病險水庫除險施工技術(shù)

鐘愛華

（廣西海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司一分公司，廣西 南寧 530022）

病險水庫除險施工技術(shù)

鐘愛華

（廣西海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司一分公司，廣西 南寧 530022）

為了防止洪水泛濫，縮小洪水淹沒范圍和減少災(zāi)害損失所采取的方法和手段，稱為防洪措施，包括防洪工程措施和防洪非工程措施。

水庫；病險除害；施工技術(shù)。

（一）滲漏的原因分析及處理

土壩的壩基、壩體都有一定的滲水性。如滲水從原有導(dǎo)滲排水設(shè)施排出，其逸出坡降不大于允許值，不會引起土體破壞，稱正常滲漏。凡是滲透能引起土體破壞和影響蓄水興利的，稱異常滲漏。

1.原因分析

（1）壩基滲漏的主要原因：基礎(chǔ)或兩岸山坡接觸處理不善；施工時清基不徹底；沒有將淤泥雜物等清理干凈；開挖基礎(chǔ)沒有挖到不透水層，或透水層很深，截水墻、鋪蓋和壩下游坡腳的反濾層不符合設(shè)計要求或設(shè)計不當(dāng)；基礎(chǔ)有泉眼、溶洞、斷層或破碎帶沒有處理好等。

（2）壩體滲漏的主要原因：除由于設(shè)計的壩體斷面單薄、邊坡太陡，滲水從濾水體以上逸出等設(shè)計原因所造成外，施工時由于壩體填筑質(zhì)量控制不嚴(yán)，特別是粘土防滲體質(zhì)量控制不嚴(yán)，致使碾壓達(dá)不到設(shè)計要求的密實度；分段填筑時，土層過厚或分層碾壓時層面處理不好；大壩堵口，搶進(jìn)度，忽視質(zhì)量而留有隱患；土質(zhì)不純，含砂過多，透水性大，土中含有草皮、樹根等雜物造成孔隙，引起滲漏；因壩身年久被動物打洞營窩造成孔穴或集中滲漏通道；壩腳反濾層失效，排水不良，引起浸潤線升高，長期失修以致滲漏和管涌。

（3）涵管漏水的主要原因：壩身涵管由于基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉陷，或因土壩多次加高，荷載應(yīng)力超過涵管原設(shè)計要求強(qiáng)度而產(chǎn)生斷裂；涵管周圍填土不實，結(jié)合不好，或未設(shè)截水環(huán)，形成沿管身滲漏；有些涵管強(qiáng)度低，接頭處理不善，砌筑不密實造成滲漏。

2.處理措施

土壩滲漏處理的原則是上截、下排。上截是在壩軸線以上封堵滲漏入口，截斷滲漏途徑。如拋土放淤，重做粘土鋪蓋、粘土斜墻、粘土截水墻、粘土灌漿、砂漿板樁、連鎖井柱、混凝土防滲墻等。下排就是在下游采用導(dǎo)滲和濾水措施，使?jié)B水不帶顆粒，迅速安全排出，如導(dǎo)滲、壓滲、減壓井等。

（1）對于壩基滲漏，當(dāng)不能放空水庫時，可采用在上游水中拋土的方法，把粘土拋人漏水進(jìn)口處，沉淀后形成鋪蓋；在下游可加做反濾層等導(dǎo)滲設(shè)施。當(dāng)有條件放空水庫時，可以從迎水坡壩腳開始，沿河床底做粘土鋪蓋處理。

粘土鋪蓋的長度應(yīng)滿足地基中的水力坡降小于或等于允許值的要求。一般在水頭較小，透水層較淺的工程中，其長度為水頭的5～8倍；如水頭較大，透水層較深時，采用水頭的8～10倍。鋪蓋的厚度應(yīng)保證鋪蓋不因受滲透壓力而破壞，其前端厚度一般為水頭的 1/10，用碾壓法施工不宜小于 1～2m，靠近壩趾處厚度可采用水頭的1/4，但極少有超過4～5m的。其他各處厚度參照式（1），即

式中

tx——鋪蓋厚度，m；Hz——鋪蓋任意點(diǎn)的上、下水頭差，m；

J——鋪蓋土料的允許滲透坡降，無試驗資料時，可參考粘土采用4～6；壤土較粘土減小、20%～30%。

（2）對于壩體滲漏，應(yīng)根據(jù)滲漏程度不同，而采取不同的處理措施。如上游采用粘土斜墻防滲，下游采用導(dǎo)滲來解決。有的采用連鎖井柱、套井回填的方法處理。

套井回填處理壩體滲漏，是利用打井機(jī)沖抓鉆在壩體滲漏的地方造孔，然后用粘上進(jìn)行分層回填，并利用沖抓鉆的動力和卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備，帶動夯錘加以夯實，一個個套井連接成截水墻，截斷壩身或基礎(chǔ)的滲流，如圖 1所示。與其他辦法比較，套井截水墻具有省工省料，效果顯著，處理徹底的特點(diǎn)。處理操作分為造孔、回填、夯實、檢查等4個環(huán)節(jié)。

