瀝青混凝土心墻壩心墻滲水原因分析與防滲處理

【摘要】在大壩的施工過(guò)程中，對(duì)瀝青混凝土心墻壩技術(shù)的使用比較普遍，其能夠提高水利工程的穩(wěn)定性。但是，如果在施工過(guò)程中對(duì)質(zhì)量的控制不到位，就會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土心墻壩心墻出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，這就要求施工人員要掌握相應(yīng)的防滲處理技術(shù)。本文對(duì)瀝青混凝土心墻壩心墻滲水原因進(jìn)行分析，并就其防滲處理措施進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】瀝青混凝土；心墻壩心墻；滲水原因；防滲處理

瀝青混凝土心墻壩具有很強(qiáng)的抗變形能力，其蓄水能力受海拔和氣候條件的影響比較小。但在實(shí)際的使用過(guò)程中，混凝土心墻壩心墻卻容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，從而影響水利工程的正常使用，造成水資源的浪費(fèi)。因此，需要采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行處理。

1 、 滲水原因分析

1.1 工程背景

某水庫(kù)的集雨面積為450.36km2，區(qū)間的有效積水面積為108.45km2，水庫(kù)的總?cè)萘繛?269.8萬(wàn)m3，水庫(kù)能夠滿(mǎn)足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的灌溉需要，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┎糠稚钣盟€具備下游防洪功能。水庫(kù)的正常蓄水位為1198m，校核洪水位為1185.6m，汛限水位為1205.3m，死水位為1168m。水庫(kù)是由四部分組成的，一部分是大壩，一部分是溢洪道，一部分是導(dǎo)流洞，還有一部分是放水洞。其中，大壩采用的是瀝青混凝土心墻石渣壩，最大的壩高為65m，壩頂?shù)母叱虨?287m，壩頂長(zhǎng)度為215m，寬度為9m。大壩的防滲系統(tǒng)由兩部分組成，一部分為瀝青混凝土心墻，一部分為壩基灌漿帷幕。在其下游的壩殼填筑料中，低于5mm的填筑料約占90%左右，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量，滲透系數(shù)在8.110-4-5.510-6cm/s的范圍內(nèi)，并沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，透水性也不夠均勻，有不同程度的滲水現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.2 滲水情況分析

在本工程工程竣工投入使用后，就發(fā)現(xiàn)存在明顯的滲漏情況，并且水庫(kù)中水位越高，滲漏現(xiàn)象越嚴(yán)重，在水位接近300m處，其滲漏量能夠達(dá)到70L/s，而下游坡處存在很大的滲水面積。因此，施工單位曾前后兩次對(duì)壩基和壩體進(jìn)行防滲處理。在第一次處理時(shí)，對(duì)壩基河床中的基巖進(jìn)行灌漿，但沒(méi)有起到明顯的防滲作用。在第二次處理時(shí)，對(duì)壩體上游的反濾過(guò)渡料區(qū)以旋轉(zhuǎn)的方式噴筑防滲墻，并在瀝青混凝土心墻之間進(jìn)行塑性灌漿，但這次處理的效果也不理想。根據(jù)在三個(gè)不同的時(shí)間段測(cè)得的數(shù)據(jù)，當(dāng)水位分別為234m、228m、215m時(shí)，滲漏量分別為30.4L/s、18.24L/s、5.02L/s。推算出水位達(dá)到253.2m時(shí)，此水庫(kù)每年的滲漏量會(huì)超過(guò)200萬(wàn)m3。

1.3 滲水原因分析

瀝青混凝土心墻壩心墻滲水的原因可能有以下幾種：第一，當(dāng)壩體在開(kāi)展蓄水作業(yè)的過(guò)程中，瀝青混凝土心墻壩無(wú)法與帷幕進(jìn)行很好的配合，導(dǎo)致大壩出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。第二，瀝青混凝土心墻壩出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，或者在施工過(guò)程中的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致壩體滲水。如果心墻壩中存在漏洞，就會(huì)導(dǎo)致壩體的滲透比增大。而瀝青混凝土心墻壩下游的滲透擴(kuò)散飽和區(qū)范圍是有限的，當(dāng)浸潤(rùn)線(xiàn)過(guò)高時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)大范圍的滲水現(xiàn)象。因此，要對(duì)瀝青混凝土心墻壩心墻滲水現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制，就需要提升心墻的質(zhì)量。

2 防滲處理措施

2.1 對(duì)原防滲體進(jìn)行修補(bǔ)

