高噴灌漿在水庫(kù)防滲加固中的效果檢查方法

王禎凱，鄭賢嶺

（中國(guó)水電一局有限公司，遼寧旅順116041）

1 水庫(kù)防滲要求

隨著水庫(kù)的長(zhǎng)期運(yùn)行，工程存在老化、人為破壞、自然侵蝕等現(xiàn)象，為了水庫(kù)的安全運(yùn)行，需要對(duì)水庫(kù)的問(wèn)題及隱患進(jìn)行排查、修補(bǔ)和加固。尤其是“大干快上”年代修的水庫(kù)，由于技術(shù)不成熟和盲目搶工期，存在一些病壩、老壩，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。近幾年隨著國(guó)家加大水利工程投資，病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固作為重中之重，已經(jīng)進(jìn)行了大面積的施工。高壓噴射灌漿作為一種行之有效的防滲措施，越來(lái)越多地被采用，對(duì)其效果的檢查就顯得尤為重要。

要檢查水庫(kù)的防滲效果，首先要明確水庫(kù)的防滲要求。水庫(kù)的防滲作用主要有以下三點(diǎn)：①降低土壩壩體的浸潤(rùn)線，防止下游壩坡的管涌及洇濕現(xiàn)象，保持壩坡的穩(wěn)定；②降低土壩的滲流水力坡降，保持土壩的滲流穩(wěn)定；③減少水庫(kù)的滲漏損失，提高水庫(kù)的蓄水利用率，保護(hù)水資源。

2 檢查方法

2.1 圍井檢查

圍井檢查就是在已經(jīng)施工完成的高壓噴射防滲墻上選擇一個(gè)部位采用與施工同樣的參數(shù)做一個(gè)封閉形的板墻，形成一個(gè)由高壓噴射板墻圍成的密閉空間，以便有效檢查板墻的透水、破壞坡降等性能。圍井檢查是當(dāng)前較為有效的方法，也是規(guī)范所推薦的檢查方法。它適用于所有形式的高壓噴射灌漿防滲墻，方法簡(jiǎn)單易行，被廣泛采用。圍井檢查一般布置在地質(zhì)復(fù)雜部位、嚴(yán)重漏漿的部位和可能存在缺陷的部位，但只能是局部的隨機(jī)檢查，無(wú)法檢查防滲墻整體效果，具有隨機(jī)抽查檢查的性質(zhì)。無(wú)論采用注水還是壓水，檢查的只有圍井的滲透系數(shù)，無(wú)法反映高噴板墻的其他指標(biāo)。

作為規(guī)范推薦的方法，圍井檢查被廣泛應(yīng)用于水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程高噴灌漿的檢查，江西高安上游水庫(kù)就是采用的這種方案。高安上游水庫(kù)屬于大二型，于2000年進(jìn)行除險(xiǎn)加固，主要采用了高壓噴射灌漿防滲墻。高壓噴射灌漿共完成高噴2135.4 m，形成防滲板墻3416 m2。完工后布置兩個(gè)檢查圍井，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢查，其中Ⅰ號(hào)圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=1.27×10-8cm/s，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=7.00×10-7cm/s；Ⅱ號(hào)圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=8.04×10-9cm/s，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=2.22×10-7cm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求K=i×10-6cm/s。農(nóng)七師柳溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程完成高壓噴射灌漿16014 m2，施工結(jié)束后共布置3個(gè)圍井，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢查，其中Ⅰ號(hào)圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=7.56×10-8cm/s，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=6.80×10-7cm/s；Ⅱ號(hào)圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=6.08×10-8cm/s，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=6.52×10-7cm/s；Ⅲ號(hào)圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=3.44×10-7cm/s，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)k=6.83×10-7cm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求K=i×10-6cm/s。圍井檢查結(jié)果反映的是板墻及壩體的復(fù)合滲透系數(shù)，一般偏小，采用不同的公式對(duì)結(jié)果的影響很大。圍井檢查具有很大的參考價(jià)值，但不能作為唯一的指標(biāo)。

