高聚物注漿防滲墻在府廟水庫大壩防滲工程中的應用

□陳 玲 □涂順華 □陳 鳴（信陽市水利勘測設計院）

1.引言

在大壩工程中，防滲技術的目的是隔斷大壩上、下游的水力聯系，降低壩體的滲透系數，通常是通過修建粘土心（斜）墻、水泥土防滲墻及灌漿等手段來實現這一目的。多年來，人們在大壩防滲工程上進行了不懈的探索，取得了許多出色的研究成果，具體體現在防滲技術和方法的應用上。

高聚物注漿技術通過向地下注射高密度聚合物，利用其高膨脹、早強、防水、輕質、環保等特點，達到填充脫空、防止滲漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大體為兩類，即樹脂和硬化劑。兩類材料混合后即發生化學反應，由液體變成泡沫狀固體，體積迅速膨脹。針對不同的工程修復需求，可調節各種技術參數（反應時間、密度及膨脹率、強度等等），以達到更好的修復效果，達到防滲的目的。

2.工程概況

府廟水庫位于潢川縣來龍鄉府廟村，處在淮河支流潢河上。水庫控制流域面積5.51km2，總庫容135.2萬m3，是一座以防洪、灌溉為主，結合水產養殖等綜合利用的小（1）型水庫。水庫于1964年12月基本建成，主要建筑物由大壩、溢洪道、輸水洞等組成。防洪標準采用20年一遇洪水設計，100年一遇洪水校核。校核水位45.40m，最大庫容135.2萬m3。水庫大壩為均質土壩，壩頂長920 m，壩頂高程為45.45～47.00m，最大壩高6.4m，壩頂寬5.0～9.5m。

水庫興建時，建筑材料缺乏，加之群眾性施工，施工質量差，又經過40多年的運行，大壩壩體滲漏，大壩與壩基接觸滲漏。為了確保水庫的安全運行，充分發揮水庫工程效益，需對該水庫大壩進行防滲加固。

3.存在的滲漏問題

壩體存在的問題主要為填筑質量問題。水庫運行期間觀察結果表明：高水位時（44.60m以上）樁號0+100～0+650、下游坡高程在42.10m以下至壩腳段，滲漏嚴重，并伴有散浸現象，壩腳局部沼澤化。據調查及勘察資料揭示，壩體填筑主要為低液限粘土，黃褐色,黃色,灰褐色,灰色,濕，土呈可塑狀,填筑不均，夾灰色耕植土，填土較雜亂。標準貫入試驗5～6擊不等,干密度試驗8組，范圍值 1.46～1.65g/cm3，其中 ρd≥1.64g/cm3的 2組，占25%。干密度ρd<1.64g/cm3的6組，占75%，水庫大壩壩體填筑質量較差，由于填筑質量差而引起上游壩坡塌陷、壩體滲漏等現象。經鉆孔注水試驗顯示，壩體滲透系數K=5.33×10-5～4.86×10-4cm/s，呈弱～中等透水性。

大壩壩基由抗滲透性能較好的低液限粘土（Q3al-pl）組成。土層厚度較大，分布區域廣，呈黃色～棕黃色，稍濕，土的狀態硬塑狀態，含鐵錳質結核，斷面上有灰色網紋，承載力特征值fak＝250kPa。經鉆孔注水試驗知，壩基滲透系數10-6～10-7cm/s，屬微透水～極微透水層。壩體填筑前曾進行過清基，并沿壩基縱向開挖有截滲槽，但壩基施工時壩基截滲槽結合較差，河槽段清基不徹底，汛季庫水位高時，沿壩外坡腳滲漏，下游壩腳處常年滲水，因此該大壩存在接觸滲漏問題。

4.大壩滲漏處理方案比選

針對大壩壩體滲漏及大壩與壩基接觸滲漏采用以下3種處理方案進行比較：方案一：大壩劈裂粘土灌漿；方案二：水泥土深層攪拌樁防滲墻；方案三：高聚物注漿防滲墻防滲。

經比較可知：

劈裂灌漿技術主要適合于處理存在壓實質量差或有裂縫、洞穴、水平夾砂層等隱患的土壩和結構性較強的粉細砂或土砂夾層透水地基；水泥土深層攪拌樁防滲墻是由混凝土灌注樁搭接而形成連續密實的混凝土墻體。由于混凝土防滲墻是隱蔽工程，該壩壩頂工作面又較為狹窄，其成墻的斜度及厚度很難保證，該方案在流砂、淤泥、砂卵石層等其它工藝難以處理的地層中，優勢較為明顯；高聚物注漿防滲墻有高膨脹、早強、防水、輕質、環保等特點，針對不同的工程修復需求，可調節各種技術參數（反應時間、密度及膨脹率、強度等等）。

故選定了高聚物注漿防滲墻方案對府廟水庫進行大壩防滲處理。

5.高聚物注漿防滲墻設計

5.1 基本原理及技術特點

高聚物注漿技術通過向地下注射高密度聚合物，利用其高膨脹、早強、防水、輕質、環保等特點，達到填充脫空、防止滲漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大體為兩類，即樹脂和硬化劑。兩類材料混合后即發生化學反應，由液體變成泡沫狀固體，體積迅速膨脹。針對不同的工程修復需求，可調節各種技術參數（反應時間、密度及膨脹率、強度等等），以達到更好的修復效果。主要技術特點如下：

高膨脹性：在空氣中形成的泡沫狀固體體積可達液體體積的20倍以上；早強：一般15min可達到90%以上的強度，并且具有較好彈性；不需要養生，有利于工程搶險；防水：形成的泡沫狀固體為閉孔材料，防水性能優良；輕質：材料膨脹固化后，其自重一般不到同體積水泥漿的10%，極大地減少了自重對地基的附加荷載；耐久：材料壽命可達數十年；環保：對環境無污染，適用于水下工程搶修；易控：整個施工過程在監控下完成，注漿壓力、溫度及注漿量可根據需要調節。

5.2 施工設備

成孔設備采用液壓靜力觸探車，探頭采用特制的劈裂探頭。

5.3 孔距

注漿孔沿壩軸線布設，注漿孔劈裂方向與壩軸線夾角取10～15°。

5.4 注漿效果

漿液能夠沿預設的劈裂縫向外擴展，形成直立的高聚物薄片體，中間厚，周圍薄，厚度約為0.5～2.5cm。

5.5 工程設計

高聚物注漿防滲墻布置在壩軸線處，處理范圍為樁號0+080～0+670段，全長590m，墻底深入壩基低液限粘土層1.0m，墻頂高程為45.60m。

施工成孔設備采用液壓靜力觸探車，探頭采用特制的劈裂探頭，注漿孔沿壩軸線布設，注漿孔劈裂方向與壩軸線夾角α取10～15°。

6.結論

府廟水庫經過高聚物注漿防滲墻處理后，庫水庫達到正常蓄水位時，經檢測數據表明未發現滲漏情況，說明府廟水庫高聚物注漿防滲墻處理效果明顯，滿足了設計要求。