水庫大壩加固防滲技術(shù)措施研究

□孫 菲（遼寧石佛寺供水有限責(zé)任公司）

0 引言

水庫是一項(xiàng)重要的水利工程，也是一種被廣泛采用的防洪措施，既有防洪、蓄水灌溉的作用，還有供水、發(fā)電的功能。我國水庫大壩大多修建于20世紀(jì)50-70年代，大量中、小型水庫大壩都采用土石壩，工程興建時未進(jìn)行全面的地質(zhì)勘測和設(shè)計工作，加之當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平制約，遺留了諸多的安全隱患和質(zhì)量缺陷，比如：防洪標(biāo)準(zhǔn)低，達(dá)不到有關(guān)政策和規(guī)定的要求，水庫本身工程質(zhì)量過差、老化失修。這些不安全因素的存在，形成了水庫大壩滲漏，從而危及到大壩結(jié)構(gòu)安全。

1 造成水庫大壩滲漏的原因分析

1.1 砂礫石層造成的壩基滲漏

壩基滲漏主要是由于大壩的地勢高低造成部分河流短小以致直接入海，在河床處經(jīng)過不停地沖刷，堆積成較厚的砂礫石層，伴隨沙粒的跳動產(chǎn)生沖蝕洞，從而嚴(yán)重危害水庫大壩的安全。比如臺州長潭水庫等建成后，壩腳出現(xiàn)集中滲漏點(diǎn)，導(dǎo)致壩基滲漏嚴(yán)重。

1.2 巖石風(fēng)化帶來的壩基滲漏問題

由于巖石堅(jiān)硬的特性，巖石風(fēng)化會帶來壩基滲漏，這是目前比較廣泛的滲透形態(tài)。

1.3 筑壩材料差引發(fā)的壩體滲漏

如防滲土料質(zhì)量差，土中碎石含量過高，含水量過大，會造成壩身分層而使得壩體防滲性能差產(chǎn)生滲漏問題。

1.4 壩體結(jié)構(gòu)不合理產(chǎn)生的滲漏

主要表現(xiàn)在壩體涵管與壩結(jié)合不嚴(yán)、壩身涵管的斷裂等，最終使防滲體遭到破壞而漏水。

2 加強(qiáng)水庫大壩加固防滲的對策探討

水庫在長期運(yùn)行過程中，滲漏是最常見的問題，而大壩滲漏產(chǎn)生的危害性巨大，并會帶來一系列嚴(yán)重的后果。目前防滲處理的方法有很多種。具體可從宏觀管理和具體技術(shù)措施兩個層面進(jìn)行管理。

2.1 管理措施

2.1.1 加大資金投入，提供充分的資金支持

資金不足往往會成為制約水庫大壩防滲漏的瓶頸，因?yàn)樗畮旒庸坦こ讨芷陂L，需要不斷地進(jìn)行維護(hù)，這就使得投入相對增大。那么這些資金又從哪里來呢？要保證水庫加固工程的正常運(yùn)行，僅僅依靠政府投入是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須建立多層次、多種渠道的投資體系。比如地方水庫的加固防滲，應(yīng)該以地方財政投資為主，然后國家在地方投入的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)亟o予一定數(shù)量的補(bǔ)貼，或者可以實(shí)行以獎代補(bǔ)的政策。而大型水庫的建設(shè)則應(yīng)以公共投入為主，政府應(yīng)建立相應(yīng)的專項(xiàng)治理資金，只有這樣才能保證水庫大壩加固建設(shè)的長期合理有序運(yùn)行。

2.1.2 要有專業(yè)機(jī)構(gòu)定期對水庫進(jìn)行安全隱患排查

防患于未然并不是一句空話“，千里之堤毀于蟻穴”，水庫存在的某些隱患，隱蔽性比較強(qiáng)，如果沒有專業(yè)人士對水庫大壩進(jìn)行監(jiān)督，很有可能忽略潛在的危險，最終可能釀成更嚴(yán)重的災(zāi)害。而相反，如果提前發(fā)現(xiàn)了問題，就可以在初期把不安全因素消滅在搖籃中。

這就要求建立專業(yè)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)對水庫大壩進(jìn)行專題調(diào)研和定期檢查，快速找到隱患，提出相應(yīng)的解決措施，及時做好水庫大壩的安全鑒定工作。而專業(yè)的鑒定隊(duì)伍，需要專業(yè)人員嚴(yán)格按照管理辦法全面準(zhǔn)確地查找出水庫存在的各種隱患，并準(zhǔn)確地確定水庫的安全類別，最終提出科學(xué)有效的建議。

2.1.3 采用新技術(shù)新方法

在水庫的防滲加固過程中，要大膽地創(chuàng)新，把科學(xué)合理的新手段運(yùn)用起來，并加以推廣利用，既宣傳了防滲加固工程的重要性，又可以催生更多的防滲加固新技術(shù)。當(dāng)然任何新技術(shù)都必須符合科學(xué)規(guī)律，這是根本，又是基礎(chǔ)。

2.2 技術(shù)措施

以目前我國水庫大壩加固技術(shù)與方法來看，土石壩防滲分為水平防滲和垂直防滲，一般采取的原則是“上堵下排”。對于加固工程來說，主要是采用垂直防滲，相比水平防滲截滲效果更加顯著。具體應(yīng)用較廣的防滲措施有：

2.2.1 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是利用專用機(jī)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，以達(dá)到防滲作用。

