我國水庫壩體防滲加固技術(shù)研究

摘 要：隨著時間的變遷，壩體會受到雨水沖刷、地質(zhì)活動等因素的影響，導(dǎo)致壩體出現(xiàn)不同程度的沉降和裂縫，出現(xiàn)水體溢出，甚至大壩崩塌。壩體防滲漏一直是壩體除險加固的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)術(shù)界研究的重要內(nèi)容。文章對國內(nèi)外常見的壩體防滲技術(shù)進(jìn)行了探討研究，旨在為我國水庫壩體建造施工提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：水庫；壩體防滲；加固技術(shù)；研究

中圖分類號：TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0146-02

在堤壩使用過程中，要加大對堤壩的安全監(jiān)測力度，并及時對存在險情進(jìn)行除險加固，確保水庫和人民生命財產(chǎn)安全。本文對近年來國內(nèi)外堤壩除險加固施工方法進(jìn)行了深入研究，重點介紹幾種被人們廣泛接受的堤壩防滲加固技術(shù)，以期為我國堤壩防滲加固施工提供借鑒。

1 壩體滲漏的成因分析

一般來講，壩體多用一些砂礫料和土料進(jìn)行填充，而這些填充料之間又存在大量空隙，且都具有滲水性。當(dāng)水庫蓄水后，會加大對水庫提拔的壓力，水庫中的水會通過大壩中微小縫隙向壩體外滲水，如果滲水流坡降超過了壩體壩土料和基砂礫料所允許坡降時，滲透的水流就會慢慢的將壩體中的小顆粒帶走，日積月累就會出現(xiàn)滲透變形，進(jìn)而威脅到壩體的安全。因此，對壩體的滲流控制是保證土壩安全的一項重要措施，施工過程中，常見的滲流控制方式是，在壩體內(nèi)建設(shè)防滲效果十分好的防滲體，通過防滲體來阻止庫水向壩體外滲流，減小減小滲流坡降，將滲透坡降至允許的范圍內(nèi)，進(jìn)而起到保護(hù)壩體的作用。此外還要采取一些其它的排滲措施，將壩體的滲透水流排除，達(dá)到進(jìn)一步降低下游壩基的剩余水頭作用，保持穩(wěn)定的堤壩滲流，進(jìn)而延長堤壩的使用壽命。

2 常見壩體防滲加固技術(shù)

2.1 高壓噴射灌漿防滲

在進(jìn)行高壓噴射灌漿防滲施工時，應(yīng)該注意以下幾個方面：其一，在進(jìn)行高壓噴射灌漿設(shè)計工作之前，要到實地進(jìn)行詳細(xì)的勘測，深入了解堤壩地基土層地質(zhì)地貌和水文方面的信息，還要對堤壩其它方面可能存在的問題進(jìn)行深入分析調(diào)查。在堤壩附近選擇與地基相似的土層，認(rèn)真做好噴射灌漿試驗，以期為施工提供具有指導(dǎo)性的技術(shù)數(shù)據(jù)，通過實驗數(shù)據(jù)設(shè)計好鉆孔的布置形式和孔距。一般而言，如果是單排孔，適宜的孔距為1.5～1.8 m，而雙排孔則距離稍大，但是最大不能超過2.5 m。其二，在灌漿時，應(yīng)該采用擺噴形式，實行交叉折線連接，以達(dá)到提升防滲效果的目的。同時我們又可將斜交分為兩種形式：一是在先期形成的凝結(jié)體強(qiáng)度不高時，后期我們通過噴射流來把它沖切割開，進(jìn)而形成插入連接；二是對于先期形成的凝結(jié)體強(qiáng)度較高，而在后期噴射流難以將其切割開時，我們可以通過噴射水流，將柱體表面沖洗干凈，然后通過新的漿液再和它凝結(jié)，形成防滲體。高壓噴射灌漿與靜灌漿相比具有顯著的優(yōu)點，比如它有更好的可控性和可灌性、工效高、設(shè)備簡單、節(jié)省了大量灌漿材料等等，但是該技術(shù)目前還沒有形成統(tǒng)一的設(shè)計、施工以及管理運行規(guī)范，施工設(shè)計過程中隨意性較大。這兩種連接形式都可以達(dá)到較好的防滲效果。

