土石壩垂直防滲加固措施綜述

龐 瓊,王士軍,2,谷艷昌,2,張云寶

(1.南京水利科學(xué)研究院,江蘇 南京 210029;2.水利部大壩安全管理中心,江蘇 南京 210029;3.西藏滿拉水利樞紐管理局,西藏 江孜 857400)

土石壩垂直防滲加固措施綜述

龐 瓊1,王士軍1,2,谷艷昌1,2,張云寶3

(1.南京水利科學(xué)研究院,江蘇 南京 210029;2.水利部大壩安全管理中心,江蘇 南京 210029;3.西藏滿拉水利樞紐管理局,西藏 江孜 857400)

我國土石壩數(shù)量眾多,滲流問題引起的大壩病害與險情嚴重危及土石壩的運行安全。近年來,我國全面開展了病險水庫除險加固工作,垂直防滲加固措施因防滲效果顯著,在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。通過收集病險土石壩除險加固資料、開展現(xiàn)場調(diào)研分析及查閱大量相關(guān)文獻,總結(jié)土石壩常用垂直防滲加固措施主要有灌漿、防滲墻和土工合成材料防滲技術(shù)等。文中闡述各技術(shù)措施的應(yīng)用歷史與發(fā)展現(xiàn)狀,歸納垂直防滲設(shè)計原則和不同垂直防滲加固措施防滲原理及其施工工藝,對比分析各自的防滲體厚度、處理深度、防滲效果、工程施工、環(huán)境影響、投資造價、適用地層、工效等特征與適用性。分析認為垂直防滲加固措施的選擇,應(yīng)綜合考慮壩基地形地質(zhì)條件、工程施工難度、環(huán)境影響及投資造價等諸多因素。

病險水庫;土石壩;垂直防滲措施;防滲原理;除險加固;適用性

根據(jù)國際大壩委員會2011年注冊大壩數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計[1],全球已注冊大壩37 641座,其中約2/3為土壩[2];截至2011年底,中國已建成水庫97 246座[3],其中約93%為土石壩。隨著土石壩服役年限增長,較高的事故量及病險情況逐漸顯現(xiàn)。我國90%以上土石壩建于20世紀50至70年代,受當時技術(shù)經(jīng)濟條件限制[4],工程建設(shè)先天不足,加之后期維護管理不到位,工程老化失修嚴重,病險問題日益突出,直接威脅到人民群眾生命與財產(chǎn)等安全。通過工程或非工程措施消除土石壩安全隱患十分必要和非常迫切。至今,我國已進行數(shù)千座病險水庫除險加固,約1/3以上的病險土石壩采取了混凝土防滲墻、高噴防滲墻、帷幕灌漿等垂直防滲措施。這些水庫大壩除險加固任務(wù)完成后,垂直防滲措施取得不同程度的效果,有效消除了安全隱患,恢復(fù)了防洪庫容,增強了水資源調(diào)控能力。

本文闡述常用垂直防滲措施的應(yīng)用歷史及發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計原則、防滲原理及施工工藝,綜合分析壩基地形地質(zhì)條件、工程施工難度、環(huán)境影響及投資造價等諸多因素,總結(jié)了各項垂直防滲措施的適用性。

1 常用垂直防滲加固措施歷史

垂直防滲措施,即通過置換、填充、擠密、凍結(jié)及化學(xué)作用等手段在土層中形成一個垂直的防滲帷幕墻體,從而達到截水、阻水的目的。根據(jù)工程實際經(jīng)驗,垂直防滲截流效果優(yōu)于水平防滲,應(yīng)用更為廣泛[5]。通過收集病險土石壩除險加固資料[6-8],總結(jié)土石壩常用垂直防滲加固技術(shù)的工程措施主要有灌漿、防滲墻和土工合成材料防滲技術(shù)等,這些技術(shù)按材料和施工方法又可以進行細分,見表1。

