灌漿防滲處理技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

張二勇，楊小玉

（濟(jì)源市水利建設(shè)投資有限責(zé)任公司，河南 濟(jì)源 459000）

0 引言

水庫(kù)大壩是維持國(guó)家社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)水庫(kù)在運(yùn)行過程中可能面臨的安全問題進(jìn)行處理有重要意義?，F(xiàn)如今，在對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固時(shí)，已經(jīng)開始廣泛使用灌漿防滲處理技術(shù)，其安全系數(shù)較高，而且還可以對(duì)施工成本進(jìn)行控制，確保水庫(kù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 防滲技術(shù)

1.1 霹裂帷幕灌漿防滲技術(shù)

劈裂帷幕灌漿防滲技術(shù)是一項(xiàng)中國(guó)研發(fā)的重要技術(shù)，對(duì)于水庫(kù)防滲處理作用顯著，而且可以適用于不同地質(zhì)環(huán)境下的水庫(kù)，防滲效果較好。如果水庫(kù)的防滲帷幕是垂直連續(xù)的，那么就可以使用該技術(shù)，能夠明顯提升水壩的整體穩(wěn)定性，而且可以避免壩體在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用之后出現(xiàn)變形。

1.2 高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

高壓噴射灌漿防滲技術(shù)也是一種可以應(yīng)用于水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工中的重要技術(shù)，這一先進(jìn)技術(shù)是從日本引進(jìn)而來的，可以有效加固地基工程，中國(guó)在將該技術(shù)引進(jìn)來之后，對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了適當(dāng)改造，可以作用于覆蓋層和接觸面處，起到防滲漏的作用。

1.3 地下連續(xù)墻防滲工藝

應(yīng)用該工藝技術(shù)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行加固時(shí)，需要使用特殊機(jī)械在壩基處連續(xù)造孔成槽，在作業(yè)過程中需要使用泥漿對(duì)壩壁進(jìn)行加固，在完成成孔操作之后，要把導(dǎo)管設(shè)置在槽孔之中，使用水下提升導(dǎo)管法將泥漿灌注到槽孔之中，形成一堵類似墻體的建筑。為了提高墻體的抗?jié)B性能，需要將墻體厚度控制在30～120 cm。此外，在運(yùn)用該技術(shù)時(shí)還需要分段進(jìn)行施工，在完成一個(gè)槽孔施工之后，再進(jìn)行下一個(gè)墻段的構(gòu)建，最后再將所有墻段連接起來，使其形成一個(gè)整體。地下連續(xù)墻防滲工藝可以在許多復(fù)雜地層使用，而且具有明顯的防滲截滲效果，但是，缺點(diǎn)在于造價(jià)高，而且涉及到多個(gè)施工工序，對(duì)機(jī)械工作面要求較高。

2 水庫(kù)除險(xiǎn)加固概述

各項(xiàng)因素都會(huì)影響水庫(kù)的穩(wěn)定運(yùn)行，人力破壞、設(shè)備材料老化以及環(huán)境因素等，都會(huì)對(duì)水庫(kù)造成侵蝕，以至于水庫(kù)的正常運(yùn)行受到影響。所以，要想始終穩(wěn)定運(yùn)行水庫(kù)，發(fā)揮出水庫(kù)工程的社會(huì)效益，就應(yīng)該及時(shí)排查水庫(kù)存在的運(yùn)行隱患，并根據(jù)問題產(chǎn)生原因?qū)λ畮?kù)進(jìn)行加固和修補(bǔ)，這就是水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工。

3 水庫(kù)滲漏問題的產(chǎn)生原因

3.1 巖石風(fēng)化造成的滲漏

在修建水庫(kù)工程時(shí)會(huì)使用巖石材料，雖然在選用巖石時(shí)會(huì)重視巖石的質(zhì)量和硬度，但是水庫(kù)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行過后，巖石會(huì)受到外界環(huán)境的影響而風(fēng)化，以至于巖石結(jié)構(gòu)的防滲作用降低，不能阻擋水流對(duì)壩基的侵蝕，造成水庫(kù)滲漏問題的產(chǎn)生。

