地基處理技術(shù)在病險水庫壩身防滲中的應(yīng)用

【摘要】我國多數(shù)水庫都興建在五至七十年代，由于當時科學水平有限，絕大部分水庫大壩都屬于三邊工程，特別是土石壩心墻，土料沒有經(jīng)過土工實驗，夯壓不實，經(jīng)過運行，大壩都出現(xiàn)了散浸、接觸帶滲漏，甚至出現(xiàn)管涌等現(xiàn)象，給大壩安全帶了嚴重危險。本文介紹了地基處理方法在水庫大壩壩身防滲中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高噴灌漿；病險水庫；應(yīng)用

我國有部分水庫修建的時間比較久遠，因當時勘察、設(shè)計及施工技術(shù)等不完善，工程中存在著較多安全缺陷，加之在運用過程中管理不善，導致很多水庫在經(jīng)過多年的使用后出現(xiàn)了不同程度的安全隱患。水庫的安全直接關(guān)系到下游人民群眾的財產(chǎn)和人身安全，為確保水庫的安全，應(yīng)對病險水庫工程采取科學合理的除險加固措施，從而使水庫能夠安全可靠的運行，充分發(fā)揮水庫工程的效益，確保人民群眾生命財產(chǎn)的安全。

一、地基處理技術(shù)

1、換填墊層法。用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。

2、高壓旋噴注漿法。高噴旋噴注漿法屬置換灌漿法，用高壓水氣切割地層，中小顆粒被水、氣流帶出地表，用水泥漿或水泥粘土漿充填被帶出的顆粒的位置，與相對較粗顆粒形成完整致密的防滲板墻。高噴板墻一般高且薄，在地層中受到很大的水壓力，加之土壓力，墻體自重及墻面摩擦等力等外力作用，特別是當板墻穿過不同的地層時，在層面交接處可能出現(xiàn)較大的內(nèi)力，而各地層反力系數(shù)相差較大時尤為突出，致使板墻局部內(nèi)力過大而開裂，因此有必要進行結(jié)構(gòu)強度計算，以便在高噴灌漿施工過程中選擇合適的參數(shù)，來滿足結(jié)構(gòu)強度的要求。

二、案例分析某水庫高噴防滲墻的應(yīng)用

該水庫庫區(qū)控制流域面積2.39km2，總庫容160×104 m3，大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為64.73-65.1m，最大壩高16. 0m，壩頂寬4.8-5.3m，壩頂長246m。根據(jù)本工程等別，確定永久建筑物的主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物為5級。

1、水庫病險現(xiàn)象

大壩施工前未進行地勘工作，沒有完整的設(shè)計圖紙，無技術(shù)人員，施工時只是把樹林、草皮簡單清除，對樹根、獸洞、蛇洞、蟻穴以及表層土均未清除，植物根系腐爛可能形成空洞，成為滲漏通道。壩基粗砂、礫砂層未作截滲處理，大壩清基不徹底。由于壩體碾壓質(zhì)量遠遠達不到設(shè)計要求，興建和加固過程中均沒有嚴格清基，壩身填土土料質(zhì)量不符合要求，導致滲漏嚴重； 大壩發(fā)生不均勻沉降，且上、下游面雜草叢生； 上游壩面為塊石護坡，護坡多處架空及翻動，風化、沖刷較為嚴重，塊石塊徑較?。?底部未見墊層。大壩下游坡坡面雜草叢生，局部有塌坡； 下游坡壩腳局部設(shè)有貼坡排水，但運行多年，風化嚴重，排水效果差，從而導致壩址有沿線多處滲漏現(xiàn)象，終年不斷，形成一片沼澤地，靠右壩肩壩址處有兩處滲漏逸出點。左壩肩附近有小塊面積的坍塌，不利于大壩的穩(wěn)定。

2、大壩防滲處理

（1）大壩防滲方案

根據(jù)大壩地質(zhì)勘察資料及滲流計算成果分析大壩壩體及右壩肩均需進行防滲處理。大壩防滲措施可采用水平防滲、垂直防滲、下游排滲減壓或幾種措施同時采用?？紤]到庫區(qū)已蓄水運行多年，上游鋪蓋方案需放空水庫，施工工期較長，施工受季節(jié)限制，且不能完全解決壩體滲漏及滲透破壞問題，故不予考慮。下游排滲減壓方案管理難度大，維護費用高，也不予采用。根據(jù)本工程地質(zhì)條件和目前比較成熟且應(yīng)用較廣泛的垂直防治技術(shù)的適用性，加固設(shè)計防滲處理采用沖抓套井回填黏土心墻。