表1 常用垂直防滲加固技術(shù)Tab.1 Common vertical anti-seepage reinforcement technologies

此外,還有截水槽開挖回填黏土防滲、化學(xué)灌漿、壩基巖溶投反濾料灌漿、自凝灰漿防滲墻等技術(shù)。

1.1 灌 漿

最早的灌漿法始于1802年,法國人查理士·貝里尼(Charles Berrigny)在港口城市迪耶普(Diepp)采用黏土石灰漿灌注法修補損壞的砌筑墻;1938年英國人第1次把水泥漿作為灌漿材料應(yīng)用于湯姆遜隧道[9]; 19世紀90年代初,美國在處理各類大壩附近和基礎(chǔ)巖體時采用帷幕灌漿技術(shù)[10],20世紀70年代對帷幕灌漿效果提出質(zhì)疑,但80年代包括歐洲在內(nèi)又開始了新一輪的“帷幕灌漿”潮流[11];20世紀50年代,我國開始利用灌漿技術(shù)整治黃河堤防,隨后將其應(yīng)用于大壩的除險加固,在20世紀70年代中期以前,土壩壩體灌漿多為充填式灌漿[12]。

我國于20世紀60年代發(fā)現(xiàn)了灌漿壓力對壩體的劈裂作用,但當時擔心劈裂壩體會造成不良后果,未進一步發(fā)展灌漿防滲技術(shù)。直到1973年,山東水利科學(xué)研究所大膽創(chuàng)新提出劈裂灌漿設(shè)想,并先后于1978年和1981年在西埠和黃前水庫土壩進行了劈裂灌漿原體試驗,獲得成功。隨后劈裂灌漿得到廣泛應(yīng)用,現(xiàn)已用于壩高超過50 m的心墻壩,以及沙壩、濕陷性黃土寬頂壩等,并由水利水電工程逐步擴展至建筑、交通、鐵路、礦井建設(shè)等領(lǐng)域[13]。

高壓旋噴灌漿1968年首創(chuàng)于日本,20世紀70年代初由日本引進我國[14],80年代初,山東省水科院將旋噴灌漿改為定向噴射灌漿,用于險庫壩基防滲,取得較好效果并隨之得到推廣;進入80年代后,湖南、遼寧、吉林等省將該項技術(shù)推廣到強透水的砂卵石、砂卵漂石和堆石渣層中,此后高噴防滲墻的施工工藝及設(shè)備也不斷得到改進,分為旋噴、擺噴、定噴3種形式,每種形式均可采用三管法、雙管法和單管法。

1.2 防滲墻

混凝土防滲墻施工方法最先由Veder在1952年取得專利權(quán),起初在意大利、法國等國應(yīng)用,后在墨西哥、加拿大、日本等國有了發(fā)展[6]。我國于1957年[15]從意大利和法國引進該項技術(shù),1959年首次在山東省月子口水庫試驗成功[16]。1975年美國也提出了不同于帷幕灌漿技術(shù)的“良性截水墻(Positive Cut-offs)”概念,整個墻體使用防水性良好的預(yù)制材料,例如混凝土防滲墻[17],并將該技術(shù)成功應(yīng)用于喀斯特作用的碳酸鹽地基[18-19]。此后混凝土防滲墻在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用,并不斷被改進,成墻單孔型式分為圓形孔和槽形孔,可采用抓斗法、射水法、鋸槽法以及導(dǎo)管(氣舉)反循環(huán)法。1988年5月,福建省福州市區(qū)防洪堤上應(yīng)用了射水造孔混凝土墻,1991年在江蘇省駱馬湖全線推廣,隨后經(jīng)過幾年發(fā)展,在長江、黃河大堤上成功應(yīng)用[20]。鑒于混凝土防滲墻造價高而灌漿帷幕防滲效果差,D.A.Bruce等人2010年提出了將兩者有機結(jié)合的“混合防滲墻(Composite Cut-offs)”概念。

二戰(zhàn)后美國首先開發(fā)出用水泥漿就地攪拌的樁進行防滲加固,1953年日本引進該方法,并在其基礎(chǔ)上研制出水泥攪拌工法(CMC法)以及一系列類似方法(如DCM法、DMIC法等),瑞典在1967年也提出過類似加固方法。1977年我國冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設(shè)計院對水泥土攪拌法進行了室內(nèi)試驗。1983年鐵道部第四勘測設(shè)計院研制出我國第一臺液壓步履式深層攪拌樁機,并于1985年通過鐵道部技術(shù)鑒定,建議逐步推廣使用,至今已有30多年歷史,普及區(qū)域遍布東南沿海和內(nèi)陸軟土地區(qū)[21]。