3.2 壩體結(jié)構(gòu)不合理造成的滲漏

設(shè)計(jì)人員在對(duì)壩體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，未充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，導(dǎo)致壩體在運(yùn)行中出現(xiàn)涌管斷裂的情況，或者是涌管和壩體未能緊密鑲嵌，這樣一來，壩體的整體防滲工藝就會(huì)遭到破壞，最終引發(fā)水庫(kù)滲漏問題。

3.3 在修建壩體時(shí)使用的防滲材料質(zhì)量不合格

施工團(tuán)隊(duì)在修建壩體結(jié)構(gòu)時(shí)，需要嚴(yán)格把控防滲材料的質(zhì)量，如果防水材料的質(zhì)量不符合要求，那么將會(huì)對(duì)水壩的整體質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。以防滲土料為例，如果材料質(zhì)量不符合施工要求，那么就會(huì)有許多碎石摻雜在防滲土料中，而且在對(duì)材料進(jìn)行混合攪拌之后，也會(huì)有大量的水分，這樣在建設(shè)壩體時(shí)層，就會(huì)出現(xiàn)分層的情況，導(dǎo)致水庫(kù)出現(xiàn)滲漏問題。

3.4 砂礫石層的堆積造成的滲漏

水壩修建位置的地勢(shì)高低對(duì)部分河流分支的走向起到?jīng)Q定性的作用，在水壩開始運(yùn)行之后，砂礫碎石會(huì)隨著水流流向河床處，并持續(xù)不斷地沖刷河床，在河床處堆積成砂礫石層。水流在流動(dòng)的過程中會(huì)帶動(dòng)砂礫上下跳動(dòng)，這也是沖蝕洞產(chǎn)生的主要原因，會(huì)嚴(yán)重危害水庫(kù)的安全運(yùn)行，導(dǎo)致水庫(kù)出現(xiàn)滲漏問題。

4 灌漿防滲處理技術(shù)的應(yīng)用

4.1 大壩防滲加固設(shè)計(jì)

可以對(duì)水庫(kù)運(yùn)行和效益產(chǎn)生重要影響的一項(xiàng)主要因素就是水庫(kù)滲漏，所以，工作人員要想維持水庫(kù)的正常運(yùn)行，避免因?yàn)樗畮?kù)滲漏而出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失，需要對(duì)引發(fā)滲漏問題的原因進(jìn)行排查，然后對(duì)除險(xiǎn)加固方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，維持水庫(kù)的穩(wěn)定運(yùn)行。首先，如果是因?yàn)樗畮?kù)基巖層間出現(xiàn)裂隙而導(dǎo)致水庫(kù)滲漏，那么工作人員可以采取垂直防滲方案，工作人員需要在裂隙位置進(jìn)行鉆孔操作，然后將配制好的水泥漿通過孔洞灌入到裂隙之中，以此來增加巖層的強(qiáng)度。其次，如果目標(biāo)工程的基巖強(qiáng)透水地層厚度超出30 m，那么就可以采用水平防滲處理方案對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固操作。目前灌漿帷幕深度大于30 m的成功案例很多，決定水平防滲處理方案適宜性的條件主要是地形坡度、地基穩(wěn)定性、地下水變動(dòng)幅度頻率和水庫(kù)放空條件等，同時(shí)，還要結(jié)合水庫(kù)防滲性能要求以及施工成本，確定復(fù)合土工膜的鋪蓋長(zhǎng)度。

4.2 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

4.2.1 施工前期的現(xiàn)場(chǎng)勘查

工作人員在施工前期對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，主要是為了明確施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，并對(duì)水庫(kù)的相關(guān)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，以確保后期可以順利完成灌漿作業(yè)施工。除此之外，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)致勘查，也是保證施工質(zhì)量的重要前提。