2.2 沖抓套井回填粘土防滲墻

沖抓套井回填粘土防滲墻技術(shù)，這種方法是利用沖抓式打井機(jī)器在堤壩防滲漏區(qū)域內(nèi)打井，然后用粘性土料，逐層回填再夯實，進(jìn)而形成連續(xù)的套接粘土防滲堤壩墻。在進(jìn)行沖抓套井回填粘土防滲墻施工過程中，我們要重點注意以下幾個方面：

①套井防滲墻的設(shè)計。我們常用的采用方法是將主、套井相間來布置，也就是一主一套形成井墻。采用這種方法可以有效的降低清潤線，均質(zhì)壩套井或者是粘土心墻壩，必須布置在攔水壩軸線的上游。

②合理確定套井的排數(shù)及排距。套井的排數(shù)多少直接關(guān)系到套井回填回填粘土防滲墻的厚度。具體厚度我們可以通過滲透計算公式來確定，其公式為：防滲墻的有效厚度T≥△H/J，其中，△H為防滲墻承擔(dān)的最大水頭，T為防滲墻的有效厚度，J為防滲墻允許滲透坡降。

③套井深度的確定。壩體對填筑質(zhì)量要求較高，必須做到堅固密實，防滲墻與滲透系數(shù)接近的土層相銜接，同時要深入壩體內(nèi)填筑質(zhì)量較好的土層，因為回填土的質(zhì)量高低直接影響到套井回填的成功與否。在造井時深度不要超過30 m。如果堤壩內(nèi)設(shè)有涵洞時，為了保證不影響涵洞的質(zhì)量，我們應(yīng)該在洞頂5 m時，開始運用鉆頭自重抓土的方式。

④關(guān)于回填土料的選擇。先要對回填土做物理學(xué)實驗，與與原壩體指標(biāo)相對比，一般要求是粘度較大的非分散性土。

2.3 混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻技術(shù)是使用專門機(jī)械，在壩體中建造孔或者槽，然后用泥漿固壁，再使用直升導(dǎo)管，向槽孔內(nèi)注入混凝土，讓其形成連續(xù)的混凝土幕墻，進(jìn)而達(dá)到防滲的目的。但是有一點我們必須注意，防滲墻的底部必須與基礎(chǔ)放松體連接。在混凝土防滲墻的施工設(shè)計時，我們必須注意一下幾點：

①混凝土的防滲墻的分類。如果按照鉆孔形式來分，可以將其分為圓孔和槽形孔。圓形孔是由許多直徑約60～80 cm的混凝土圓柱搭接而成，而且施工時，要先單孔，再雙孔。它的有效厚度多為樁柱直徑的四分之三或五分之三。由單雙號槽孔混凝土套接成一道墻，槽孔長度在1.85～38.2 m之間。一般而言，槽孔長度越長，那么它的套接接縫就越少，且墻的防滲性能也越好。

②混凝土防滲墻厚度的設(shè)定。對于混凝土防滲墻厚度，應(yīng)根據(jù)施工實際情況而定，比如根據(jù)施工機(jī)械、滲透的穩(wěn)定，以及水力梯度這三個方面的條件來確定?；炷练罎B墻厚度一般在0.7～1.3 m之間。