沖抓套井回填黏土心墻頂高程63.40m，設(shè)計墻厚采用0.8m。根據(jù)滲流計算結(jié)果，墻厚滿足設(shè)計要求。根據(jù)心墻厚度= 0.8m 的要求，套井排數(shù)擬定為1排，排距0.8m，孔距0.755m，造孔直徑1.1m。

（2）大壩補救措施。在施工單位按設(shè)計方案進行沖抓套井黏土心墻施工過程中，發(fā)現(xiàn)在大壩樁號0+082—0+086 處，現(xiàn)狀的問題為： 樁號0+070和0+170 出現(xiàn)二個集中滲漏點。兩點均為老滲漏點。初步判定，在埋石位置存在滲流通道，大壩黏土防滲墻未能完全封閉。考慮到埋石的直徑較大，且分布不均，經(jīng)過綜合分析，考慮擬在距沖抓套井黏土心墻中心線1.5m 處，設(shè)置兩段高噴灌漿防滲墻，使大壩整個防滲墻封閉。

高噴灌漿板墻施工技術(shù)要求：

1）高噴灌漿孔孔距為1. 2m，分二序孔施工，先施工一序孔，后施工二序孔，第一序孔與第二孔需相隔時間5d 以上。

2） 高噴灌漿造孔一般用XF100 型鉆機，回旋鉆進泥漿護壁，鉆孔直徑為127mm。

3） 大壩高噴灌漿施工前，必須先進行現(xiàn)場試驗，以校核設(shè)計有關(guān)的技術(shù)參數(shù)是否與實際相符，最終確定具體施工工藝和各種施工技術(shù)參數(shù)，制定有關(guān)的施工規(guī)程等。

4） 工程高噴鉆孔的偏斜率應(yīng)控制在以下范圍見表：

5）高噴灌漿采用純水泥漿灌注，水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，漿液比重1.6T /m3，孔口回漿比重應(yīng)< 1.2T /m3。

6） 高噴灌漿上升至設(shè)計高程后，將高壓水泵及空壓機關(guān)閉，提升噴桿，連續(xù)或間斷地向孔內(nèi)靜壓灌注水泥漿，直至孔內(nèi)混合液凝固不再淅水下沉為止，向孔內(nèi)進行靜壓灌漿時間一般為2-24h，靜壓灌漿漿液比重應(yīng)> 1.6T /m3。

7） 高噴灌漿防滲板墻設(shè)計指標： ①板墻滲透系數(shù)： K≤1×10-6cm /s； ②板墻厚度： 最小厚度15cm，最大厚度（ 接頭部位） 25cm 以上； ③旋轉(zhuǎn)速度： 10r /min； ④提升速度： 礫石層6-8cm /min，土層8-10cm /min； ⑤高壓水水壓： 32MPa； ⑥排水量： 75L /min； ⑦氣壓： 0.65-0.7MPa； ⑧進漿量： 80 L /min； 瑏瑡漿液比重： ≥1.6T /m3。

3、防滲效果

施工完畢后對水庫現(xiàn)狀滲漏處進行現(xiàn)場檢查，即未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)新的滲漏位置； 經(jīng)過竣工驗收以及一個周期蓄水檢驗工作，仍然未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，證明高噴補救效果令人滿意； 連續(xù)對滲漏處的跟蹤觀察，據(jù)現(xiàn)場水管站有關(guān)工作人員介紹，效果顯著，取得了良好的社會及經(jīng)濟效益。

通過對沖抓套井回填黏土心墻與高噴灌漿配合使用，既可以利用黏土心墻價格低廉、施工方便的特點，與可以發(fā)揮高噴灌漿耐久性長，防滲效果好的優(yōu)勢，對有特殊情況大壩壩身滲漏具有顯著的作用，值得其它工程采用。

參考文獻：

[1]代喬忠. 高壓旋噴灌漿在某水庫土壩防滲加固中的應(yīng)用[J].人民珠江， 2012（ 01） ： 37 - 38， 55.

[2]徐有前. 高壓噴射灌漿技術(shù)在病險壩防滲加固中應(yīng)用及施工質(zhì)量控制措施的研究[D]. 合肥： 合肥工業(yè)大學， 2013.