設(shè)計要點(diǎn):①一般根據(jù)最大水頭和允許水力梯度來確定防滲墻的厚度，同時要和所采用造孔機(jī)具的一次成槽寬度相適應(yīng)。國內(nèi)已建成的墻厚在0.60～1.30 m之間，如果不能滿足設(shè)計要求，以兩道墻解決。②防滲墻的材料目前應(yīng)用較多的有黏土混凝土和塑性混凝土。黏土混凝土主要適用于中等水頭的大壩或基礎(chǔ)的防滲墻，在混凝土中摻入一定量的黏土，節(jié)約水泥的同時降低了混凝土的彈性模量，改善了混凝土拌和物的和易性，方便施工。塑性混凝土是一種柔性墻體材料，與周圍土體的彈性模量相近，能很好地適應(yīng)地基的變形，亦可避免墻體開裂。③對于處理壩基滲漏的防滲墻，要與土壩防滲體連成整體，防止接頭處出現(xiàn)裂縫。當(dāng)土壩較高時，要對防滲墻和黏土防滲體的銜接進(jìn)行專門設(shè)計。④當(dāng)壩體壓實(shí)度差或大壩填土含砂礫較多時，造孔過程中容易出現(xiàn)塌孔，要選擇合理的造孔機(jī)具，或采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，防止塌孔，保證防滲墻順利實(shí)施。

2.2.2 利用灌漿技術(shù)進(jìn)行防滲處理

常用的灌漿形式有充填灌漿、高壓噴射灌漿和劈裂灌漿等。

2.2.2.1 充填灌漿

適用于處理性質(zhì)和范圍都已確定的局部裂縫、洞穴等隱患，宜一次灌注泥漿至飽滿。充填灌漿施工簡單、造價低，但只能處理局部隱患，形不成連續(xù)防滲帷幕，整體防滲效果不佳。

2.2.2.2 劈裂灌漿

適用于處理范圍較大、問題性質(zhì)和部位不能完全確定的隱患，采用一定壓力灌漿將壩體沿壩軸線方向劈開，采用“少灌多復(fù)”的方法灌注泥漿，最后形成5～20 cm的連續(xù)泥墻，從而達(dá)到防滲加固的目的。劈裂灌漿施工簡便，投資省，但一般只適用于中低壩，且灌漿壓力不易控制。灌漿壓力如若設(shè)計的不合理，將會影響灌漿質(zhì)量，可能導(dǎo)致壩體失穩(wěn)、滑坡，破壞壩體結(jié)構(gòu)。因此一定要按規(guī)范嚴(yán)格控制施工壓力，必要時通過試驗(yàn)確定灌漿壓力，確保大壩安全和灌漿效果。

2.2.2.3 高壓噴射灌漿

適用于粉土層、砂土層及砂礫層的防滲，利用置于鉆孔中的噴射裝置射出高壓水束或高壓漿液流束沖擊破壞被灌地層土體，同時將水泥漿液灌入，按設(shè)計方向、深度、厚度和結(jié)構(gòu)形式，與地基緊密結(jié)合，形成幾何形狀的凝結(jié)體，用以提高土層防滲或承載能力。高噴灌漿避免了一般壓力灌漿工藝中水泥漿流向和灌漿范圍不好控制的弊端，施工速度較快。但施工技術(shù)參數(shù)需要經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，對施工隊(duì)伍的質(zhì)量要求較高，深度超過40 m后，防滲體容易分叉。

2.2.3 土工膜防滲

從壩趾至不低于校核洪水位間的壩面全面鋪設(shè)土工膜，端頭與周邊不透水基礎(chǔ)或其他防滲體緊密連接，構(gòu)成完全封閉的防滲體系。土工膜的滲透系數(shù)一般＜10-8cm/s，具有很好的防滲性，造價低，施工便捷，適應(yīng)變形能力強(qiáng)。目前多用復(fù)合土工膜防滲，既有排水功能，又有防滲功能，同時工程性能也較單一土工膜好。但是土工膜抗老化能力不如混凝土材料，且鋪設(shè)時需要放空水庫或填筑圍堰，尤其在水資源緊缺的北方地區(qū)，放空水庫一般要慎重。經(jīng)論證后，土工膜防滲可用于3級低壩。

以上幾種防滲措施中，混凝土防滲墻可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和各種復(fù)雜地基，耐久性好，防滲可靠性高，但造價較高。灌漿防滲省投資，在水庫防滲處理中應(yīng)用最廣泛，但防滲的整體性能不如混凝土防滲墻，且對施工隊(duì)伍的素質(zhì)要求較高。土工膜防滲效果好，造價低，但應(yīng)用起來有一定的局限性。水庫大壩防滲加固時要根據(jù)工程病害特點(diǎn)、地質(zhì)情況、施工條件等綜合考慮，選擇經(jīng)濟(jì)合理的防滲措施。

3 結(jié)語

大壩的防滲處理工作已經(jīng)成為水庫建設(shè)的重中之重，必須高度重視防滲工作，一方面要確保排除隱患，另一方面也要確保經(jīng)濟(jì)合理。這既要求水庫設(shè)計部門強(qiáng)化責(zé)任和風(fēng)險管理，建立有效的獎懲機(jī)制，又要工作人員保持高度的警惕，自覺學(xué)習(xí)，銘記肩上重任，保證水庫大壩的安全。

[1]楊仕增，丁守業(yè).加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)督確保水庫除險加固質(zhì)量[J].山東水利，2010（09）.

[2]伯永年.中國堤壩防滲加固新技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2008.