水庫大壩滲流控制與灌漿處理

程園園

【摘要】水庫大壩由于滲流破壞造成水庫失事占有一定的比例，滲流穩(wěn)定對大壩安全至關(guān)重要。對非正常滲流如何進(jìn)行檢測，如何制定和調(diào)整加固處理方案，施工步驟及如何實施更加切合實際的施工方案提出新的思路。

【關(guān)鍵詞】大壩安全；非正常滲流；處理方案；充填灌漿

1、滲流與大壩失事

由于滲流原因所造成的水庫大壩失事比例不同文獻(xiàn)給出不同結(jié)果，但接近半數(shù)的高比例還是占多數(shù)的。差異的存在是失事原因的歸類，由于滲流原因造成失事分為兩種情況，一類是直觀也是常見的，由于出現(xiàn)非正常滲流，滲流量過大造成的，而另一類，出逸點滲流量正常有的還偏小，由于壩體內(nèi)孔隙水壓力增高，如壩體浸潤線過高引起土體強(qiáng)度指標(biāo)下降，這一類與壩體排水有關(guān)，實際原因也是滲流，分析失事原因時將這一情況歸類于排水降壓工程措施失效上。滲流穩(wěn)定對大壩安全至關(guān)重要，對于新建水庫和水庫除險加固工程必須引起高度重視，特別是土石壩，很少有由于壩體穩(wěn)定問題失事的，滲流破壞造成失事的是占大多數(shù)的。

2、大壩滲流穩(wěn)定控制

沒有任何手段可以阻止大壩滲流的存在，對滲流進(jìn)行控制對大壩安全至關(guān)重要。控制好滲流，大壩的安全具有了一定的安全把握。壩體的防滲體設(shè)計與施工必須保證滲透系數(shù)和水力比降滿足滲透穩(wěn)定要求，防止?jié)B透變形的發(fā)生。滲透系數(shù)和水力比降是互為關(guān)聯(lián)的，防止?jié)B透變形的發(fā)生從兩個方面采取措施，其一是減小水力梯度，具體措施，降低水頭或增加滲徑，增加滲徑是工程普遍采用的，一般采用水平和垂直防滲方式延長滲徑。其二在滲流溢出處設(shè)反濾，這項措施對提高土體允許水力比降，保證滲流穩(wěn)定至關(guān)重要，但現(xiàn)實情況是，科學(xué)合理的反濾體設(shè)計和施工質(zhì)量使這一措施大打折扣。

3、水庫大壩非正常滲流

非正常滲流危及大壩安全，也是較難處理的大壩病害。非正常滲流的現(xiàn)場表現(xiàn)，在背水壩坡上出現(xiàn)坡面土體飽和區(qū)，經(jīng)擾動形成沼澤化；排水棱體處或遠(yuǎn)離棱體下游處出現(xiàn)以隱流、線流、股流等型式的過大流量的滲流量；少見的在棱體處有流水聲響，或上游壩坡附近水面出現(xiàn)漏斗狀漩渦。上述情況的出現(xiàn)可以判斷已產(chǎn)生貫通性集中滲流。產(chǎn)生的原因是多種的，不論是由變形形成的貫穿性裂縫，還是剪切裂縫或是拉裂縫等，大部分與施工質(zhì)量有關(guān)。但有一種形成原因要引起設(shè)計和施工的注意，對壩體內(nèi)兩種相互接觸材質(zhì)的彈性模量差異過大的接觸部位，必須引起高度重視，如在巖基上的土壩壩基、壩體內(nèi)有殘丘的接觸部位、輸水涵管管壁四周部位等。其接觸體彈性模量的差異導(dǎo)致固結(jié)變形相互不能協(xié)調(diào)，產(chǎn)生裂縫，續(xù)而發(fā)生滲透破壞與變形破壞的相互作用，結(jié)果貫穿性的集中滲流發(fā)生，這類案例很多，可以引以為戒。