振沖法加固技術(shù)最初由德國人斯塔耶爾曼(Steuerman)在1937年發(fā)明并用于處理柏林一幢建筑物的松砂地基,到50年代末西歐各國已相繼采用。亞洲最早引入振沖法的是日本,我國1955年末開始使用該方法加固砂基;1976年南京水利科學(xué)研究院土工所開發(fā)了振沖法[22],此后在我國土石壩工程中逐漸推廣應(yīng)用,振沖擠實法用于加固砂土地基,振沖置換法用于加固黏性土地基。在此基礎(chǔ)上,針對傳統(tǒng)防滲墻技術(shù)存在的問題1999年我國創(chuàng)新了振動沉模防滲墻技術(shù),并于2009年在山東省單縣浮崗水庫進行了第二次大規(guī)模現(xiàn)場試驗,改進了設(shè)備和工藝,開拓了使用范圍和使用前景[23]。

20世紀70年代初浙江省溫嶺縣開創(chuàng)了沖抓套井防滲墻技術(shù),該技術(shù)于80年代不斷完善和發(fā)展,并應(yīng)用于幾百座水庫大壩的滲漏處理,后逐步推廣到江西、湖南、四川等10多個省。

20世紀70年代中期,河北省在大搞農(nóng)田基礎(chǔ)建設(shè)中,為了截斷地下潛流用于灌溉農(nóng)田,開創(chuàng)了人工開挖倒掛井防滲墻;80年代丹江口水利樞紐在處理土壩心墻滲漏施工中,將過去的單井開挖改進創(chuàng)新了組井開挖(4個井一組),并成功用于江西省蘋村水庫。

1.3 土工合成材料防滲技術(shù)

纖維織物在土木工程中最早的應(yīng)用可追溯到1926年美國南卡羅來納州公路局用棉織帆布補強土體[24],此后1970年法國伐爾克魯斯(Valcros)土壩采用非機織土工織物取代傳統(tǒng)的沙粒料墊層[25-26]。70年代土工合成材料從歐洲傳到了世界各地[27],我國80年代中期開始采用土工合成材料進行防滲,先后在云南省李家箐和福建省犁壁橋水庫土壩采用土工膜代替原來的黏土心墻和斜墻,李家箐土壩同時還采用土工織物代替下游坡腳反濾體[28]。之后土工合成材料的需求量不斷增加,近年隨著高分子化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展,合成纖維新品種和高分子的新型合成材料不斷出現(xiàn)并相繼應(yīng)用于巖土工程中,逐漸形成為一門新學(xué)科[29]。

2 垂直防滲設(shè)計原則、防滲機理及施工工藝

2.1 垂直防滲設(shè)計原則

土石壩垂直防滲措施設(shè)計除了遵循防滲工程設(shè)計的一般原則外,還應(yīng)依照其具體設(shè)計方面的基本原則[8](見表2)。

表2 垂直防滲設(shè)計原則Tab.2 Vertical anti-seepage design principles

防滲工程設(shè)計首先是依據(jù)險情、地質(zhì)條件及滲流穩(wěn)定計算成果,確定治理范圍;其次是在上述原則指導(dǎo)下,在確定范圍內(nèi),結(jié)合土石壩防滲措施特征及適用性,綜合考慮,分析比較,選擇合理的防滲加固措施。

2.2 垂直防滲機理

土石壩垂直防滲措施防滲機理本質(zhì)上是截斷滲流通道或延長滲徑,以達到降低壩體滲流坡降和浸潤線高度、減小滲漏量的目的。各類防滲措施在滿足防滲要求同時也不同程度加密了壩體或壩基材料,使得壩體與壩基整體防滲性能得到進一步增強。

2.2.1灌 漿

(1)靜力填充灌漿 借助泥漿本身重力對壩體已有隱患進行灌漿填充,使?jié){液細顆粒沿孔隙或孔洞進入被灌地層,填充孔隙,被灌地層土體膠結(jié)加密,滲透性降低,強度增加,起到防滲加固作用。

