對小型水庫除險加固技術探討

【摘 要】我國大多數(shù)小型水庫經過幾十年的長期運行，都存在不同程度的病險，主要表現(xiàn)為：水庫防洪能力低；壩體存在安全隱患，壩體或壩基滲水等。本文分析了小型水庫土石壩病險成因，并提出幾種加固防滲技術的應用特點。

【關鍵詞】小型除險水庫;加固技術

隨著社會經濟、人口的發(fā)展，水資源越來越緊缺，合理開發(fā)和利用水資源已成為近年來水利工作的重點。小型水庫壩體的滲漏問題，除了影響壩體自身安全以外，水資源浪費也比較嚴重。加之近年來洪澇災害頻繁，超標準洪水時常出現(xiàn)，使得一些小型病險水庫的安全問題更加突出。故小型水庫的除險加固也是非常必要和迫切的。

1.水庫土石壩病險成因分析

病險土石壩的滲漏主要存在以下兩方面：

1)壩基滲漏

很多病險庫都存在壩基滲漏問題，主要是因為建于上世紀50至70年水庫基本都屬于“三邊”工程，對壩基沒有很好的按技術要求進行處理，不是清基不到位導致壩基壩體接觸面成為滲水薄弱環(huán)節(jié)，就是截水槽的開挖深度不夠，留下了滲水通道?；蛘邏误w填筑標準不夠，壓實度根本滿足不了設計要求，給壩體穩(wěn)定埋下安全隱患。有些水庫的壩基滲漏是因為壩基位于覆蓋層上，而覆蓋層的滲透系數(shù)大，允許滲透比降較低，原設計的壩基截水槽或者其它處理措施的深度沒有達到相對不透水層或者截水懸掛帷幕的深度不夠，不能有效的阻止?jié)B漏或延長滲徑，甚至就根本沒有進行壩基處理。

2)壩體滲漏

壩體滲漏多由于壩體填筑材料或者填筑標準不符合要求，密實度不夠，滲透系數(shù)偏大。在建期間受資金及條件的限制，采用人工筑土建成，大壩填筑質量差，回填質量達不到規(guī)范要求。有的水庫建設時采用人工夯填，壩體素填土的滲透系數(shù)為2.20×10-4～3.39×10-4cm/s，屬于中等透水，由凝灰熔巖風化的粘性土填筑而成，含少量碎石，含砂量平均值為29.4%，壩底局部含有少量塊石。

3)壩體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求

常見的原因有上游壩體滲透系數(shù)太小而坡比較陡，浸潤線偏高，壩體斷面偏陡等。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，壩體穩(wěn)定應對正常運行期的上下游壩坡、水位驟降的上游壩坡、一定蓄水位與地震組合的上下游壩坡、施工期上下游壩坡進行抗滑穩(wěn)定驗算。如果上游壩體滲透系數(shù)太小而坡比較陡，使得在水位驟降工況下，上游壩體內的水不能及時排出壩體，增大了土體重量（此時一般為飽和容重），由于含水量大而減小了凝聚力和內摩擦角，從而造成上游坡失穩(wěn)，處理措施一般是減緩壩坡。

2.幾種水庫加固防滲技術及其特點

針對小型水庫壩基壩體的滲漏情況，病險土石壩的防滲處理方法大部分采用灌漿措施，壩基的防滲處理主要有高壓旋噴灌漿及帷幕灌漿，壩體的防滲處理主要有充填式灌漿和劈裂灌漿，而隨著土工合成材料的發(fā)展，用土工膜或復合土工膜防滲得到越來越廣泛的應用。

1)高壓旋噴灌漿：該技術比較成熟的技術，近年來工藝、材料、設備都有很大的發(fā)展，應用十分廣泛。針對不同情況灌漿可采用滲透性灌漿和強制性灌漿，前者不改變或破壞被灌對象的結構，后者反之，如高壓旋噴、攪拌樁、劈裂灌漿等。當使用的漿液具有高的凝固強度時，可起到既防滲又加固的效果，強度低的僅起到防滲的效果。該技術是使?jié){液在很高的壓力下通過注漿管，從噴嘴高壓射出，注入地基，在射流的沖擊、切削、攪拌作用下，漿液與原地基混為一體，對地基產生擠壓、滲透作用，使旋噴樁及其周圍土體的密實度和承載能力得到提高。高壓旋噴灌漿施工需要的場地小，施工工序少、不需開挖，減少基坑滲水量，降低施工難度、簡便，但容易污染環(huán)境，成本較高，對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用，且跟常規(guī)帷幕灌漿相比投資也相對偏高。