圖1 套井截水墻

①造孔。造孔前應(yīng)盡早將水庫蓄水位放低到要求處理的高程以下；在需要處理的壩段整修操作平臺架設(shè)鉆機(jī)；將鉆頭對準(zhǔn)事先指定好的井位樁，開鉆造孔。第一個孔打完后粘土回填好，再繼續(xù)打第二個孔。為了保持井孔垂直度，造孔程序應(yīng)相間一個孔進(jìn)行，即先完成奇數(shù)井，再間插中間偶數(shù)井，如圖2所示。

處理壩段的長度與滲漏范圍有關(guān)，一般從滲漏點(diǎn)向左、右沿壩軸線延伸約壩高的一倍距離，對均質(zhì)壩、心墻壩，可沿壩軸線或心墻的中心線布孔。截水墻深度，建議做到填筑較密實的、滲透系數(shù)與截水墻接近的土層內(nèi)。但必須處理到漏水層以下的一定深度，或與壩體上游面防滲鋪蓋以及截水槽相銜接處。對于壩基滲漏，最好處理至新鮮巖基。

井孔間要有一定的搭接，以保證在一定水頭下有足夠抵抗破壞坡降的有效厚度，如圖3所示。

圖3 套井造孔搭接(單位：cm)

圖2 套井造孔程序

②回填?；靥钔亮弦x擇符合粘性土料物理力學(xué)的要求，應(yīng)具有粘性大，易夯實，抗?jié)B性能好的特性，不允許摻雜樹根雜質(zhì)。回填時最好控制在最優(yōu)含水量附近，以使夯實較好。在底層回填土料時，要把井底的浮土、碎石清理干凈，并保持無水。井內(nèi)有滲水時要抽干，然后回填粘土。如井壁有滲水，應(yīng)在滲水方向布置副井，用深井泵抽吸，攔截滲漏水，保證主井的回填。

處理壩基漏水時，在砂礫石地基及崩坍體上打套井時，要注意地基內(nèi)是否夾有較大孤石，要仔細(xì)地檢查，并用井下爆破徹底清除。

回填鋪土要均勻，分層填筑，松土層不宜過厚，一般以25～30cm為妥。

③夯實。合理夯實是提高填土密實度和抗?jié)B強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)，對保證填上的質(zhì)量有著很大的作用，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對待。經(jīng)過多次試驗證明，選定直徑95cm，高40cm，重580～650kg的石夯錘，夯錘的底部做成15cm凸度弧形橢圓球面，夯實效果較好，不僅能獲得較高的容重，而且擠實了井壁四周土體，促使新老土結(jié)合較好。

夯實時，為避免振動過大，對老壩體帶來影響，按每立方用86t·m的擊實要求，可增多夯擊次數(shù)，減少落錘高度。在錘重650kg時，落錘高度1.5～2.0m左右，夯實土層厚度23cm，根據(jù)選用的土料，經(jīng)夯擊15次，達(dá)到與現(xiàn)場容重試驗相符的結(jié)果，符合設(shè)計要求。在工地施工中，還應(yīng)根據(jù)容重試驗來確定壓實質(zhì)量。

④檢查。包括井孔檢查和回填土質(zhì)量檢查兩個方面，檢查是處理過程中極其重要的環(huán)節(jié)。套井回填粘土截水墻，加固了土壩，處理了隱患，在進(jìn)行工作的同時，對壩體質(zhì)量也有了全面的了解。在處理過程中根據(jù)井孔檢查情況，在比較嚴(yán)重的集中滲水部位，適當(dāng)增加套井排數(shù)，在滲水側(cè)打加強(qiáng)井，如圖 4所示。在套井的兩側(cè)各增一排加強(qiáng)井使截水墻有效厚度增加。施工中井壁有較大范圍塌方時，在發(fā)生塌方的一側(cè)增加加強(qiáng)井，加厚截水墻，達(dá)到加固防滲體的目的。

圖4 套井的加強(qiáng)井布置

在套井回填粘土?xí)r，還需對填筑土料的容重、含水量和滲透性能等進(jìn)行試驗梭查。對回填土料土質(zhì)要隨時注意是否符合設(shè)計要求，防止粗料含量過多、半風(fēng)化料混合摻雜進(jìn)來。在井孔回填中，要做好壓實檢查、質(zhì)量檢定，使回填質(zhì)量掌握在設(shè)計要求范圍，務(wù)必使回填體土的孔隙減少，即減小滲透性、壓縮性，相應(yīng)提高土的強(qiáng)度，增強(qiáng)抗?jié)B性能。沿套井軸線方向每隔一定的距離，應(yīng)用滲透儀現(xiàn)場測定套井回填土與原防滲體的滲透系數(shù)并作對比，以提供校驗滲透穩(wěn)定計算的數(shù)據(jù)。