4.2.2 確定帷幕深度

施工人員在確認(rèn)帷幕深度時(shí)，如果該區(qū)域內(nèi)存在天然的淤積，那么帷幕深度可以控制在10 m左右，這樣就能夠滿足水庫(kù)的滲流穩(wěn)定需求；如果不需要考慮該區(qū)域內(nèi)的淤積鋪蓋作用，只需要設(shè)置20 m 的帷幕深度就可以使?jié)B漏穩(wěn)定需求得到滿足。除此之外，在設(shè)置帷幕深度時(shí)，還需要考慮基巖巖性、構(gòu)造等特征裂隙，以及此處是否存在滲流通道，最終確認(rèn)帷幕深度。

4.2.3 確定鉆孔孔距

一般情況下，在采用灌漿帷幕技術(shù)對(duì)壩基進(jìn)行加固處理時(shí)，會(huì)設(shè)置單排孔，并將孔距和排距控制在1.50～3 m之間。但是，因?yàn)楣ぷ魅藛T需要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)才可以確定帷幕灌漿孔的實(shí)際間距，所以在開始設(shè)計(jì)階段，需要由施工人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)以及施工現(xiàn)場(chǎng)的基巖破碎情況，并且參考基巖的裂隙傾角，來初步確認(rèn)帷幕灌漿孔間距。對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、水庫(kù)滲漏較嚴(yán)重和防滲標(biāo)準(zhǔn)較高的工程可考慮設(shè)計(jì)雙排或三排帷幕，以確保達(dá)到防滲效果。

4.2.4 鉆孔

在開始進(jìn)行鉆孔操作之前，要求施工人員對(duì)鉆孔的位置以及孔的數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)。在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，需要以“先疏后密”作為主要施工原則，根據(jù)設(shè)計(jì)方案確認(rèn)鉆孔位置和鉆孔深度，以確保后續(xù)作業(yè)可以順利完成。

4.2.5 漿液

施工人員需要在現(xiàn)場(chǎng)制作灌漿漿液，在處理漿液的時(shí)候，需要借助攪拌機(jī)器將材料充分?jǐn)嚢杈鶆?，如果材料未能攪拌均勻，不能進(jìn)行灌漿操作。此外，為了避免因操作失誤而造成漿液浪費(fèi)，需要嚴(yán)格監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)施工，確保嚴(yán)格按照灌漿規(guī)范進(jìn)行操作。

4.2.6 灌漿

灌漿是灌漿防滲作業(yè)中的核心環(huán)節(jié)，在開始操作之前，需要對(duì)操作人員的行為進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，并且確保施工操作完全符合施工要求，如此才可以將灌漿的作用發(fā)揮出來。在開始作業(yè)時(shí)，最先填充的位置是石碓體的上游和下游，中游位置最后填充，要嚴(yán)格按照以上順序進(jìn)行作業(yè)，這樣才能夠保證施工效果，并發(fā)揮出灌漿防滲技術(shù)的實(shí)際作用。

4.2.7 封孔

在灌漿施工完成之后，施工人員需要采取目測(cè)的方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察，確保灌漿施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。此后，工作人員需要對(duì)各環(huán)節(jié)的施工情況進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并詳細(xì)記錄檢查結(jié)果，如果在對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)某一環(huán)節(jié)存在安全隱患，則需要及時(shí)采取處理措施排除隱患。最后，在檢查完灌漿外觀之后，還需要檢測(cè)灌漿防滲性能，以確保灌漿質(zhì)量符合要求。

5 結(jié)論

防滲處理是保證水庫(kù)工程建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，所以，施工人員需要以水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行情況為依據(jù)，排除水庫(kù)險(xiǎn)情并對(duì)其進(jìn)行加固處理，考慮水庫(kù)工程的資金投入情況，要選擇經(jīng)濟(jì)適用性較高的處理技術(shù)，確保灌漿技術(shù)的選用符合施工要求，充分發(fā)揮出灌漿防滲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。水庫(kù)的運(yùn)行關(guān)系到社會(huì)民生，因此必須要提高對(duì)加固防滲處理施工的重視，同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)加固防滲技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，以確保水庫(kù)工程能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。