防滲處理設計在水庫除險加固工程中的應用

呂琨鵬

(新疆匯通水利電力工程建設有限公司，烏魯木齊 830000)

防滲處理設計在水庫除險加固工程中的應用

呂琨鵬

(新疆匯通水利電力工程建設有限公司，烏魯木齊 830000)

水庫的建設對國家經濟的發展和人們的生活生產有著巨大影響，不僅為社會生產和人們的生活提供了便利，而且具有防洪興利的作用，但在我國水庫工程中，存在很多安全隱患和問題，尤其是滲漏引起的土石壩發生滑塌事故占了很大比例，因此，如何改進防滲技術加強水庫的除險加固工程成為事關國計民生的一項重點任務。

防滲處理；水庫；除險加固；高噴灌漿技術

1 我國水庫除險加固工程現狀

我國擁有的水庫數量是世界上最多的，目前我國修建的水庫將近9萬座，但大部分水庫修建較早，由于當時經濟水平和修建技術等原因，大多數水庫都出現了不同程度的問題。國家也為此加大了對水庫的維護力度，比如在2004年，水利部編制了病險水庫的除險加固報告，并對全國3462座大中小型水庫進行了除險加固。

尤其是在2008—2011年，國家進行了最集中和規模最大的水庫維修工程，對全國7589座水庫投入了620多億元進行了除險加固。由于國家的重視和大力支持以及地方的配合和維護，中央計劃于2015年完成全國水庫的除險加固工程。

2 防滲處理技術

在水庫出現的問題中，水庫滲漏問題是最嚴重的，加強水庫的防滲技術迫在眉睫。在對水庫除險加固工程中，我國目前最常使用的防滲技術主要有高壓噴射灌漿防滲技術、混凝土防滲墻技術、振動沉模防滲技術和復合土工膜防滲技術等。

但不同地區，不同水庫，都要根據當地情況和水庫狀況選用不同的防滲技術進行維修。在本文中，通過高壓噴射灌漿防滲技術在新疆某水庫的應用，分析防滲技術在水庫的除險加固作用[1]。

3 案例分析

3.1 工程概況

新疆某水庫是一座引水灌溉式水庫，位于葉爾羌河的中游灌區，地處莎車縣西湖鎮境內。水庫庫區的年平均降水量是45～55mm,年蒸發量為2208～2580mm,年平均氣溫為13.8℃。葉爾羌河是一條以冰川融雪補給為主的河流，年平均徑流量是67.2億 m3。這座水庫建于20世紀70年代，1987年開始蓄水，2005年對水庫進行了除險加固工程。水庫的總容量是1.28億 m3，興利庫容量為9500萬m3，死庫容1700萬m3，正常蓄水位為1394.48m，死水位1280.26m，正常蓄水位所對應的水面面積是52.6km2,控制灌溉面積為8.36萬hm2。這座水庫的水庫系統包括5個方面：

3.1.1 水庫大壩

全長26.8km，主壩長17.9km，副壩長8.9km，最大壩高8.7m，壩頂寬為25～45m,壩頂設計高程達到1267.60m。

3.1.2 庫外渠道

水庫東庫的外渠道設計流量為50m3/s,西庫的外渠道設計流量為15m3/s。

3.1.3 大壩后排水渠系統

3.1.3.1 進水系統

水流入庫主要有分水閘、進水渠等。

3.1.3.2 防水系統

目前有3座防水閘，通過各放水渠向灌區進行輸水，其中東防水閘的設計水流量為27m3/s，西方水閘的設計水流量為10m3/s，另一條防水閘的設計水流量為2.7m3/s。水庫每年的春季和秋季向下游輸水總量為2.01億 m3。

3.2 防滲技術設計

3.2.1 高壓噴射灌漿防滲技術

高壓噴射灌漿防滲技術是通過高壓設備使漿液進入注漿管，然后從噴射高壓設備中射出，射入到砂卵石的孔隙內，再經過射流的攪拌、沖擊與地基混合，從而將旋噴柱周圍的土體封堵孔隙，降低流水在地層中的滲透。高壓噴射灌漿防滲技術在目前應用范圍很廣，因為它不需要大面積地挖掘地基，施工操作簡單，提高了施工過程的安全性和高效性。在新疆某水庫的除險加固工程中就采用了這種防滲技術。

3.2.2 防滲處理

噴射灌漿主要是通過采用高壓噴射流的沖擊，在10～30MPa的壓力下將土體切割、破壞的原理，然后將漿液灌入破壞的土體中混合，最終形成混凝的防滲墻結構。這種技術主要適用于土壩砂礫石地基，按照噴射的介質不同可分為單管噴射、二管噴射和三管噴射。在考慮到該水庫右壩肩的地質狀況，為了提高墻體質量，故采用高壓三管法對該水庫進行除險加固。

3.2.3 高噴灌漿參數的選擇

根據噴射注漿的方法不同又分為定噴、擺噴和旋噴。在該水庫工程中，選用高壓擺噴，這是因為在同一工作條件下，擺噴的混凝土體比旋噴的混凝土體大0.5倍,而防滲墻體的寬度和厚度是與擺動幅度相關的,其中，板墻厚度的計算公式為：

(1)

式中：D為防滲板墻的厚度，m；H0為大壩前的水深，m；h為河流下游的水深，m；L0為防滲墻透水層的滲經，m；K0為砂礫層的滲透系數，m/d；K1為防滲體的滲透系數，m/d；J0為防滲體的允許滲透坡降。

通過計算得到，板墻的厚度即D應為0.2m，最小厚度≥0.15m。

4 高噴灌漿技術的施工設計

在進行防滲技術設計時，要根據水庫的地質條件，選定技術參數，確定現場的高噴圍井試驗，其中，灌漿材料選用426號普硅水泥，水灰比要達到0.67∶1，迸漿比為1.6～1.9，回漿比為1.3～1.4。在孔位的設計中，使用高壓擺噴方式，孔距為1.3m，如果工藝參數相同，礫卵石可孔距可以小些，但中細砂之間的孔距要大一些。在布置形式上，擺噴的擺角為35°,軸間角為30°,這樣布置防滲墻的厚度會比其他形式較厚，而且連接也能為可靠。在板墻形狀的選擇上，防滲水頭H=10.5m，雖然間距不大，但為了安全，故選用啞鈴狀式板墻。主要技術參數見表1。

表1 高噴技術參數表

5 高壓噴灌技術流程

①做好鉆孔前的施工準備；②確定鉆孔位置；③進行鉆孔；④鉆孔結束，將鉆具提出；⑤移動鉆機，轉入下孔；⑥進行高噴準備；⑦將高噴設備放到指定位置；⑧將噴射管的垂直度做調整；⑨先進行供漿水的地面試噴試驗；⑩噴具放入孔中；將擺動提升到設計好的高度；進行高噴，并在結束后，提出噴具；將高噴設備移到下一個孔中，繼續進行高噴操作。

高噴灌漿如果在施工過程中因故中斷，應進行復噴，打結長度要>0.8m。在灌漿操作結束后，要通過水泥漿及時回灌，直到孔口的漿面不再下降為止。

[1]姜成啟.水庫除險加固工程中防滲處理設計的應用探討[J].黑龍江水利科技,2012，40(07)：108-109.

1007-7596(2014)10-0211-02

2014-01-08

呂琨鵬(1979-)，男，陜西西安人，工程師。

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