（二）漿砌石壩的觀察與維修

1.滲透觀察

對壩體、地基、兩岸接頭部分，認(rèn)真觀察有無滲透現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象后，進(jìn)一步觀察其滲漏面積和程度，并注意有無游離石灰及黃銹析出。滲漏程度可分濕斑點(diǎn)和漏流兩類。漏流又可分為點(diǎn)滴流、細(xì)流、射流。將滲漏水引入容器，直接量出滲漏水的容積和重量。通過觀測，做出記錄，提供維修資料。

2.壩體觀測

在地基巖石有斷層或巖層節(jié)理較發(fā)育的地方，應(yīng)經(jīng)常觀察其外露部分有無變形、錯動、張開等現(xiàn)象，并分析其對建筑物的安全狀況的影響。汛前、汛后和用水期前后，都要觀察輸水、泄水建筑物有無裂縫、氣蝕和磨損，建筑物的邊墻、底板有無淘刷，各部位的排水孔道有無堵塞現(xiàn)象。根據(jù)運(yùn)行后的實測揚(yáng)壓力值，研究揚(yáng)壓力的變化，并與設(shè)計采用數(shù)值對照，復(fù)核壩的穩(wěn)定安全情況。同時觀察壩體表面有無脫殼、松軟、侵蝕等情況；防滲護(hù)面是否損壞，迎水面的漿砌塊石是否因砂漿干縮產(chǎn)生裂縫引起漏水?？刹捎媚惧N敲擊．壩體塊石和砂漿的表面，以判斷是否有脫殼和侵蝕的情況，

3.排水系統(tǒng)的觀測

應(yīng)觀察壩內(nèi)的排水系統(tǒng)是否完好，如排水溝、管、廊道是否暢通，下游河床的消能設(shè)備是否符合設(shè)計要求，是否起到消能作用。

4.滲漏處理

對于壩身沉陷引起的防護(hù)面滲漏，可采取補(bǔ)澆混凝土或鋼筋混凝土，做噴漿蓋面或瀝青蓋面等方法，恢復(fù)防滲護(hù)面的不透水性。對于迎水面的混凝土（或鋼筋混凝土）的防滲面產(chǎn)生裂縫引起的滲漏，可采取鉆孔灌漿的方法處理。

灌漿的材料和方法各地有許多先進(jìn)經(jīng)驗。有的采取“聚氨酯”及“丙凝”灌漿堵漏收到良好的效果。經(jīng)過灌漿處理表明，“聚氨酯”材料對防滲堵漏的固結(jié)性能良好，與“丙凝”相比具有較高的強(qiáng)度，可用于地下結(jié)構(gòu)的防滲，松散地基的加固，斷層處理，水工建筑物混凝土的裂縫止水等。在使用時，應(yīng)合理地選用粘度比較適宜的漿液，如對細(xì)裂縫或細(xì)砂層的灌漿，應(yīng)選擇粘度較低的漿液；反之，裂縫大、流量大，則選擇粘度大的漿液。有時甚至還需要加入一定的填料，使其發(fā)揮堵漏作用。

“聚氨酯”、“丙凝/，材料對防滲堵漏有較好的效果，但目前價格較貴，原材料的來源也有一定限制，因此，在使用時應(yīng)考慮在水泥灌漿材料不能見效時，采用上述材料，更有其實用意義。

5.壩體失穩(wěn)的加固處理

由于壩體結(jié)構(gòu)偏小或基礎(chǔ)承載能力不足，或原采用地基摩擦系數(shù)偏小時，壩體可能發(fā)生傾覆、滑動，需要進(jìn)行加固。加固措施有的是增加壩體有效重量，以維持平衡，有的是采用接觸灌漿，使壩體與基礎(chǔ)連接更好；有的采用重力墻支撐，如圖5所示。圖6是結(jié)合處理裂縫漏水的加固措施。

圖5 加支撐加固示意圖1-壩體；2-重力墻支撐

圖6 砌石拱壩加固示意圖(單位：m) 1-原砌石拱壩；2-新澆混凝土防滲墻；3-加固條石拱壩；4-沿水平裂縫鑿槽填塞混凝土；5-漏水層面

由于揚(yáng)壓力引起的失穩(wěn)，主要是基礎(chǔ)處理不好，防滲設(shè)施不善，加之排水導(dǎo)滲設(shè)施失效，蓄水后引起揚(yáng)壓力增加，建筑物失穩(wěn)。處理這種失穩(wěn)的措施，除上述辦法外，還應(yīng)在壩坡的上游加強(qiáng)防滲設(shè)施，下游改善或增設(shè)導(dǎo)滲措施，以期達(dá)到降低壩酌滲透壓力。

[1] 防汛與抗旱[M].中國水利水電出版社.

TV52

A

1008-1151(2011)05-0064-02

2011-01-29

鐘愛華（1977-），男，廣西蒙山人，廣西海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司一分公司工程師，從事水利水電工程施工管理。