探討土石壩壩體防滲加固技術(shù)

【摘要】我國在上個(gè)世紀(jì)五六十年代修建了大量的水庫工程，這些水庫在防洪、灌溉、發(fā)電、供水等方面發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)促進(jìn)國民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用，但受當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的制約，大部分的水庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，工程質(zhì)量差，隱患多，加上長(zhǎng)期以來水庫管理不善，技術(shù)力量不足，導(dǎo)致水庫存在各種安全問題。21世紀(jì)以來，針對(duì)全國存在的病險(xiǎn)水庫進(jìn)行了大規(guī)模的除險(xiǎn)加固，使水庫功能進(jìn)步得到改善和提高，繼續(xù)為工農(nóng)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮其重要作用。本文就水庫樞紐建筑物土石壩的壩體防滲加固技術(shù)進(jìn)行探討，分析土石壩壩體滲漏的行的原因及其危害，并針對(duì)壩體滲漏問題提出不同的加固措施。

【關(guān)鍵詞】壩體防滲加固;劈裂灌漿;沖抓回填;高噴灌漿;混凝土防滲墻

1、引言

碾壓式土石壩有著就地取材，對(duì)地質(zhì)要求低，地基適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便等諸多有點(diǎn)，因此我國上個(gè)世紀(jì)五六十年代建設(shè)了很多土石壩，但受資金及技術(shù)等條件的限制，大壩填筑標(biāo)準(zhǔn)較低，施工質(zhì)量一般，大壩防滲及排水設(shè)施不完善，導(dǎo)致在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一系列的問題，其中壩體滲漏是最常見的問題之一。壩體滲漏問題可能導(dǎo)致大壩沉降變形、大壩邊坡失穩(wěn)滑坡等問題，危害大壩安全。

2、土石壩壩體滲漏原因

我國目前已建的碾壓式土石壩主要有均質(zhì)壩、黏土心墻壩、黏土斜墻壩等，其防滲體大部分為土質(zhì)防滲體。防滲土料是散粒體結(jié)構(gòu)，碾壓后仍存在大量孔隙，因此具有一定的透水性，水庫蓄水后，上下游形成水頭差，庫水在水力作用下在壩體內(nèi)部形成滲流，并在下游壩坡逸出。當(dāng)壩體防滲土料質(zhì)量較差，碾壓施工質(zhì)量不好時(shí)，則可能出現(xiàn)滲流量較大，較集中，滲水中摻帶細(xì)土顆粒，甚至出現(xiàn)管涌、流土等滲透破壞現(xiàn)象。

3、土石壩壩體滲漏治理目標(biāo)

土石壩壩體滲漏治理目標(biāo)主要有兩個(gè)方面：第一個(gè)方面為滲漏量的控制，雖然《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》沒有明確對(duì)滲漏量控制的要求，不同功能的水庫對(duì)滲漏量的控制一定的區(qū)別，防洪功能為主的水庫對(duì)滲漏量控制的要求一般較低，供水、灌溉、發(fā)電功能為主的對(duì)滲漏量控制的要求就高一些，抽水蓄能電站對(duì)滲漏量控制的要求更高。第二個(gè)方面為滲透穩(wěn)定，即壩體內(nèi)部及逸出點(diǎn)的滲透比降均小于材料的允許滲透比降。而滲透比降往往和筑壩的材料、壓實(shí)度等多種指標(biāo)有關(guān)，因此增加壩體滲透穩(wěn)定性也可以多個(gè)方面著手，多管齊下，才能達(dá)到更好的效果。

4、土石壩壩體防滲加固措施

土石壩壩體防滲加固措施主要以垂直防滲措施為主，即在大壩軸線偏上游位置采取灌漿、換填等措施新增或加固防滲體，延長(zhǎng)壩頂滲徑，降低浸潤線，降低逸出點(diǎn)高程，減小滲透比降。

4.1壩體劈裂灌漿

通過一定的壓力，沿壩軸線小主應(yīng)力面有控制的劈開壩體，灌注黏土漿或水泥黏土漿，形成連續(xù)防滲墻，以達(dá)到防滲的目的。劈裂灌漿有就地取材，施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，施工工期短，投資小等多種優(yōu)點(diǎn)，形成的防滲墻滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s，允許滲比坡降為5～7，但由于形成的防滲墻厚度較薄，一般為0.2～0.5m，因此主要應(yīng)用于壩高較小的均質(zhì)壩或者寬心墻壩的壩體防滲加固。該加固措施在上個(gè)世紀(jì)九十年代應(yīng)用廣泛，且通過技術(shù)和施工工藝的改進(jìn)，該技術(shù)在壩高超過50m的窄心墻壩上也獲得成果。

