水庫大壩防滲與加固工程處理技術探討

蔡范光

(江西省民盛水利建設有限公司，江西九江332005)

1 水庫大壩防滲加固的必要性

水庫可以起到防洪、蓄水、灌溉、供水電的功能以及養殖水產的作用，能帶給人們日常生活很多益處。但隨著早期水庫使用年限的增長，我國很多水庫開始老化。這就出現工程老化，防洪功能降低，達不到有關規定標準的問題。而新興建的水庫，由于施工中存在一些技術隱患也令工程本身出現達不到規定要求的低質工程問題。這樣的水庫大壩就成為病險水庫，工程無法正常運行影響其發揮效益甚至嚴重威脅人民生命財產安全。因此必須對病險水庫進行大壩的防滲和加固處理來保證其使用功效[1]。

2 水庫大壩防滲加固技術概述

2.1 水庫壩體防滲技術

水庫壩體防滲技術就是對水庫壩體進行防止水滲漏或控制滲透穩定的一種技術。具體的防滲技術又分為水庫壩體滲流控制技術和土石壩綜合防滲技術兩種[2]。

2.1.1 水庫壩體滲流控制技術

水庫壩體滲流控制技術的主要內容就是通過一系列的活動來確定浸潤線的位置、滲流流量、滲透壓強、壓力以及流速。

2.1.2 土石壩綜合防滲技術

目前，廣泛應用于水庫大壩維修的是復合土工膜防滲技術。復合土工膜防滲技術是將含有聚氯乙烯和聚乙烯成分的塑料薄膜與無紡布復合而成的具有防滲作用的土工膜為基礎材料，應用于水庫壩體施工中的一種技術。其具有比重小、延展度高、適變力強、耐腐抗凍，使用期長等優點。

2.2 水庫大壩加固技術

目前水庫大壩常用的加固技術有:

2.2.1 土石壩加固技術

通過水泥或混凝土筑建物降低大壩浸潤線出逸點來加固壩體的一種方法。混凝土加固的造價略高于水泥，它是在地上開槽施工，在地基中以泥漿固壁，開鑿成連鎖樁柱孔或槽形孔后將防滲料回填筑成連續墻。水泥土加固技術則是以水泥為固化劑，利用小直徑深層攪拌器具把水泥漿噴入土體攪成水泥土，固化劑與土體間通過物化反應使土體固結成穩定性、整體性、強度良好且不透水的水泥土墻已達到加固的目的。

2.2.2 高壓噴射灌漿防滲加固技術

在水庫大壩的防滲加固工程中，利用高壓將防滲加固原料噴射進土體的技術就是高壓噴射灌漿技術。它與常規混凝土防滲加固相比，在某種程度上節省了施工成本，同時提高了防滲抗災能力。該技術具有低造價、開挖量小、易于施工、占地少且與周圍環境友好等優點。高壓噴射灌漿施工工藝包括測量放線、造孔、試噴和下噴井、噴射灌漿以及終噴靜壓灌漿五個步驟。

3 防滲加固工程施工中存在的問題與對策

由于水庫大壩的地質水文條件不盡相同，因此對水庫大壩進行防滲加固應從整體出發進行設計。近年來，對防滲與加固工程的處理多采用綜合防滲加固的辦法。這樣能夠具體問題具體分析，對于同一大壩的不同險情有針對性的加以除險，在維修水庫大壩方面取得了良好的效果。現以實例加以分析:工程概況，某縣某河中游大型水庫，正態下庫容為2 846萬 m3，水庫流域面積650 km2，可用于防洪、灌溉、水電等方面。水庫興建時間久遠，設計標準過低，地質勘察資料或缺，存在不少工程質量問題。主壩壩體是由砂質黏土、粉質黏土及其夾碎石堆筑而成的風化土，其滲透系數過大;壩基與壩肩主要成分為細砂巖何粉砂巖，巖體為斷層發育，完整性差且風化深，巖層透水強。水庫壩基和壩肩嚴重滲漏已影響安全運行，現對大壩進行除險。設計采用綜合防滲加固處理，分別對壩體采用充填灌漿、壩基的全風化層采用3管高壓旋噴、基巖部分采用帷幕灌漿進行除險取得了十分良好的效果。