(2)劈裂灌漿 根據(jù)壩體的幾何形狀和小主應(yīng)力作用面沿大壩軸線豎直的分布規(guī)律,沿壩軸線布置灌漿孔,施加相應(yīng)的灌漿壓力,有控制地劈開壩體,隨機灌入黏土泥漿,并使?jié){壩互壓,最后形成10～15 cm厚的連續(xù)整體防滲泥墻帷幕。通過壓力泥漿的擠壓、滲透、充填和濕化固結(jié),使泥漿墻體兩側(cè)一定厚度土體的抗?jié)B強度大大提高。同時,還使所有與泥漿脈相通的洞穴、裂縫、水平疏松土層等隱患部位都得到了充填,消除了隱患。充填作用與劈裂作用是同時進行的。隨劈、隨灌、隨充填,達到縫開、漿到、漿滿。隨著復(fù)灌次數(shù)的增加,泥漿多次充填壩體隱患部位,達到沿壩軸線構(gòu)造防滲帷幕的目的。

(3)高壓噴射灌漿 借助高壓射流沖切摻攪地層,漿液在高壓射流作用范圍內(nèi)擴散充填,并與被灌地層土顆粒摻混,形成設(shè)計形狀的凝結(jié)體起到防滲作用。首先通過高壓噴射水(漿液)流的動壓沖切作用、脈動效應(yīng)、水楔破碎效應(yīng)、錘擊破碎效應(yīng)及氣穴效應(yīng)破壞土體,在射流產(chǎn)生的卷吸擴散作用下,使?jié){液與被沖切下來的土體摻攪混合;然后射流沖切過程中沿孔壁會產(chǎn)生升揚轉(zhuǎn)換作用,在被灌土體部分顆粒置換出地面的同時使?jié){液被摻攪灌入地層,從而使地層組成成分發(fā)生變化;同時射流束末端對土體產(chǎn)生側(cè)向擠壓力,噴射過程中及結(jié)束后,靜壓灌漿作用仍然存在,對土體及灌入漿液將不斷產(chǎn)生擠壓作用,促使凝結(jié)體與兩側(cè)土體結(jié)合更為緊密。灌漿過程中的滲透凝結(jié)作用還可以向沖切范圍以外形成滲透凝結(jié)層,其層厚在滲透性較強的礫卵石地層可達10～15 cm。

2.2.2防 滲 墻

(1)混凝土防滲墻 利用專用機具,在壩體或覆蓋層透水地基中,建造槽(孔),以泥漿固壁,采用直升導(dǎo)管,向槽孔內(nèi)澆筑混凝土,形成連續(xù)的混凝土墻,起到防滲目的。當防滲墻用于處理壩基時,其上部與壩體的防滲體相連接,下部嵌入基巖的弱風化層;當防滲墻用于處理壩體時,其下部與基礎(chǔ)防滲體相連接;當防滲墻用于同時處理壩體與壩基時,可從壩頂造槽孔,直達基巖弱風化層。混凝土防滲墻造孔成墻過程中泥漿的滲透和泥皮的存在形成了一個附加隔水層,有利于提高防滲墻體的有效厚度。

(2)深層攪拌防滲板墻 利用水泥作為固化劑,通過深層攪拌機械,在壩基(體)內(nèi)部將軟土強制攪拌后,在水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土改性硬化成具有整體性、低滲透性和一定強度的水泥土攪拌樁。由水泥土攪拌樁多樁切割搭接而成連續(xù)密實的墻體,稱為水泥土攪拌防滲墻體。在壩基透水層中設(shè)置水泥土攪拌樁截滲墻到相對不透水層,截斷滲流途徑,達到延長滲徑、降低滲流流速和出逸比降,起到加固大壩的作用。

(3)振動沉模防滲板墻 采用強力振動原理,使空腹模板隨著振動沉進土體內(nèi),同時向空腹模板加注漿液,邊振動邊撥模,漿液在槽孔之內(nèi)形成板墻,把各個單塊板墻連接起來,在振動沉模過程中擠壓、振密模板周邊一定范圍的(約各30 cm左右)土層,從而形成連續(xù)的防滲板墻帷幕。同時,振動沉模板墻施工在注漿過程中,壩體內(nèi)凡與槽孔相連通的洞穴(如動植物洞穴、廢管涵等)、集中漏水通道、水平漏水層孔穴等,都可得到漿液充填,有效地加固了大壩。

