水庫大壩防滲處理措施探討

陳 軍

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴陽550002)

0 引 言

如今，我國大部分水庫20 世紀(jì)50—60年代建造的，受當(dāng)時(shí)條件的限制，許多工程都存在一些質(zhì)量問題，如防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)，工程質(zhì)量不好，存在較大隱患。

又加上沒有及時(shí)維修養(yǎng)護(hù)，更新改造，很多水庫是帶問題在運(yùn)行，效益下滑。

當(dāng)前隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，這些水庫的滲漏問題就成了必須要解決的問題。

因此，采取一種什么樣技術(shù)來處理大壩的滲漏問題就值得我們探討了。

1 大壩滲漏的類型和原因

大壩滲漏的類型和原因主要有3 種:壩體滲漏、壩基滲漏和繞壩滲漏。

1.1 壩體滲漏

壩體滲漏是水庫大壩滲漏的主要原因，其產(chǎn)生原因可從4個(gè)方面去分析:

1)筑壩質(zhì)量差，使用土料透水性大。

2)大壩內(nèi)坡被風(fēng)浪侵蝕，破壞斜土防滲土體，導(dǎo)致沉孔、管涌、侵潤線抬高，進(jìn)而促使外坡滑坡。

3)大壩受到白蟻的危害，蟻道橫貫大壩上下游。

4)壩內(nèi)涵洞周圍防漏工作沒落實(shí)或涵洞斷裂［1］。

1.2 壩基滲漏

壩基滲漏也是導(dǎo)致水庫大壩滲漏的重要原因。其產(chǎn)生的主要原因有2個(gè):

1)壩基清理不徹底，建設(shè)時(shí)未將雜草等雜物清除干凈，腐爛后導(dǎo)致壩體與壩基的結(jié)合面上出現(xiàn)滲漏［2］。

2)防滲措施缺乏，例如壩基未做截水糟或其深度較淺。

1.3 繞壩滲漏

其產(chǎn)生的原因主要有2個(gè):

1)兩岸地質(zhì)條件不好，覆蓋層較薄，且存在透水層或風(fēng)化巖層。

2)大壩與山坡接頭清基處理方式不對，或施工質(zhì)量差，有的山坡截水糟沒有截入不透水層。

2 常用水庫大壩防滲技術(shù)

常用水庫大壩防滲技術(shù)主要有以下5 種:劈裂帷幕灌漿技術(shù)、高壓噴射灌漿技術(shù)、振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)、復(fù)合土工膜技術(shù)和套孔沖抓回填技術(shù)。

2.1 劈裂帷幕灌漿技術(shù)

這是一項(xiàng)較成熟的壩體防滲技術(shù)，其原理是利用灌漿的方法解決壩體變形和滲透問題。

劈裂灌漿是指沿著壩軸線布置灌漿孔，根據(jù)壩體應(yīng)力分布規(guī)律，有控制性的將壩體沿壩軸線劈形，向里灌入型號匹配的漿體，最終讓其形成一道垂直于地面方向的接連整體，這樣就使壩體滲透問題得以有效解決［3］。

2.2 高壓噴射灌漿技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)是靜壓灌漿技術(shù)，且與水力采煤技術(shù)相結(jié)合而發(fā)明出來的。

它實(shí)現(xiàn)的原理是借助射流的力量，將壩下地層進(jìn)行攪動(dòng)切割，改變地層原來的結(jié)構(gòu)與組織，將水泥漿射入到壩體中，與壩體形成一體，從而防止大壩滲透［4］。利用此技術(shù)形成的壩體結(jié)構(gòu)密度大，強(qiáng)度大，有很好的防滲性能。

2.3 振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)

這一技術(shù)原理為振動(dòng)沉樁原理。此技術(shù)使用的主要機(jī)械是振動(dòng)錘，其是整個(gè)振動(dòng)體系的核心，它會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，使模板沉入到地下，再向模板內(nèi)部灌入漿體，漿體成形后，再將模板提起，漿體在重力作用下，被注入到槽孔內(nèi)。注漿與模板的提起同步實(shí)現(xiàn)，因漿體壓力比壩下土體的側(cè)壓力大，這就避免了縮壁和塌壁現(xiàn)象。