2.2 鉆孔抽芯檢查

對(duì)于厚度較大和深度較淺的高噴墻，可以采用鉆孔抽芯的檢查方法，這也是規(guī)范推薦的方法。抽芯檢查的目的是檢查抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)及防滲墻完整性。

（1）抗壓強(qiáng)度：對(duì)土壩塑性體而言，檢查防滲墻體抗壓強(qiáng)度意義不大，主要是檢查其抗?jié)B強(qiáng)度、滲透系數(shù)、塑性變形特性。

（2）滲透系數(shù)：通過(guò)對(duì)鉆孔取芯取出的小試件進(jìn)行滲透試驗(yàn)和圍井試驗(yàn)的比較，滲透系數(shù)相差比較大，一般小試件試驗(yàn)的滲透系數(shù)比較小，根本無(wú)法反映板墻的整體防滲性能。

（3）防滲墻完整性：通過(guò)鉆孔取樣檢查防滲墻的完整性。由于鉆孔總有一定的傾斜度，通過(guò)兩次鉆孔，更增加傾斜度，加之墻體薄，鉆孔深，很難取到要求部位的完整樣品。同時(shí)墻體損傷后，還要進(jìn)行修補(bǔ)。

天津爾王莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程共完成高噴26000多米，形成防滲板墻40000多平方米，完工后采用取芯檢查的方法，10 m以上取芯效果較好，10 m以下取芯不是很理想。大部分偏出無(wú)法反映高噴板墻的實(shí)際成墻情況，對(duì)芯樣進(jìn)行試驗(yàn)，滲透系數(shù)都較小，一般取芯樣都是比較好的部分，其滲透系數(shù)參照意義不是很大。江西金溪水庫(kù)完成高噴灌漿2600 m，形成防滲板墻2800 m2。板墻最深42 m，設(shè)計(jì)采用取芯檢查，實(shí)際鉆孔取芯最深取至26.5 m，以下沒(méi)有提出板墻芯樣，后來(lái)水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，當(dāng)時(shí)高噴板墻的施工質(zhì)量很好，原來(lái)水庫(kù)滲漏點(diǎn)消失，滲漏量符合設(shè)計(jì)要求。按當(dāng)時(shí)取芯情況，根本就無(wú)法判定高噴板墻的施工質(zhì)量。總之，在水庫(kù)除險(xiǎn)加固高噴防滲墻檢查中利用鉆芯不是理想的方法，使用價(jià)值不大。

2.3 綜合分析檢查

檢查防滲效果不能只局限于局部檢查，要用綜合分析的方法檢查整體防滲加固效果，方法如下。

2.3.1 開挖檢查

施工結(jié)束后，對(duì)埋深較淺的防滲墻進(jìn)行開挖，直觀檢查防滲墻的成墻效果、搭接情況、寬度和長(zhǎng)度。這種方法尤其適用于施工前的實(shí)驗(yàn)，對(duì)選擇合適施工參數(shù)進(jìn)行施工更有實(shí)際意義。這也是正式施工前的必須工作。

2.3.2 圍井試驗(yàn)

為檢查施工質(zhì)量，可在施工帷幕上隨機(jī)抽查，進(jìn)行圍井水文試驗(yàn)，檢查板墻的滲透系數(shù)。作為規(guī)范推薦的檢查方法，可直觀放映出板墻的滲透系數(shù)。