4、非正常滲流的處理方案

在滲流處理技術(shù)方案上，目前國內(nèi)解決壩體滲流病害時的原則必須形成連續(xù)的防滲帷幕，對防滲的厚度和密實度還提出設(shè)計要求。防滲帷幕對于水庫大壩筑壩材料的密度和強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)入衰退老化期的病險庫加固是必要的，但對于大壩出現(xiàn)非正常滲流的處理方案上，不一定采用幕墻封閉的處理方式，實踐證明，防滲幕墻方案在處理非正滲流時不能持久發(fā)揮效益，當(dāng)貫穿性的集中滲流形成后，采用防滲帷幕方案，實際上是對不需加固部位進(jìn)行了多余的防滲處理，而對已形成通道，需要全部充填的部位只對切割到的部分空洞段實施了封堵，對于未填充的空穴空間仍充滿水體，存在水壓力，隨著庫水位變化，水壓力在時間和細(xì)微通道作用下，最后會再次形成滲流通道。也就是說對發(fā)生貫穿性滲流只依靠采取防滲帷幕方案不僅經(jīng)濟(jì)性差，防滲效果的耐久性也不好。

5、非正常滲流的灌漿處理

對滲漏通道充填灌漿是普遍采用的手段，充填灌漿是通過鉆孔向壩體內(nèi)灌漿，灌入漿液使裂縫孔隙充填粘合，形成一定強(qiáng)度具有阻水性能的固體。同時在充填過程中灌漿產(chǎn)生擠壓力，對周圍土體產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，使未能進(jìn)入漿液的細(xì)小裂縫受到壓縮和擠密。根據(jù)灌漿充填裂縫機(jī)理，充填灌漿對水庫大壩非正常滲流病害整治效果顯著。具體的技術(shù)方案分為兩個步驟，空隙切割灌漿與空隙充填彌合灌漿。第一步，空隙切割灌漿，這一步實際意義不是充填孔隙，是確定通向貫通通道的灌漿孔位置，實施時通過吃漿量判斷灌漿孔與空洞部位是否聯(lián)通。灌漿采用粘土漿液，由于它顆粒細(xì)小，可分散成粒徑0..001—5um的微粒，施灌分散程度高，這就為流入切割空隙和吃漿表現(xiàn)創(chuàng)造了條件。當(dāng)一旦有大量吃漿表現(xiàn)，就找準(zhǔn)了第一孔，續(xù)而沿著滲流方向延伸順勢跟進(jìn)，不斷找準(zhǔn)與空洞相連的灌漿孔，沿滲流通道布均灌漿孔，完成空隙切割灌漿。要注意施工順序，是從大壩背水坡下游溢出點附近開始向上游實施。第二步充填彌合灌漿，灌漿方法是常規(guī)的，要注意的是灌漿材料的采用，根據(jù)對片狀、蜂窩狀、和脈管型洞穴類型的不同，施灌材料所形成封堵機(jī)理的不同，采用水泥漿、水泥砂漿漿液。一般先采用水泥漿施灌，當(dāng)吃漿量大時改為水泥砂漿，不要過早使用水泥砂漿，會造成對滲流通道攔駕而不能對整個通道充填密實。另一點注意的是施工順序自大壩上游順壩坡向下游施工。

6、土壩非正常滲流檢測

一旦壩體出現(xiàn)非正常滲流會引相關(guān)部門高度重視，請專業(yè)檢測部門對壩體進(jìn)行檢測，查找滲流位置。對均質(zhì)土壩壩體內(nèi)部產(chǎn)生的集中滲流，一般采用物探檢測的方法，有高密度電法和自然電場法等。高密度電法根據(jù)富水區(qū)較正常介質(zhì)電阻率低的特點，通過觀測地下介質(zhì)電阻率的變化，可檢測出滲流部位所形成的滲漏帶；自然電場法利用水流破壞了電位的平衡，形成了極化，產(chǎn)生了過濾電場，通過自然電位的變化確定集中滲流位置。多項工程檢測結(jié)果顯示，由于物探是間接推斷，檢測結(jié)果與實際相符的情況不多，有的還大相徑庭。介紹一種簡易測壓管觀測方法，從溢出處沿壩坡向上埋設(shè)臨時測壓管，具體方法，將直徑5cm的塑料pvc管四周鉆孔，用硬質(zhì)木料做成直徑6cm沖頭，一頭尖的，另一端縮徑后與塑料管固定。用一鋼管穿入塑料管對著沖頭打入，觀察各位置管內(nèi)水位變化，判斷滲流通道，實踐證明，這是一種直觀的即經(jīng)濟(jì)又行之有效滲流檢測方法。

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