(4)沖抓套井回填防滲墻 利用沖抓式打井機具,在土壩或堤防滲漏范圍造井,用黏性土料分層回填夯實,形成一個連續(xù)套接黏土防滲墻,截斷滲流通道,起到防滲作用。此外,在回填黏土夯實過程中,夯錘對井壁的土層擠壓,使其周圍土體更加密實,提高了壩體質(zhì)量,從而達到防滲加固目的。

(5)倒掛井防滲墻 開挖連鎖井柱,澆筑混凝土井圈,采用單井開挖,先挖主井,后挖副井,互相搭接,構(gòu)成整體混凝土圈防滲墻,截斷壩體滲流。采用組井開挖,4個單井一組,先挖單號組井,后挖雙號組井,形成整體混凝土圈防滲墻。當混凝土圈防滲墻興建后,上下游測壓管水位較建防滲墻前有顯著變化,從而達到了防滲的目的。

2.2.3土工合成材料防滲技術(shù) 用于防滲的土工合成材料可分為土工膜和土工復(fù)合膜,其防滲效果好,自身滲透系數(shù)一般小于10-11cm/s[30],可代替防滲體垂直鋪設(shè),起到截滲隔水的作用。

2.3 垂直防滲施工工藝

2.3.1灌 漿 灌漿的一般工藝流程:鉆孔→制漿→灌漿→復(fù)灌→終灌→封孔[31]。不同灌漿方式各自施工過程中的工藝要素見表3。

表3 灌漿工藝要素Tab.3 Grouting technology elements

圖1 高壓噴射灌漿施工流程Fig.1 Flow chart of high pressure jet grouting technology

圖2 高壓噴射灌漿施工程序Fig.2 High pressure jet grouting construction process

2.3.2防滲墻 由表1可知,防滲墻有不同施工方法及相應(yīng)的工藝流程,各自施工過程中的工藝要素見表4。

表4 防滲墻工藝要素Tab.4 Cut-off wall technology elements

(續(xù)表)

圖3 兩噴四攪工藝流程Fig.3 Profile view of two-sprayfour-stir process

圖4 振動沉模板墻施工工序Fig.4 Construction process of vibration sink template wall

2.3.3土工合成材料防滲技術(shù) 土工合成材料技術(shù)工藝流程:開槽→泥漿護壁→土工膜入槽→土工膜展開→土工膜連接→膜兩側(cè)填土,見圖6。

圖5 沖抓套井造孔順序排列示意Fig.5 Dug wells pore-forming sequence diagram

圖6 垂直鋪塑施工流程Fig.6 Geosynthetic materials vertical laying process

土工膜連接是保證土工膜防滲性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因為垂直鋪塑的滲透系數(shù)由接縫決定。一般盡量使用與設(shè)計寬度相符的寬膜、長膜,如不能滿足時,則在工地粘結(jié),一般采用熱合,必要時采用冷粘,還可焊接,特殊情況可用搭接,搭接長度0.8～1.0 m。其連接技術(shù)還不完善,影響防滲效果。

土工膜與壩體之間的墊層和保護層材料及厚度,對防滲效果十分重要,尤其是保護層一方面保護土工膜不受損壞,另一方面還要承受庫水位下降時的反滲壓力。此外,土工膜材料是高分子聚合物,在紫外線照射下易老化,必須置于保護層之下,不受紫外線照射。

3 垂直防滲措施適用性分析

病險土石壩除險加固需根據(jù)自身病險情況有針對性的選取防滲加固措施,不同垂直防滲措施因其所用材料、防滲原理及施工工藝不同,具有各自特點和適用范圍,應(yīng)綜合考慮壩基地形地質(zhì)條件、工程施工難度、環(huán)境影響及投資造價等諸多因素,選擇最合適的垂直防滲加固措施,見表5(見附1)。

由表5對比分析可知,混凝土垂直防滲墻幾乎可以適用于一切地層,這是因其具有不同的成槽方法、槽孔形狀、墻體材料和槽段搭接方法。對于不同地層可選擇不同的施工工藝,處理深度也大,相比其他垂直防滲方法較為安全可靠。設(shè)計合理的垂直防滲墻能夠有效地改善壩體、壩基的滲流狀態(tài),滿足滲透穩(wěn)定和抗浮穩(wěn)定,并可明顯地降低滲流的自由面和出逸段的高度[32]。同時,防滲墻的工序檢驗和最終檢測方法相對成熟,近年來已得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié) 語