2)帷幕灌漿：帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動性和膠凝性的漿液，通過鉆孔壓入巖層裂隙中，經膠結硬化后提高巖基的強度，改善巖基的整體性和抗?jié)B性。它的特點是：鉆孔深、灌漿壓力較大、孔呈線狀排列。帷幕灌漿作為防滲處理的一種重要手段，已越來越多地被應用在各種水利水電建設工程中，同時帷幕灌漿技術也在不斷的發(fā)展，以適應不同的地層條件和施工要求。

3)充填灌漿：充填式灌漿是利用漿液自重，按某種混和的漿液注入壩體內，自下而上堵塞壩體內較大的空洞、漏洞、蟻穴、裂縫等使壩體空洞等密實，與壩體形成統(tǒng)一的粘結整體，進而充填壩體內的防滲漏洞，增強壩體的防滲能力，提高壩體的穩(wěn)定性。當壩體存在局部裂縫及洞穴時可按充填灌漿進行防滲處理。

4)劈裂灌漿：該技術是運用壩體壩應力分布規(guī)律，用一定的灌漿壓力，將壩體沿軸線方向劈裂，同時灌注合適的泥漿，形成鉛直連續(xù)的防滲泥墻，堵塞漏洞、裂縫或切斷軟弱層，以提高壩體的防滲能力，同時通過漿壩互壓和濕陷，使壩體內部應力重新分布，提高壩體變形穩(wěn)定性。劈裂式灌漿是在總結充填式灌漿的經驗教訓，分析壩體隱患的產生原因和泥漿劈裂壩體的規(guī)律的基礎上提出來的。

5)鋪設復合土工膜：復合土工膜是一種土工合成材料，具有較好的防滲效果，將復合土工膜鋪設在需要進行防滲處理的坡面上，上面鋪設砂墊層和砼，壩頂封頂層砼形成一個整體完全封閉的防滲體系，該壩體防滲效果的好壞關鍵是復合土工膜自身的防滲效果及其與周邊連接的可靠性。

3.防滲技術在實際工程中的應用

對病險土壩進行防滲加固處理的方法較多，對壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”，下游“導、減、排”的原則。所謂鋪、截、堵就是修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿等以減小滲漏量；導、減、排是修建導滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚壓力。

(1)針對壩體存在隱患的防滲加固一般采用壩體垂直防滲和上游坡面防滲，一般采用如下的三種防滲措施：①首先應對壩體進行必要的充填灌漿，增加壩體的密實度，然后在壩體上游坡鋪設復合土工膜。②劈裂灌漿利用了壩體填筑的自然應力狀態(tài)，不但對壩體起到較好的加固作用，還可以將壩基一定深度地劈開，對壩體和壩基的結合面起到很好的防滲作用。③根據(jù)工程的具體情況，采取在上游壩坡貼防滲斜墻、鋪設復合土工膜、加大壩體斷面等措施。

(2)土石壩雖然壩型常見，但由于其工程情形復雜，機具、材料等條件多變，并且各項具體的防滲技術方法很多都有其特定的適用范圍和局限性，因此，對每一具體工程病害都應進行仔細分析。應從工程病害情況、防滲處理要求、工程費用以及材料、機具來源等各方面進行綜合考慮。

4.結論

隨著除險加固技術與工藝的不斷發(fā)展，新技術、新工藝的不斷產生和完善，將在水庫、堤防及相應工程等的除險加固中不斷取得新的成績和突破。每種新技術有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點和適用性。因此，要做好除險加固設計，首先要認真分析病害及其原因，然后才能對癥下藥，采取適宜的措施進行加固，達到既能使水庫正常運行，又能減少工程造價的目的。在工程實際中，根據(jù)工程的實際情況選擇相應的綜合防滲技術，以達到科學、經濟、合理的目的，這是在當前以及今后小型病險水庫防滲方案選擇中值得深入研究的課題。

參考文獻

[1]周永喜.病險水庫土石壩滲漏原因分析及防滲處理措施[J].大壩與安全.2009，02.