③關(guān)于防滲材料的選擇。我們一般將防滲材料分為以下幾類：純混凝土、鋼筋混凝土、塑性混凝土、自凝灰漿?；炷练罎B強(qiáng)是目前應(yīng)用較為廣泛的防滲手段，隨著我國在防滲接頭和防滲材料上取得了巨大進(jìn)步，混凝土防滲技術(shù)也得到了較快發(fā)展。特別是在混凝土中，參入適量的膨潤土或粘土，可以提高抗拉強(qiáng)度，降低彈性模量，同時還可以大大減少水泥的使用量，從而降低防滲墻的造價。

2.4 表面柔性防滲體系

在不放空水庫的前提下，通過從壩頂?shù)綁熙嘀g，設(shè)置具有良好抗?jié)B效果的防滲屏障，使得在上游面形成一個封閉而且完整的防滲系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到降低壩體防滲的效果；減輕壩體水壓對混凝土的溶蝕，增強(qiáng)壩體的穩(wěn)定性。表面柔性防滲技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于碾壓壩、混凝土重力壩、面板堆石壩、拱壩、土石壩等等新修建或者是修復(fù)工程施工中。通常使用高分子防水卷材，以及其它一些類似防水阻隔材料制作而成的，織物、格柵膜片等作為柔性防滲材料。這些材料透水性極低，非常時候做防滲材料。在20世紀(jì)70年代，表面柔性防滲技術(shù)逐步延伸到混凝土病險壩體的修復(fù)。據(jù)國外相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，目前有近300座大型堤壩使用PVC表面柔性薄膜來防滲，且百分之四十七的堤壩在設(shè)計階段采用。我相信，在不久的將來，隨著新型柔性防滲材料的進(jìn)一步開發(fā)，以及防滲施工技術(shù)的快速發(fā)展，表面柔性防滲技術(shù)將在堤壩防滲加固中得到廣泛應(yīng)用。

2.5 壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻

混凝土防滲墻技術(shù)最先應(yīng)用于歐洲，它的發(fā)展起源于水井、石油鉆井以及水下澆筑混凝土技術(shù)。早在1950年混凝土防滲技術(shù)在意大利和法國得到廣泛應(yīng)用，隨后1959年開始引入我國。槽孔式防滲墻的施工方法是通過樁柱而形成的防滲墻，和在導(dǎo)流圍堰下修建的連鎖樁柱型防滲墻技術(shù)上演變和發(fā)展起來的。近年來，我國水工建造施工工藝的不斷改進(jìn)，形成了許多較為成熟高效的施工方法。混凝土防滲墻技術(shù)已經(jīng)開始在我國其它行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，比如土石壩工程和地基工程等。防滲墻技術(shù)不斷向難度、深度和廣度發(fā)展，并取得可喜成績。在施工難度、規(guī)模度，以及施工方法等都得到了較大改進(jìn)，此外在防滲墻的質(zhì)量檢查上也有了很大進(jìn)步。

3 結(jié) 語

堤壩防滲加固是水利工程維護(hù)工作中一項長期而重要的工作，同時也是水利工程除險加固的一項重要內(nèi)容。其防滲加固工程質(zhì)量的好壞，直接影響到水庫堤壩的安全，切實發(fā)揮水庫應(yīng)有作用的關(guān)鍵，所以各管理和施工單位必須對此給予高度重視。通過對以上幾種堤壩防滲加固方法進(jìn)行闡述，不難發(fā)現(xiàn)每種方法都存在自己的優(yōu)缺點。例如目前灌漿技術(shù)是應(yīng)用的最為廣泛，而且就地取材、節(jié)省投資，施工靈活、施工機(jī)械也較為輕便，施工難度相對較小，但是它的缺點是很難從根本上去解決堤壩防滲問題，此外對施工工藝也要求嚴(yán)格。而表面柔性防滲技術(shù)，則投入低、耗費少，但是需要水下施工，施工難度大大增加，而且降低柔韌性防滲材料的使用年限，且理論研究和實踐還有待于完善。因此，我們在對壩體進(jìn)行防滲施工時，應(yīng)該結(jié)合實際情況，采取切實可行的方法，保證施工效果。

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