2.3.3 測(cè)壓管法

在壩體上下游布設(shè)測(cè)壓管，觀察對(duì)比加固前后測(cè)壓管上下游水位差，據(jù)此分析防滲整體效果。

2.3.4 量水堰法

利用壩后量水堰測(cè)量加固前后的滲流量，比較加固效果，據(jù)此推算板墻的滲透系數(shù)。

2.3.5 平面流網(wǎng)法

利用平面流網(wǎng)分析水庫(kù)滲流現(xiàn)狀和加固效果。

（1）分析各壩段壩體浸潤(rùn)線的變化，查明壩體抗?jié)B性能較差的壩段及加固后的效果。

（2）分析各壩段壩基滲水壓力的變化，查明壩基滲漏較嚴(yán)重的壩段及加固效果。

2.3.6 剖面流網(wǎng)法

利用剖面流網(wǎng)，分析水庫(kù)滲流現(xiàn)狀和加固效果。

（1）分析各剖面浸潤(rùn)線的現(xiàn)狀和加固后的變化與效果。

（2）分析各剖面壩基滲水壓力的現(xiàn)狀和加固后的變化與效果。

（3）分析各剖面壩基截滲對(duì)浸潤(rùn)線的變化與影響。

2.3.7 高密度電法

作為一種新型的電測(cè)方法，其工作原理是水泥土的阻值率和齡期存在正比關(guān)系，水泥土的電阻率值隨齡期的增大呈線性增大，水泥土防滲墻所具有的高阻的特性是經(jīng)過(guò)一段時(shí)期后形成的。但在水泥土防滲墻形成初期，水泥土的電阻率很低。高密度電法就是利用這種特性檢查防滲墻的成墻效果。

2.3.8 反演分析法

為求得水庫(kù)的全部滲漏量（包括明流與潛流），利用觀測(cè)的滲流資料進(jìn)行反演分析，計(jì)算總滲漏量與減少的滲漏量。

目前單一方法已很少采用，一般采用兩種或兩種以上的方法來(lái)綜合檢查高噴的成墻質(zhì)量。比如烏魯木齊奎屯車排子水庫(kù)，共完成高噴7860 m，形成防滲板墻10218 m2，施工結(jié)束后就采用取芯、圍井、量水堰、平面流網(wǎng)、剖面流網(wǎng)方法進(jìn)行綜合分析，對(duì)施工質(zhì)量做了綜合評(píng)價(jià)，取得了良好效果。山東泰安角峪水庫(kù)完成高噴6800 m，形成防滲墻8160 m2。采用了開挖、圍井、高密電法對(duì)高噴板墻進(jìn)行評(píng)價(jià)。開挖檢查和圍井檢查均滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)高密電法發(fā)現(xiàn)在0+168～0+175處存在漏水通道，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了存在的缺陷。后經(jīng)分析，此處漏水為基巖裂隙漏水，不能通過(guò)高噴處理，后通過(guò)設(shè)計(jì)變更，采用了帷幕灌漿的方案進(jìn)行加固處理，取得了很好的效果。

上述綜合分析能滿足防滲加固提出的要求，不僅能檢查施工防滲加固效果，也能檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。

2.4 運(yùn)行分析法

水庫(kù)加固后，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，根據(jù)施工前后觀測(cè)資料數(shù)據(jù)的變化分析實(shí)際加固效果。運(yùn)行效果的改善是水庫(kù)除險(xiǎn)加固的最終目的，是除險(xiǎn)加固的最終檢驗(yàn)。與其他檢查方法存在的分歧是，通過(guò)水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行來(lái)檢查是最有效的方法，但這種方法耗用時(shí)間長(zhǎng)是它的缺陷，一般在存在爭(zhēng)議的工程中采用。例如上面提到的江西金溪水庫(kù)就是采用這種方法，由于孔深很深，采用取芯的方法不能取到下面的板墻，對(duì)工程質(zhì)量難以下結(jié)論，后經(jīng)過(guò)水庫(kù)兩年的實(shí)際運(yùn)行，通過(guò)分析最終得出結(jié)論：高噴板墻滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)除險(xiǎn)加固高壓噴射防滲墻的效果檢查是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜過(guò)程，不僅局限于施工結(jié)束后的檢驗(yàn)，應(yīng)貫穿于施工的整個(gè)過(guò)程。對(duì)施工過(guò)程的控制和檢查是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)施工結(jié)束后實(shí)際運(yùn)行的觀測(cè)是分析施工效果的最佳途徑。唯有通過(guò)對(duì)施工中檢查和施工結(jié)束后的綜合分析檢查，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行的前后對(duì)比，才能對(duì)高噴灌漿防滲墻的實(shí)際效果做出客觀評(píng)價(jià)?！?/p>