3.1 水庫壩體施工中存在的問題

在施工過程的高噴參數試驗階段，由于開挖檢查結果不太理想，樁間搭接較少或搭接效果不理想，施工參數指標調整不合適等原因導致達不到設計要求，試驗進行了3次調試。壩基由于滲透大比較容易卡鉆和塌孔。而在后期的高噴灌漿施工中存在孔口不返漿以及竄漿情況。

3.2 解決對策

針對以上工程中的實際問題，對應采取了以下3種解決方法:①試驗中3次調試等原因可以在進行設計前，從實地情況、施工工藝以及開挖情況等多方面進行考察和預測，減少設計出錯幾率，增加準確可靠度。進行試驗時應尋求最佳調試效果，切不可為趕工期敷衍了事。嚴格按設計要求進行。高壓噴射灌漿成墻均厚應≥20 cm，綜合滲透系數值應≤0.00001 cm/s。當高噴鉆孔深≥40 m時，建議底層加設雙排旋噴套裝。帷幕灌漿透水率＜5 Lu，并且耐久性足夠。試驗選擇施工參數是保證施工質量的重要前提。只有施工參數選定正確適合，才能保證整個防滲加固工程的高質高量。因為成樁直徑影響著水壓、氣壓和提升速度。成樁直徑與水泥耗量、水壓力成正比，與提升速度成反比，而施工成本與提升速度成反比，工效與提升速度成正比，可見施工參數對確保工程質量和控制工程成本的重要性。進行試驗時還應遵循試驗孔選擇的代表性和真實性原則。②對于空隙滲漏大的情況可在造孔時采取高濃度泥漿固壁，鉆孔時加大泥漿固壁濃度并大轉速緩慢進尺，以避免大顆粒細砂下沉產生塌孔卡鉆;對于灌漿中孔口不返漿現象。可采取停止提升并摻入適量塑性指數16的黏性土及粒徑約2 mm的天然中砂，同時將水壓、氣壓相對調低至38 MPa和0.65 MPa，可以減少高噴切割作用力，避免漏漿。此操作直到孔口正常反漿后在馬上恢復水、氣壓;對于灌漿時出現竄漿的情況，可視工程具體情況采取摻砂子并降低水壓和氣壓的復合方法來應急，待靜置一定時間后便可以正常灌漿。③應注意高噴灌漿設備(水泥漿泵等)及周圍建筑物(高壓水機房、氣壓力機房等)的合理布置，設計中盡量減少水、氣壓損失。一般三管機房到孔口平距應控制在40 m內為宜，過長則容易爆裂影響施工效果;應加強對灌漿過程的實時檢查，保證起始過程均能按試驗設定參數貫穿于整個灌漿的過程。高壓旋噴灌漿技術并不是復雜的施工，只要嚴格執行有關規定的要求施工，通常情況下都能取得良好的灌漿效果。但是受到目前社會行業間的歷史通病影響，仍會存在偷工減料的思想，這會導致樁體斷樁情況出現，因此應加強對施工現場的定時非定時檢查，減少此現象的發生幾率。此外，還應嚴格執行聯合檢收制度，做到每孔鉆孔達到設計高程時便由監理組織相關單位進行現場實測驗收。不合格不能進行下一道施工工序。如實完整記錄下現場情況并落實責任簽字到人。

4 結語

防滲加固是水利工程中重要的維護手段，它具有長期性的特點，應持之以恒的保持施工質量。水庫大壩的防滲加固施工質量的優劣直接影響大壩功能的完整和使用的安全。從防滲加固工程的設計、審查、施工、驗收下手，對防滲加固處理技術的每個環節加以重視和控制，把好每級質量關是確保大壩運行穩定安全的有效措施。

[1]李繼業，翟愛良，劉福臣.水庫壩體滑坡與防治措施[M].北京:化學工業出版社，2013:45－46.

[2]卓廷召.對水庫大壩防滲加固技術的探討[J].沿海企業與科技，2010(12):107 －109.