2.4 復(fù)合土工膜技術(shù)

復(fù)合土工膜有一布一膜、二布一膜等類型，它是將非機(jī)織型土工織物與土工薄膜采用擠壓、滾壓、噴涂等方法形成的，薄膜的作用是防滲防水，織物的作用是提升薄膜強(qiáng)度。土工膜本身無強(qiáng)度，它發(fā)揮其作用時(shí)須依靠其所在側(cè)面的壩體材料。它作用的發(fā)揮與其所處的位置有著一定的關(guān)系。因土工膜自身質(zhì)土柔軟，它在壩體中只起到防滲作用，無加固作用，因而，此防滲方法的使用還應(yīng)與其他技術(shù)相結(jié)合。

2.5 套孔沖抓回填技術(shù)

此技術(shù)屬柱式防滲法，它是在土壩壩體內(nèi)修建一道防滲墻，此技術(shù)適用于土體大壩滲漏階段，沿壩軸線一米處布置下單排孔、雙排孔，先制作孔洞，再將套孔回填黏性土，將其夯實(shí)后，從而建造成一道連續(xù)的黏土防滲墻。

此技術(shù)機(jī)械設(shè)備簡單，工程完成質(zhì)量高，防滲效果好，且對回填材料無特別講究，施要成本低，但不足是回填的量較大。

3 水庫大壩防滲設(shè)計(jì)處理措施

3.1 防滲劈裂灌漿設(shè)計(jì)

防滲劈裂灌漿設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下4 項(xiàng):鉆孔平面布局的確定、鉆孔深度的確定、漿液的選定和孔口灌漿壓力的確定。

3.1.1 鉆孔平面布局的確定

如上所述，鉆孔位置主要是沿著大壩地基的走向，軸線兩側(cè)?？拙嘁罁?jù)實(shí)際情況確定。在壩頂位置一般會(huì)布置兩排，排距以1 m為宜。

3.1.2 鉆孔深度的確定

鉆孔深度的確定要依據(jù)壩基應(yīng)力場深度及工程防滲要求。通常，水庫大壩的應(yīng)力影響深度最大可達(dá)到50 m以上，因而，主壩的鉆孔深度可為28 m。

3.1.3 漿液的選定

漿液要具有優(yōu)良的流動(dòng)性、穩(wěn)定性，可以采用摻了10% ～15%水泥的黏土而制造的黏土混合液，這種漿液鉆入孔內(nèi)后4 ～5 h可實(shí)現(xiàn)自凝，且凝結(jié)所成的基底具有很大的強(qiáng)度，抗?jié)B性良好。在灌漿時(shí)，把握先稀后濃的規(guī)律，密度要依據(jù)工程實(shí)際情況確定。

3.1.4 孔口灌漿壓力的確定

最大孔口灌漿壓力與鉆孔的深度有著密切的關(guān)系，如表1 所示。

表1 孔口灌漿壓力表

在進(jìn)行灌漿時(shí)，最初應(yīng)用較小壓力對灌漿操作，隨灌漿的進(jìn)行，孔深的減少，固定時(shí)間內(nèi)，漿液的吃進(jìn)量會(huì)減少，為保證灌漿的速度不受影響，可加大灌漿的壓力，但是最大值不應(yīng)超過灌漿孔可承受的最大壓力值。

3.2 施工組織

施工組織主要包括以下4 項(xiàng):施工準(zhǔn)備、施工設(shè)備的選定、施工人員的確定和施工技術(shù)要點(diǎn)。

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備包括的工作有:

1)由工程設(shè)計(jì)人員設(shè)定水庫大壩防滲工程的工期、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及工程進(jìn)度，將重要技術(shù)的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔與存儲，并編制報(bào)告上交給上級管理部門。

2)進(jìn)行臨時(shí)水電線路的確定、安裝，進(jìn)行平整場地、選用施工材料、灌漿漿液等試驗(yàn)。

3.2.2 施工設(shè)備的選定

用怎樣的防滲技術(shù)，就會(huì)用到不同的施工設(shè)備，若用防滲劈裂灌漿法，就需用全液壓鉆機(jī)，一般根據(jù)工程量的大小與施工人員的數(shù)量確定液壓鉆機(jī)數(shù)量。在全液壓鉆機(jī)工作時(shí)，要觀察壩體灌漿的壓力及孔口的位移情況。