本文主要闡述灌漿、防滲墻和土工合成材料防滲技術(shù)的應(yīng)用歷史、發(fā)展現(xiàn)狀及防滲設(shè)計原則,分析其防滲原理及施工工藝,在此基礎(chǔ)上總結(jié)各種垂直防滲措施的特點和適用范圍。

土石壩垂直防滲措施防滲機理本質(zhì)上是截斷滲流通道或延長滲徑,以達到降低壩體滲流坡降和浸潤線高度、減小滲漏量的目的。各類防滲措施在滿足防滲要求同時也不同程度加密了壩體或壩基材料,使得壩體與壩基整體防滲性能得到進一步增強。

對比分析各防滲措施施工工藝、特點和適用范圍,表明混凝土防滲墻因施工工藝多元化,適用各類地層,處理深度大、防滲效果安全可靠及檢驗檢測技術(shù)成熟等優(yōu)勢而應(yīng)用廣泛。

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A review of vertical anti-seepage reinforcement measures for earth and rockfilled dam

PANG Qiong1,WANG Shi-jun1,2,GU Yan-chang1,2,ZHANG Yun-bao3
(1.Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029,China;2.Dam Safety Management Center,Ministry of Water Resources,PRC,Nanjing 210029,China;3.Tibet Manla Water Conservancy Bureau,Jiangzi 857400,China)

There are a large number of earth and rockfill dams in China.Seepage problems are easy to cause dam diseases or dangers,which seriously endanger the safety operation of the earth and rockfill dams.In recent years, our government is comprehensively carrying out a series of reinforcement measures to solve various problems of dangerous reservoirs and dams.As the result of the outstanding seepage control effect,different kinds of vertical anti-seepage reinforcement measures are widely used in many practical engineering projects.By collecting reinforcement information of the dangerous earth and rockfill dam,carrying out field investigation analysis and referring to a large number of relevant literatures,common vertical anti-seepage reinforcement measures for the earth and rockfill dams are mainly summarized as grouting,cut-off wall,geosynthetic materials technology and others.In this paper,the history and the development of each vertical anti-seepage reinforcement measure are described in detail.And the seepage control design principles,the seepage control mechanism and the construction technology for each vertical anti-seepage reinforcement measure are also analyzed in detail.Characteristics of each vertical anti-seepage reinforcement measure,such as the thickness of impervious body,the depth they can process, their seepage control effect,the engineering construction situation,the impacts on environment,their investment cost,the suitable stratum they can be applied to,the work efficiency of the project construction and so on,are compared and analyzed for the purpose of studies of their applicability.By the above analysis,in order to choose a proper vertical anti-seepage reinforcement measure for a specific earth and rockfill dam project,the topography and geological conditions in dam foundation,the difficulty of construction,the impacts on the environment,the investment cost and many other factors should be taken into consideration comprehensively.

dangerous reservoirs;earth and rockfill dam;vertical anti-seepage reinforcement measures;seepage control mechanism;reinforcement;applicability

TV698

A

1009-640X(2014)04-0028-10

表5 土石壩垂直防滲措施比較一覽表
Tab.5 Comparison list of vertical anti-seepage reinforcement measures for earth and rockfilled dams