4.2沖抓套井回填

通過沖抓式打井機(jī)具，沿壩體軸線造孔，將壩體質(zhì)量較差的土體抓出，采用防滲效果好的黏土料分層回填，并利用鉆機(jī)的動(dòng)力和卷揚(yáng)設(shè)備帶動(dòng)夯錘加以夯實(shí)，形成連續(xù)防滲墻，以達(dá)到防滲的目的。沖抓回填同樣有就地取材，施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，施工工期短，投資較小等多種優(yōu)點(diǎn)，形成的防滲墻滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s，允許滲比坡降為6～8，形成的防滲墻厚度一般為0.8m，因此該加固措施主要應(yīng)用于壩高較小的土壩，同時(shí)由于土石壩本身土體含水率高，在造孔的時(shí)候容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，因此本方案施工前需提前放空水庫，待壩體孔隙水壓力降低后才能進(jìn)行施工。

4.3高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿是利用鉆機(jī)造孔，把帶有噴頭的灌漿管上至土層的預(yù)定位置，以高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成沖射流沖擊破壞土層，土粒從土體中剝落下來后，一部分細(xì)小土粒隨著漿液冒出地面，其余部分與灌入的漿液混合摻攪，在土體中形成凝結(jié)體。其基本原理是利用射流作用切割摻攪地層，改變?cè)貙拥慕Y(jié)構(gòu)和組成，同時(shí)灌入水泥漿或混合漿液形成凝結(jié)體，借以達(dá)到加固地基和防滲的目的。高壓噴射灌漿分定噴、擺噴和旋噴三種，定噴適應(yīng)于粉土、砂土，擺噴、旋噴適應(yīng)于粉土、砂土、礫土和卵（碎）石地層。高壓噴射灌漿有如下優(yōu)點(diǎn)：①可灌性好，只要高壓射流能破壞的地層如細(xì)砂、砂礫石等均可處理;②連接可靠，高壓噴射漿液板墻自身與周邊建筑物的連接可靠;高壓噴射灌漿防滲墻滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，允許滲透比降50～60，但其施工工藝要求高，施工質(zhì)量不容易控制，造價(jià)較高。

4.4混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻是一種地下連續(xù)墻，具有較好的整體性和防滲性能，它是利用專門的造槽機(jī)械鉆造槽孔，并在槽孔內(nèi)注滿泥漿，防止槽壁坍塌，最后用導(dǎo)管在注滿泥漿的槽孔中澆筑水下混凝土，將泥漿置換出來，筑成墻體?；炷练罎B墻廣泛應(yīng)用于大壩防滲加固，這種防滲加固技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：①適應(yīng)性廣，深可達(dá)100m左右，適應(yīng)于各種地質(zhì)條件，如砂土、砂壤、粉土以及直徑小于10mm的卵礫石土層;②安全、可靠。防滲墻滲透系數(shù)可達(dá)到10-7cm/s以下，允許滲透比降值達(dá)60～100;但其施工設(shè)備大，所需的施工場(chǎng)地大，施工工藝復(fù)雜且要求較高，施工進(jìn)度較慢，造價(jià)高。

結(jié)語：

從進(jìn)入21世紀(jì)以來，全國的病險(xiǎn)水庫已基本進(jìn)行了除險(xiǎn)加固處理，其效果明顯。而壩體滲漏問題需要得到有效解決，不僅僅是通過壩體防滲措施能夠完全解決的，需要在“上堵”的同時(shí)“下排”，即增設(shè)壩體下游的排水、反濾等設(shè)施?？傃灾潦瘔螇误w滲漏問題形成的原因是多方面，多層次的，需要根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行綜合分析，以確定最合適的防滲加固方案，確保大壩安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛運(yùn)光.土壩安全與加固.中國水庫水電出版社，1998年11月.

[2]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].廣東建材，2016，（007）：12-13.

[3]王相樂，唐桂華，張定華.淺談土壩混凝土防滲墻設(shè)計(jì)在水利工程中的應(yīng)用[J].河南科技， 2014， （004）：55.

作者簡(jiǎn)介：

胡志明（1986-），男，漢族，湖南漢壽，本科，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)。