土石壩防滲施工技術(shù)綜述

閆曉軍

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 引言

土石壩在壩工建設(shè)中有著悠久的歷史，其發(fā)展歷程相當(dāng)漫長。隨著觀念理論、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土石壩工程較其先期的功能、質(zhì)量相比有了本質(zhì)上的提高，土石壩依舊處于各種水壩工程建設(shè)的第一位。我國國內(nèi)大多已建成的水庫大都選用了土石壩，這些土石壩在城市供水、供電、水土灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及防洪中發(fā)揮著巨大的作用。但由于許多土石壩過于老舊，或由于勘察、設(shè)計、施工方面存在的缺陷以及自然災(zāi)害的影響，部分壩體滲流現(xiàn)象較為嚴(yán)重，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來極大威脅，因此土石壩的防滲施工至關(guān)重要。

2 土石壩滲流分析

土石壩是最普遍采用的一種壩型，但由于土石壩工程的壩基與土料一般都為散粒體結(jié)構(gòu)的砂礫，這些沙礫之間往往都存在著許多空隙，其防水性能不高，如果設(shè)計不當(dāng)或施工質(zhì)量不高，當(dāng)水庫蓄滿后，在水壓的作用下，蓄水就會順著土石壩中的薄弱環(huán)節(jié)滲漏。如果這種滲流現(xiàn)象處于設(shè)計的控制之下，且土石壩的所有部分都未出現(xiàn)任何的破壞性滲透，那么這種滲流便被稱之為正常滲流。正常滲流的滲流量通常都很小，而且滲流中應(yīng)該不含任何土壤或顆粒，水質(zhì)清澈、透明，滲流狀態(tài)穩(wěn)定，不會對土石壩造成破壞性的滲透。但是，如果滲流集中且滲流量過大，其水質(zhì)就較為渾濁，會導(dǎo)致土石壩出現(xiàn)流土、管涌以及接觸沖刷等破壞性滲流，即通常說的異常滲流。

3 土石壩防滲施工

3.1 土木合成材料防滲施工

根據(jù)水利特性，土木合成材料防滲施工可分為土工復(fù)合膜防滲施工和透水性土工織物防滲施工。土工復(fù)合膜能有效取代傳統(tǒng)防滲體，對于截滲、防水的效果非常明顯，透水性土工織物能取代傳統(tǒng)的砂礫石反濾料，起到排水、反濾的作用。土木合成材料的重量較輕，鋪設(shè)相當(dāng)便利，可以采用焊接或粘接技術(shù)對重疊部分進行處理，而且其造價低于砂礫石料排滲與黏土防滲，工期也不長，工程質(zhì)量容易得到保證。土木合成材料運用較為典型的某水庫，其土石壩高度為38.3m，背水坡的大面積濕潤現(xiàn)象存在已經(jīng)多年。防滲施工中在土石壩的迎水坡使用了復(fù)合型土工膜作為其防滲層，其面積為1845m2，單位造價16元，工期耗時30d。與采用黏土斜墻的方案相比，節(jié)約了近2/3的成本。同時施工較為簡便，所需設(shè)備少，普通的工作人員均可掌握。土工復(fù)合膜柔軟性較高，可以適應(yīng)各種壩體及壩體變形，抗腐蝕性強，可防止白蟻、老鼠等動物的破壞。改建施工后，該水庫經(jīng)歷了連續(xù)3年汛期超正常水位的考驗，防滲效果非常顯著，其背水坡未出現(xiàn)任何濕潤現(xiàn)象。

3.2 高壓定向噴射灌漿防滲施工

高壓定向噴射灌漿防滲施工是在高壓旋噴灌漿防滲施工基礎(chǔ)上改進而來的，該技術(shù)在病險水庫的基礎(chǔ)防滲方面效果顯著。經(jīng)過多年發(fā)展，該技術(shù)的施工工藝得到了較大提高，其噴射形式越來越多，專用設(shè)備越來越豐富。該技術(shù)不僅適用于沙層、土層以及細(xì)顆粒砂礫石層，而且逐漸擴展到砂卵漂石、砂卵石以及堆石碴等具有強透水性的石層當(dāng)中。

以往使用的旋轉(zhuǎn)鉆工效較低、能量消耗大，且工程質(zhì)量較為一般。如今，“沖擊帶管鉆孔，泥漿固壁提管”是當(dāng)前比較科學(xué)、先進的一種新式鉆孔法。其優(yōu)點為：孔斜率容易被控制，成孔率較高；泥漿不會出現(xiàn)不規(guī)律的擴散，能夠有效降低能量消耗；工作效率較高，使用沖擊鉆在含量為40%且粒徑達(dá)8～15cm的卵石粒地層當(dāng)中進行造孔作業(yè)，8h的班進尺達(dá)15～20m，相比以往使用的旋轉(zhuǎn)鉆，工效大大提高。同時，使用該技術(shù)所筑成的防滲板墻厚度更大，有效直徑大幅增長；對機具的磨損較低，能夠節(jié)省鉆具，可有效節(jié)約成本。

3.3 劈裂灌漿防滲施工

劈裂灌漿防滲施工運用水力劈裂原理，利用灌漿壓力將土地劈裂，然后將泥漿灌入，最終筑成加固土體或防滲帷幕。劈裂灌漿防滲技術(shù)當(dāng)前使用較為廣泛，其防滲作用較強。其主要技術(shù)原理是在土壩中采用劈裂灌漿，對土石壩施加適當(dāng)?shù)膲毫?，將壩身沿著小主?yīng)力面劈開，然后將泥漿灌注進去，使泥漿和壩體形成互壓，最終筑成厚度在10～50cm的不間斷泥墻。同時，泥漿導(dǎo)致壩身濕化、沉陷，使土石壩的密實度提高，在提高土石壩防滲能力的同時使壩體得到了加固，不容易發(fā)生變形。使用該技術(shù)可就地取材，且施工過程較為簡便，工效快、成本較低。

3.4 振沖加固防滲施工

我國土石壩中心墻沙殼壩的數(shù)量較多，由于以往各項技術(shù)條件所限，在施工過程中沙殼大都沒有被碾實，還有些壩底存在細(xì)沙層也沒有加以處理。受各種振動影響，這樣的土石壩容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。近幾年，除了采用上游壩腳拋石蓋重以及下游壩腳加強排水蓋重外，振沖加固防滲施工被重點投入使用，其作用效果較為明顯。

4 結(jié)語

隨著社會的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，土石壩施工技術(shù)被廣泛運用到水利工程建設(shè)中。土石壩的施工涉及到水利工程的多個方面，關(guān)系著現(xiàn)代水利工程的應(yīng)用發(fā)展建設(shè)，應(yīng)不斷引進、借鑒國外先進的施工技術(shù)，加強自身的研究和創(chuàng)新，努力提高水利工程土石壩施工技術(shù)，促進水利工程土石壩的建設(shè)發(fā)展。同時，在土石壩的施工過程中，應(yīng)按現(xiàn)代技術(shù)精心設(shè)計、嚴(yán)格施工采用科學(xué)合理的施工方法與技術(shù)，使土石壩施工更加安全高效、可靠持久。隨著大型高效機械化設(shè)備的采用，施工成本的降低，壩體防滲材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，土石壩的發(fā)展將會得到更新、更好的發(fā)展機遇和空間。