通過(guò)對(duì)大壩瀝青混凝土心墻進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)， 在大壩的表面存在比較明顯的破碎異常區(qū)域，如果想要通過(guò)修復(fù)其滲漏通道的方式恢復(fù)心墻的防滲性能，就需要先解決以下問(wèn)題：第一，目前，瀝青混凝土心墻是處于壩體內(nèi)部的，但卻沒(méi)有一種可靠的方法，能夠精確的定位出其缺陷部位。第二，由于此大壩心墻的高程超過(guò)1187m時(shí)，其厚度為40cm，高程低于1187m時(shí)，厚度為70cm，所以如果要對(duì)其進(jìn)行鉆孔灌漿處理，鉆孔難度就非常大，灌漿材料也很難與瀝青混凝土緊密的結(jié)合。第三，修補(bǔ)時(shí)應(yīng)該采用加熱好的瀝青，在灌注前還需要將鉆孔清理干凈，并對(duì)其進(jìn)行烘干和熱融化處理，如果孔的深度在1m以?xún)?nèi)，這種方法可行，但超過(guò)1m就會(huì)影響灌注效果。所以，這種方案不具有可行性。

2.2 對(duì)壩體進(jìn)行灌漿

這種方案主要是在瀝青混凝土心墻中灌注混合漿液，主要灌注位置是過(guò)渡料和壩殼料中，漿液結(jié)石會(huì)與既有的瀝青混凝土心墻結(jié)合起來(lái)，形成防滲幕體，從而達(dá)到防滲的目的。根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范，可將壩體和過(guò)渡料灌漿幕體的滲透允許比降控制在6-8的范圍內(nèi)。同時(shí)，還要考慮到壩體擋水過(guò)程中，灌漿幕體的水力梯度，所以在布孔的時(shí)候，需要將鉆孔位置設(shè)計(jì)成4排，孔之間的距離控制在1.0-1.5m的范圍內(nèi)，其形狀最好選擇梅花型。在對(duì)壩體的灌漿幕體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其滲透系數(shù)低于510-5cm/s。在此方案中，帷幕灌漿是在防滲幕體以下進(jìn)行的，以確保防滲體系的完整性。

2.3 混凝土防滲墻

采用混凝土防滲墻方案，主要是在現(xiàn)有的瀝青混凝土心墻軸線(xiàn)上游，4.5m處的壩殼料中布置新的混凝土防滲墻。不僅能夠使成槽更加容易，不會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，還能避免破壞現(xiàn)有的瀝青混凝土防滲墻。新增墻體的厚度設(shè)計(jì)為80cm，墻的最大深度設(shè)計(jì)為64m，在墻的底部深入弱風(fēng)化基巖0.5-1.0m。為確保各基巖銜接處的防滲能力，帷幕灌漿需要在防滲墻以下進(jìn)行。然后，再根據(jù)帷幕灌漿相關(guān)的試驗(yàn)資料，對(duì)其深度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在本工程中，將壩高降低3m。

2.4 方案對(duì)比

從防滲效果來(lái)看，在第二種方案中，能夠形成連續(xù)性的防滲體，與現(xiàn)有的防滲系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)提升心墻的防滲能力。通過(guò)這種方案形成的灌漿防滲幕體，其滲透系數(shù)通常能夠達(dá)到i10-5cm/s，幕體結(jié)石的強(qiáng)度比較低。而在第三種方案中，墻體能夠達(dá)到的滲透系數(shù)一般為i10-7cm/s，允許滲透比降一般會(huì)超過(guò)60，這種方案能夠達(dá)到比較好的防滲效果。從施工風(fēng)險(xiǎn)來(lái)看，第二種方案基本不會(huì)損壞壩體結(jié)構(gòu)，但施工過(guò)程中的不可控因素多，對(duì)施工技術(shù)的要求比較高，施工風(fēng)險(xiǎn)比較大。而第三種方案施工風(fēng)險(xiǎn)比較小，安全性高，施工效果比較明顯，如果在施工過(guò)程中發(fā)生漏孔、漏漿等事故，可及時(shí)的采取相關(guān)的預(yù)案措施對(duì)事故進(jìn)行處理。但是，為滿(mǎn)足混凝土防滲墻的施工要求，需要將壩頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)拆除，使壩體降低從而形成具有一定寬度的施工平臺(tái)。因此，應(yīng)選擇第三種方案對(duì)瀝青混凝土心墻壩心墻進(jìn)行防滲處理。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，瀝青混凝土心墻壩滲水現(xiàn)象可能是多種原因引起的，為確保其能夠正常的使用，需要對(duì)心墻進(jìn)行防滲處理。在各種防滲處理方案中，混凝土防滲墻的防滲能力比較強(qiáng)，

施工成本相對(duì)其他方案更低，能夠達(dá)到較好的防滲效果。所以，可通過(guò)新增防滲墻的方式提高瀝青混凝土心墻壩心墻防滲能力，對(duì)心墻防滲現(xiàn)象進(jìn)行控制。

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作者簡(jiǎn)介：張志光，男，生于1987年07月14日 安徽省蒙城縣人，本科，工程師，主要從事電力工程行業(yè)工作。