫內(nèi)死水排干困難，使基礎(chǔ)處理不嚴，造成漏水隱患。

1.3 浸潤線抬高使下游壩坡失穩(wěn)。已建的均質(zhì)土壩中，常存在浸潤線比設計計算的有所抬高，致使壩下游坡面長期處于濕潤狀態(tài)而影響壩坡的穩(wěn)定。浸潤線的抬高多數(shù)原因是設計時沒有考慮土壩施工時是分層碾壓的，因碾壓使壩體形成許多水平層面，導致水平向滲透系數(shù)大于垂直向滲透系數(shù)，產(chǎn)生各向異性滲流場的結(jié)果。

1.4 土壩滑坡與處理。土壩滑坡或沉陷往往是因為填筑的土料差，設計抗剪指標選用不當，壩坡設計不合理以及滲漏等原因造成的。

2 壩基滲漏分析

2.1 鋪蓋裂縫產(chǎn)生的滲漏。鋪蓋裂縫一般是由于施工時防滲土料碾壓不嚴，達不到要求的容重或鋪土時含水量過大，固結(jié)時干縮而產(chǎn)生裂縫；或基礎(chǔ)不均勻沉陷時鋪蓋被拉裂；或鋪蓋下沒有做好反濾層，水庫蓄水后在高揚壓力下被頂穿破壞；也有施工時就近取土，破壞了覆蓋層作為天然鋪蓋的防滲作用。

2.2 心墻下截水墻與基礎(chǔ)接觸沖刷破壞

截水墻與基礎(chǔ)的接觸邊界是最容易形成滲流通道的薄弱環(huán)節(jié)。在截水墻下游與基礎(chǔ)接觸邊界處設置反濾層失效，導致接觸沖刷產(chǎn)生，壩體和基礎(chǔ)土料被帶走，造成壩體嚴重破壞。

2.3 巖溶壩基滲漏處理

巖溶壩基滲漏一般采用鉆孔帷幕灌漿，主要應該采用合理布置送漿孔，在地質(zhì)測繪或物探查明巖溶分布規(guī)律后，確定鉆孔的排距、孔距、灌深、巖溶滲漏通道往往是沿著巖層構(gòu)造面發(fā)育而成，對于陡傾角結(jié)構(gòu)面或斷裂帶形成的滲漏通道，不宜采用垂直灌漿孔座而應采用交叉形斜孔。一般采用自上而下的灌漿法，即鉆一段灌一段的分段灌注法。它比全孔一次鉆完后自下而下灌漿法好。按漿液在孔內(nèi)運動形式又以循環(huán)式優(yōu)于純壓式，因循環(huán)式的回漿管能真實地反映孔內(nèi)灌漿壓力，孔內(nèi)漿液保持循環(huán)流動可減少沉淀現(xiàn)象，并能及時排除孔內(nèi)故障。選用配比適宜的灌漿材料進行灌漿。

3 水庫土石壩防滲技術(shù)措施

水庫的滲漏原因繁多，處理滲漏的技術(shù)也比較復雜，概括的來說，當前國內(nèi)主要使用以下幾種手段來處理滲漏問題。

3.1 垂直防滲技術(shù)

垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況，以做成封閉式防滲帷幕來根治壩基滲透破壞的險情,可以比較徹底地解決壩基和壩身滲漏問題。

3.1.1 塑性混凝土防滲墻技術(shù)

防滲墻的機理是:使用專用機具(烏卡斯鉆機),在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔,以泥漿固壁,并利用高壓泵將泥漿壓入孔底,攜帶巖渣,再從孔底回流到地面,然后采用直升導管,向槽孔內(nèi)澆筑混凝土,形成連續(xù)的混凝土墻,起到防滲目的。塑性混凝土是用黏土和膨潤土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一種柔性工程材料。普通混凝土相比,塑性混凝土彈性模量低、極限應變大、能適應較大變形、抗?jié)B性能好的特點。塑性混凝土防滲墻的一般施工步驟是:

(1)修建施工平臺及導向槽。

(2)劃分槽段。槽段的長度宜盡量加長,以減少槽段間接頭數(shù)量,提高墻體的整體性。但受墻基地質(zhì)條件限制及成槽深度等因素影響,槽段又不宜過長。根據(jù)工程特點,采用沖擊鉆與液壓抓斗相結(jié)合的“兩鉆三抓”成槽方式,即用沖擊式鉆機鉆槽孔兩端的接頭孔,槽段中間部分用“三抓”完成。

(3)混凝土澆筑。采用直升導法澆筑水下混凝土由混凝土輸送泵往儲料斗送料。

(4)泥漿固壁。塑性混凝土防滲墻施工過程中,固壁泥漿直接影響工程的施工進程和槽壁的穩(wěn)定,并能起到冷卻鉆頭、潤滑鉆具、懸浮巖屑以及防止坍孔的作用。

(5)清孔換漿。抓斗在抓孔過程中,會有部分細砂或其他巖渣懸混在泥漿中,然后逐漸沉淀到底孔,抓斗在挖掘槽孔底部時也會遺留少部分細砂和巖渣,這些淤積物都必須在混凝土澆筑前清理干凈否則,會給墻體質(zhì)量帶來危害。

(6)墻體塑性混凝土澆筑。塑性混凝土的澆筑采用泥漿下直升導管法,導管采用直徑為250mm的鋼制導管,絲扣連接,導管安裝用16t 吊車或沖擊鉆輔助下設。

(7)槽段連接。墻段連接采用接頭管法,即在一期槽孔澆筑前在槽孔兩端下設鋼管,待混凝土初凝后,按一定的速度將其拔起,形成混凝土接頭孔。

3.1.2 高壓噴射灌漿防滲技術(shù)。高壓噴射灌漿防滲技術(shù)的機理是：按設計布孔，利用鉆機鉆孔，將噴射管置于孔內(nèi)(內(nèi)含水管、水泥管和風管)，由噴射出高壓射流沖切破壞土體，同時隨噴射流導入水泥漿液與被沖切土體攪拌，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中按設計的方向、深度、厚度及結(jié)構(gòu)形式與地基結(jié)合成緊密的凝結(jié)體，起到防滲作用。

3.2 水平防滲技術(shù)

水平鋪蓋分利用天然黏土和人工填筑黏土兩種，可以就地取材、造價低、施工工作面大、工期短、簡單易行,不需要特殊的施工設備和器材。按設計要求施工,可以滿足滲透穩(wěn)定,但滲透量較大,壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時，必須結(jié)合下游排水減壓設施。

3.3 使用化學補強技術(shù)處理水庫滲漏

化學補強是在不改變原工程結(jié)構(gòu)的前提下，利用原混凝土結(jié)構(gòu)強度，對其薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生的裂縫和破損部分，采用化學物質(zhì)環(huán)氧材料進行局部修補的一種方法目的是恢復建筑物的整體性，保持混凝土的強度、耐久性和抗?jié)B性。環(huán)氧材料具有較高的粘結(jié)強度，并具有一定的彈性能與新老混凝土很好地結(jié)合，是目前較理想的防滲堵漏新型材料，其組成成分主要有:

主劑環(huán)氧樹脂是有環(huán)氧基團的高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)是線型的，本身不會固化，但流動態(tài)隨溫度高低而發(fā)生變化加固化劑后，具有良好的粘結(jié)性;固化劑;增韌劑;稀釋劑;填料等。

具體步驟:首先清除混凝土表面污漬，先沿裂縫溝槽，把漏水處用水玻璃摻水泥止住水，然后用環(huán)氧砂漿修補，接著填筑環(huán)氧砂漿，待填滿后用木板壓緊壓平。

4 總結(jié)

水庫是水利產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。水庫是民心工程，改革開放以來，尤其是近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對水庫的各項投資逐漸加大，水庫工程的數(shù)量、規(guī)模及建設質(zhì)量都有了巨大的進步。但對水庫的防滲漏問題我們?nèi)匀徊荒艿粢暂p心，必須在思想和行動上動作起來，切實提高水庫的質(zhì)量。

[1]金麗華，周嵐輝.關(guān)于水庫風險問題分析，中國集體經(jīng)濟.2007，6.

[2]李曉麗，荊亮.水庫土石壩滲漏控制措施分析[J].科技咨詢導報，2007，21.