3.2.3 施工人員的確定

工程量大小與工期要求決定施工人員的數(shù)量。水庫大壩防滲工程中需要的施工人員主要有項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、施工觀測員、灌漿員、鉆孔員、技術(shù)負(fù)責(zé)人、機(jī)械師及后勤等。其中，對鉆孔員與灌漿員的要求較多。

工藝流程見圖1。

圖1 灌漿工藝流程圖

3.2.4 施工技術(shù)要點(diǎn)

施工技術(shù)要點(diǎn)主要有3 點(diǎn):①灌漿孔必須在一條直線上，且應(yīng)沿著大壩的軸線進(jìn)行布置;②向孔口進(jìn)行灌漿時(shí)，按順序進(jìn)行，注漿管與孔底之間的距離保持在0.5 m以上，1.0 m以下;③漿液的密度應(yīng)控制在1.7g/cm3，并且在灌注的過程中，保持先稀后濃的原則，每孔灌漿的次數(shù)至少達(dá)到5 次，每次灌漿的時(shí)間至少應(yīng)保持5 d以上。

3.3 灌漿過程中常見問題及處理

3.3.1 灌漿過程中常見問題

1)裂縫處理:如果在灌漿完成后出現(xiàn)裂縫，就必須立即進(jìn)行處理，將裂縫的寬度控制在3 cm之內(nèi)，避免孔與孔之間的裂縫出現(xiàn)貫通。

2)冒漿處理:若冒漿現(xiàn)象出現(xiàn)在大壩的頂部，或是大壩的坡體，就要先將冒漿的出口挖開，將黏土回填進(jìn)去，然后夯實(shí)。若冒漿出現(xiàn)在鉆孔的周圍，則可以采用壓砂的方法進(jìn)行處理，處理完畢后，繼續(xù)進(jìn)行灌漿。若冒漿出現(xiàn)在大壩與涵管接觸的地方，可以采用稠漿間歇灌漿法防止冒漿。

3)串漿處理:當(dāng)出現(xiàn)串漿情況時(shí)，可以使用堵漿塞將冒漿口堵住，進(jìn)行灌漿，或者從串漿口同時(shí)進(jìn)行灌漿。通常來講，在灌漿快要結(jié)束時(shí)，相鄰的孔口都會(huì)出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，這就說明在大壩的地基中已經(jīng)形成了連續(xù)的漿墻。

3.3.2 機(jī)械設(shè)備的故障處理

灌漿操作中所使用的機(jī)械設(shè)備使用的強(qiáng)度比較大，很容易出現(xiàn)損壞。機(jī)械設(shè)備的常見故障主要有以下幾種:

1)易損件的定期更換，例如皮圈和網(wǎng)。

2)壓力表損壞，只需要拿一支新的壓力表替換即可。

3)注漿管發(fā)生堵塞，處理方法是將其提起，用清水沖洗，或者使用鋼絲伸入鋼管內(nèi)進(jìn)行疏通。

4 結(jié) 語

滲漏雖說是水庫大壩的常見問題，但如果不及時(shí)地加以處理，就有可能釀成大的問題。隨著我國科技的發(fā)展，我國對于治理水庫大壩滲漏，涌現(xiàn)出了相當(dāng)多的技術(shù)，但是劈裂灌漿技術(shù)仍然是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種防滲技術(shù)，它的施工操作比較簡單，不僅能夠節(jié)約成本，而且防滲效果也非常不錯(cuò)。因此，劈裂灌漿技術(shù)仍然是水庫防滲工程中優(yōu)選的防滲技術(shù)之一。

［1］張洪明. 干支渠渠道防滲技術(shù)及其發(fā)展趨勢探討［J］. 廣東科技，2013(18):152－153.

［2］張學(xué)文. 淺析渠道防滲技術(shù)在灌區(qū)改造工程建設(shè)中的運(yùn)用［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)，2013(19):63－65.

［3］鄧燕. 水利工程渠道防滲措施分析［J］. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2013(10):80－82.

［4］徐偉. 淺談水利工程中防滲施工技術(shù)的應(yīng)用［J］. 科技與企業(yè)，2012(23):214.