水利工程堤壩防滲加固技術(shù)淺析

□ 田勇鵬

一、我國(guó)水利堤壩工程中存在的安全問題

首先，現(xiàn)階段我國(guó)水利堤壩工程中存在的安全問題情況復(fù)雜，大體分為以下幾種，其一，水利堤壩防洪抗洪能力比較低。其次，水利堤壩的防滲工作不到位，壩體漏水情況嚴(yán)重。再次，有泄水、輸水的水利堤壩抗震能力過低，穩(wěn)定性存在嚴(yán)重問題。

另外，在現(xiàn)階段我國(guó)的水利堤壩工程中，防滲和加固的技術(shù)力量較薄弱，由于我國(guó)的水利堤壩工程發(fā)展起步較晚，在整個(gè)水利堤壩工程管理體系中，雖然有專門的管理機(jī)構(gòu)，但在具體的管理上缺乏專業(yè)性，專業(yè)的工程維修和維護(hù)的技術(shù)人員在數(shù)量上緊缺，一些地區(qū)的管理工作和技術(shù)工作都由不具備專業(yè)技術(shù)的村民擔(dān)任。

二、堤壩滲漏原因分析

與其他建筑物不同, 壩的建筑除了要考慮地基變形和穩(wěn)定等一般性問題以外, 還要特別考慮水的滲漏問題。大壩滲漏帶來的不僅僅是經(jīng)濟(jì)損失, 它對(duì)大壩的安全還會(huì)造成影響。以往的經(jīng)驗(yàn)表明, 許多壩的破壞, 往往不是因壩本身和地基的強(qiáng)度不夠, 而是由于地基巖土沒有抵住水的作用。壩基及兩岸山體滲漏的原因有兩個(gè):水庫(kù)蓄水形成的巨大水頭壓力; 存在著過水通道。滲漏量的多少, 與水頭的高低和通道的大小兩因素成正向依從關(guān)系。實(shí)踐表明, 凡在裂縫中產(chǎn)生較大滲漏的, 一般都具有以下現(xiàn)象:這些裂縫都與水庫(kù)內(nèi)外相連通, 而且具有一定的開度。那些不與水庫(kù)和外界連通的, 已被充填得很密實(shí)的裂隙或溶洞, 不會(huì)形成嚴(yán)重的漏水。因此, 在分析判斷壩基和岸邊能否產(chǎn)生嚴(yán)重漏水時(shí), 不但要查明壩區(qū)巖石內(nèi)是否存在斷層、裂隙、溶蝕等, 還要查明其現(xiàn)狀及充填情況。在詳細(xì)調(diào)查、勘探的基礎(chǔ)上, 最后應(yīng)盡可能地將壩址選在工程地質(zhì)問題最少而又滲水量小的地段上。事實(shí)上, 這只是相對(duì)概念, 大多數(shù)壩址選擇, 地質(zhì)條件都不同程度上存在著地質(zhì)缺陷, 尤其在近一段時(shí)期的病險(xiǎn)庫(kù)處理工程, 絕大多數(shù)是處理由于地質(zhì)缺陷引起的壩基滲漏問題。

三、提高水利堤壩工程防滲加固工藝質(zhì)量措施

（一）堤壩防滲處理原則

堤壩防滲一般采用灌漿或防滲墻措施來處理滲透或降低浸潤(rùn)線, 采用防滑樁或壓重等措施來提高抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)?；碌奶幚肀容^復(fù)雜, 要從滑坡的起因上解決問題。最好的途徑是降低壩體浸潤(rùn)線或提高土體強(qiáng)度指標(biāo)。近些年來, 隨著土工合成材料的發(fā)展, 用土工膜或復(fù)合土工膜防滲，用加筋材料提高土體穩(wěn)定性得到越來越廣泛的應(yīng)用。對(duì)壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”,下游“導(dǎo)、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(dǎo)、減、排是修建導(dǎo)滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚(yáng)壓力。

（二）堤壩加固技術(shù)

根據(jù)水壩不同的部位進(jìn)行不同的施工方法, 壩體、壩基帷幕灌漿主要充填漏洞和縫隙, 防滲截漏, 通過灌漿加固, 形成防滲體，此方法適用于漿砌石重力壩。壩上游面固結(jié)灌漿, 堵塞漏洞和縫隙, 加固補(bǔ)強(qiáng)壩體和提高防滲性能, 以進(jìn)一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結(jié)灌漿, 在下游壩面有漏水或溶蝕物出溢的地方, 造成水平孔或斜孔, 埋注漿管進(jìn)行灌漿, 以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫, 加固壩體, 增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力。這種反向灌漿工藝, 非常適合拱壩和支墩壩工程, 對(duì)重力壩工程，只有在搞清揚(yáng)壓力并設(shè)排水孔時(shí)才可采用，采用這種方法時(shí)最好是壩前無水。壩面重新剔勾縫, 剔縫后, 用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿、干硬性預(yù)縮水泥砂漿或用防水材料配制高標(biāo)號(hào)水泥砂漿勾縫, 提高壩面防滲漏能力及壩體穩(wěn)定性、整體性和抗凍融、抗風(fēng)浪淘刷能力，此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。

（三）堤壩灌漿防滲的幾種常用方法

1、劈裂式帷幕灌漿法。所謂劈裂式帷幕灌漿, 主要用于加固堤身,防止堤身滲漏。其方法是根據(jù)堤壩曲直不同情況, 用淺孔輕便鉆機(jī)或更簡(jiǎn)單的鉆具, 分別采用梅花形布孔和直線布孔方式, 沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1. 5m處鉆孔, 一般孔距3m, 孔深根據(jù)堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過堤身鉆入基礎(chǔ)1～ 2m 為宜。灌漿時(shí)由下而上, 少灌多復(fù); 泥漿由稀到稠, 循序漸進(jìn); 壓力由大到小, 靈活掌握。這樣, 可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題, 使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕, 達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。

2、高壓填充式灌漿法。高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎(chǔ)灌漿, 亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎(chǔ)灌漿時(shí), 須用50m 工程鉆機(jī)在需灌的堤段從堤頂鉆孔, 孔距1. 5～ 2. 0m, 孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過砂層進(jìn)入礫石層2m 左右為宜。灌漿時(shí)壓力一般為127. 40～ 166. 60kPa, 套管下到填土層保證堤身干燥, 基礎(chǔ)部分砂礫層灌入水泥漿, 然后逐步提升到土層, 以黃泥漿封孔，這種灌漿法主要用于治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時(shí), 灌漿用30 型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿, 形成包圍圈, 然后進(jìn)行填充, 填滿為止。

3、低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U(xiǎn)堵塞管涌, 它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況分別采用30型鉆機(jī)或50 型鉆機(jī)鉆孔, 然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì), 再以小于49kPa 的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌?jī)?nèi)阻力, 減慢管涌?jī)?nèi)水流速度, 防止水泥漿隨水流出; 加入速凝劑, 水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。