措 施 防滲體厚度 處理深度 適用性 防滲效果 工程施工 環(huán)境影響 投資造價 適用地層 工 效靜力填充灌漿 10～20 cm 30(15)m適用于中、低水頭的均質(zhì)壩和心墻壩不允許產(chǎn)生新裂縫,很難充填所有隱患點,形成不了連續(xù)泥墻防滲體,效果不大理想灌漿過程中存在可灌性問題無須泥漿護壁 低 壩基強透水層 高灌漿劈裂灌漿 10～50 cm劈入地基有效深度約為壩高的1/2(壩高超過50 m)適用于寬、窄心墻壩,還可應(yīng)用到濕陷性黃土寬頂壩、沙壩等;低、高水位都能進行,可劈裂壩體、壩基能形成豎直連續(xù)防滲帷幕,不留隱患、適應(yīng)變形,效果顯著可就地取材施工簡便,工期短無須泥漿護壁低(約為50元/m2)適用填筑質(zhì)量差或存在大量隱患的土壩及淺層沙性土、黏性土壩基高高壓噴射灌漿 80～270 cm 70(40)m適用地層范圍較廣,處理深度大,運用形式機動靈活,不能入巖防滲效果較好,連接可靠;墻體厚薄不均,深處易出現(xiàn)縮頸、分叉;成墻不直觀,缺少快速可靠檢查方法較好的可灌性和可控性,且節(jié)省灌漿材料;場地要求不高,占地少;受人為因素影響較大,施工經(jīng)驗性強無須泥漿護壁,但溢出漿液多較高(沙礫石層約為200～350元/m2,卵礫石層約為450～650元/m2)除含較多的漂石或塊石土層須經(jīng)現(xiàn)場試驗確定其適用性外,其他均可(包括軟弱土層,人工填土,還有砂類土、黏性土、黃土和淤泥等地層) 80～100 m2/d混凝土防滲墻70～130 (80)cm 80(50)m適用地層范圍廣,實用性強,處理深度大安全可靠,成墻直觀,厚度均勻,整體性好,防滲效果好,檢測方便;接縫質(zhì)量好壞直接影響墻體質(zhì)量施工噪音低,振動小;設(shè)備體積大,需較寬闊的施工平臺(5～7m);造孔成槽對大壩穩(wěn)定有不利影響漿護壁 較高 各類地層 120～150 m2需要泥/d深層攪拌防滲板墻 20～30 cm 22(15)m用于處理壩體、壩基和壩體的接觸面以及壩基淺層滲漏通道,不能伸入硬土層墻體垂直度、成墻效果好;20 m以內(nèi)軟土地基,防滲效果有保障,在中低土石壩中競爭力較高施工簡單材料浪費少無須泥漿護壁 低100～150 m2/d防滲墻黏土、砂土、粉質(zhì)黏土、小于0.05 m的砂礫層、淤泥土層;當有機質(zhì)含量較高,酸堿度較低(pH＜7)及地下水有侵蝕性時,試驗確定其適用性振動沉模防滲板墻30(8～25)cm 20 m對卵石含量高的厚地層沉入困難,不能沉入基巖和大塊石中整體板墻的連續(xù)性、完整性好,防滲效果好造槽、護壁、灌注一次連續(xù)成墻的新工藝。需要泥漿護壁 較低用于砂、砂性土、黏性土、淤泥質(zhì)土及砂礫石地層高沖抓套井回填防滲墻單排110～120 cm 30 m內(nèi) 壩體防滲,部分重要堤防滲漏防滲效果好,直觀性強,通過井下檢查可及時發(fā)現(xiàn)問題進行處理,確保安全機械設(shè)備簡單,施工方便,工程量小無須泥漿護壁35元/m2) 砂礫石層 高,40～50 m2低(30～/d倒掛井防滲墻70～140 cm 50 m適用于壩體滲透量不大,水庫能放空或水頭不大時防滲效果顯著,適應(yīng)抗震要求利用圓井土拱作用,土壓力小,施工安全度高;工程量小,工藝較簡單,相應(yīng)設(shè)備易解決;單井接縫多,施工條件差,勞動強度大無須泥漿護壁造價比鉆孔混凝土防滲墻低砂卵石層 較高土工合成材料防滲技術(shù)垂直鋪土工膜0.5～2.0 mm 12 m廣泛應(yīng)用于江河堤壩和地基防滲工程中防滲材料防滲效果好,柔性好,適應(yīng)土體變形且易于施工,耐腐蝕,不怕鼠、獾、白蟻等破壞;壽命長,在地下良好的保護狀態(tài)下,其工作壽命至少在30年以上重量輕,運輸量小,鋪設(shè)方便,設(shè)備少,容易保證施工質(zhì)量;開槽機械結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、機理明確需要泥漿護壁低(16元/ m2左右)透水、松軟土層以及粗粒粒徑不超過5 cm的土層和下游不厚的砂層高

2014-01-03

國家國際科技合作專項(2011DFA72810);南京水利科學(xué)研究院重點基金項目(Y713007)

龐 瓊(1987-),女,陜西寶雞人,博士碩究生,主要從事大壩安全管理研究。E-mail:pqnhri@126.com

(附1)