關于水庫防滲處理技術方面的研究

李 鋒 王 勇

[摘要]對水庫滲漏的類型、原因進行分析,并探討相關的應對技術。

[關鍵詞]水庫防滲

中圖分類號:TV5文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120086-01

由于經濟發展的原因,我國早期建設的水庫現如今較多地存在安全隱患,尤其因滲漏引起的病險土石壩占有較大的比例。隨著社會的發展,原有的許多加固技術逐漸暴露出缺陷,為了解決這些問題,在這些已有技術的基礎上,研究人員不斷改進,提出了許多防滲加固的新技術。

一、水庫滲漏常見的類型

1.壩基滲漏:水體沿壩基和壩肩透水巖土帶滲流而發生漏失水量。2.壩體滲漏:水體透過壩身滲流而造成水量流失,加上白蟻危害,洞穿堤身,最后在高水位時發生漏水、塌坑、流土而最終潰決。3.出水涵管滲漏:水體通過出水涵管破損斷裂部位,或因周邊止水失效,或因涵管管身不均勻,沉陷導致涵管變形并在其周邊接觸處發生的水體流失。4.接觸滲漏:水體沿壩體與山體結合部或風化巖層處向下游地區滲流,當水庫大壩加高,溢洪道與壩體導水墻和底板結合部,未作有效的防滲處理,導致高水位泄洪時,水流向壩體一側滲流。

二、滲漏成因分析

1.壩體滲漏主要原因:一是筑壩土料差,如含有雜質,透水性大等,施工時碾壓不密實;二是壩身單薄,導致滲徑過短;三是壩下排水體堵塞失效或根本未設排水體;四是壩下原封堵漏洞漏水。2.壩基滲漏主要原因:一是清基不徹底或根本未清基,水庫建成后,不久便漏水;二是設計中未考慮截水槽,或者截水槽尺寸不符合要求,截水槽在運用中被擊穿。3.繞壩滲漏主要原因:一是兩岸巖體破碎,節理發育、透水性大;二是建筑時岸坡未設截水槽,或截水槽深度不夠,碾壓不密實,施工中岸坡開挖不符合要求,與岸坡結合不好;三是多數放水設施設于壩體內部,沒有壓涵管,內坡截流未做好。

三、防滲處理原理與常用方法

滲流破壞加固方法的原理是上游不使或少使來水滲入壩體或壩基,并使滲水在下游通暢排出,但不帶走壩體或壩基上的土粒,不改變壩體或壩基的變形和強度,即上游防滲、下游排水減壓和導滲。對應不同類型的病害,應當根據實際情況選用合適的加固技術進行處理。一般處理防滲的原則是“上堵下排”。“上堵”是指在上游不使或少使來水滲入壩體或壩基;“下排”是指滲入壩體或壩基的水在下游通暢排出,但不帶走壩體或壩基的土粒和不改變壩體或壩基的變形和強度。根據加固機理與加固位置的不同,分為壩前水平防滲技術,壩體垂直截滲技術和壩后減壓排滲技術三類。

四、防滲加固新方法

(一)往復式高壓噴射灌漿技術

往復式高壓噴射灌漿技術是在高壓噴射灌漿技術的基礎上發展起來的,該項技術利用攪拌樁設備為載體,將高壓噴射技術原理移植在攪拌樁上,在鉆噴一體機的鉆具上加高壓噴射嘴,在自上而下鉆進時,利用高壓水或其他液體介質進行旋噴對地層噴射擾動,鉆噴至設計深度后,提升鉆噴一體機噴嘴,自下而上用高壓水泥漿或水、氣進行二次噴射,形成防滲帷幕。

與傳統高壓噴射灌漿技術比較起來,往復式高壓噴射灌漿技術具有明顯的技術優勢:1.簡化了施工程序。往復式高噴臺車既能鉆孔,又能同時高噴灌漿,做到一機兩用。2.提高防滲效果。與常規高噴比較,往復式高噴在鉆進時增加了一次噴射,提升時提高了高噴的工效。3.提高施工質量。在鉆進時,一次旋噴和提升時的二次擺噴是重疊的,一次旋噴體使噴嘴附近墻體最薄處得到了加強。4.擴大了地層適用范圍。鉆孔和噴漿在鉆進和提升中一次完成,解決了常規高噴在砂、砂礫石、淤泥等地層成孔難的問題。5.降低施工成本。往復式高噴與常規高噴相比,能降低工程造價的1/3～1/4。6.提高工效。鉆進和高噴灌漿由鉆噴一體機完成,減少了工序和交叉作業的干擾。7.局限性。對密實度高且厚度超過15m的漂卵石層和塊石地層造孔困難。其主要使用范圍為砂、砂性土、淤泥質土、沙礫石層的堤防和基礎防滲加固處理,深度可大于45m。

(二)復合土工膜

復合土工膜在中、低土壩得到廣泛的應用,但在高壩上應用很少,也無規范要求。復合土工膜用于高壩防滲比一般中、低土壩的質量和技術要求有很大的不同,須對復合土工膜的材料的選擇,幅間連接的形成、周邊封閉的形式、鋪設、粘貼的方法,以及復合土工膜保護,都需要經過計算分析與試驗研究來解決。復合土工膜上面的護坡要作抗滑穩定分析,護坡可用現澆混凝土、混凝土預制板、干砌塊石。

(三)托底灌漿技術

托底灌漿技術是一項用于大孔隙介質的充填灌漿新技術,可以用來構成一種懸掛式的水平帷幕。在遇到深厚層大孔隙介質時,只需要在有限厚度內進行灌漿加固,與傳統的灌漿技術相比,托底灌漿可以很好地控制漿液向底部擴散流失的問題,減少漿液的消耗,降低工程造價,達到良好的基礎加固效果。托底灌漿技術利用阻流與擴散的原理,分為兩步。首先采用稠漿和砂礫料進行阻流止漏托底。稠漿與砂礫石阻力大,擴散半徑小,能在有限的深度內,將通往底部的大孔隙通道堵塞,形成托底帷幕。其次,當托底帷幕穩定后,使用標準漿液進行加壓擴散固結灌漿,附加灌漿壓力使漿液水平擴散,形成穩定持力層。

五、結語

由于引起水庫滲漏的原因是多方面的,正確分析水庫滲漏的原因,對采取有效的防滲處理措施具有十分重要的意義,所以在水庫除險加固中充分開展地質工作是十分必要的,應由安全鑒定專家進行安全鑒定和評估。沒有哪一種加固方案是完美無缺的,要根據具體情況合理選擇;設計與施工不能脫節,要將施工中的異常情況向設計人員及時反饋,以便進行設計方案的優化和調整。

參考文獻:

[1]張啟岳,土石壩加固技術[M].北京:中國水利水電出版社,1999,34-37.

[2]麥家煊、陳鐵,水工結構工程[M].北京:中國環境科學出版社,2003.

[3]麥家煊,水工建筑物[M].北京:清華大學出版社,2005.