水庫大壩壩基防滲加固初探

羅定市素龍街道水利水電管理站

摘要：本文分析了大壩壩基防滲加固處理技術及特點，并以帷幕灌漿和混凝土防滲墻作為例子探討了壩基防滲加固技術的應用。

關鍵詞：大壩；壩基；防滲；加固

水庫大壩建在地基上，壩基處理效果好壞直接影響大壩運行的安全。不少工程實踐已經表明，壩基處理不當會留下重大隱患，某些水庫因此在蓄水后不得不低水位運行，只有繼續花費大量投資將壩基處理好后才可以正常水位運行。由于天然地基情況非常復雜，遇到軟弱、破碎、多裂隙、節理發育以及滲透性大的地基，必須進行防滲加固處理才能滿足大壩承載力、滲透性要求。壩基處理是一項實踐性很強的技術，需要根據實際地質情況采取有針對性的措施。本文結合目前的技術水平，談談水庫大壩壩基防滲加固技術，供有興趣的讀者參詳和借鑒。

1 大壩壩基防滲加固處理技術與特點

1.1 壩基分類與處理目的

地基一般分為天然地基和人工地基兩大類，從工程建設角度考慮，采用天然地基既可節省投資又能大大縮短工期，但實際上很少有不經人工處理就能滿足要求的天然地基，況且水庫大壩有很高的防滲、耐壓和抗變形要求，所以一般都要人工處理。按照地質構造，地基大致可分為覆蓋層地基和巖石地基兩類。覆蓋層一般指第四系松散堆積層，其地基處理目的主要是對軟弱層進行加固和對透水地基進行防滲處理。巖石地基處理是為了從整體上改善巖基強度、剛度、防滲性能，并對局部進行加固處理。

1.2 壩基防滲加固處理常用方法

壩基防滲處理是為了使滲透性能符合要求并保持穩定，目前主要采用“上堵下排”的方法。“上堵”即采用水平防滲和垂直防滲方法。水平防滲措施主要是鋪筑粘土鋪蓋。垂直防滲以設置灌漿帷幕和防滲墻為主。防滲墻類型較多，包括高噴灌漿防滲墻、深層攪拌防滲墻、混凝土防滲墻、板樁防滲墻、灰漿防滲墻、粘土截水墻等。局部滲漏加固可采用水泥灌漿或化學灌漿處理。“下排”是通過設置排水溝、減壓井等措施，疏導、排除地基中的滲透水，通過降低滲透壓來保障大壩安全。

壩基加固處理是為了提高地基承載力、剛度和抗變形能力。覆蓋層地基加固常采用換填墊層法、預壓法、排水固結法、振密或擠密法、復合土層錨桿法、深層攪拌法、高噴固結灌漿法等。巖石地基加固主要采用灌漿法、預應力錨固法、局部開挖置換法等。

1.3 不同地基條件的防滲加固適用方法

以土石壩為例，分析不同地基條件的防滲加固處理適用方法。

首先，覆蓋層地基處理。對于軟土層或淤泥層地基，當其厚度較薄時應全部挖除；厚度較厚時可采用排水固結法或換填墊層法，一般可換砂處理。對于細砂地基，地下水位較高時容易飽和液化，所以必須處理，當其厚度較薄時可挖除；厚度較厚時可采用換粗砂進行擠密處理。對于人工填土地基，當其厚度較薄時應挖除處理；厚度較厚時可采用砂樁、土樁或灰土樁擠密法處理。

巖石地基處理分為幾種情況：巖基上有覆蓋層時，對于高壩應挖除覆蓋層，并使防滲體與基巖直接相連，中低壩不必挖除覆蓋層，但防滲體也要與基巖相接。基巖內部應通過灌漿帷幕進行防滲。對于斷層、破碎帶、溶洞等地質構造，處理不當會造成嚴重滲漏，危及大壩和壩基安全，故應仔細處理。一般采用地表和地下兩種處理方式，地表處理采用粘土或混凝土鋪蓋、噴水泥漿或混凝土；地下處理包括水泥或化學灌漿、混凝土防滲墻、混凝土堵塞、開挖回填等方法處理。

2 大壩壩基防滲加固處理技術應用

2.1 帷幕灌漿技術在大壩壩基防滲加固處理中的應用

帷幕灌漿是在壩基部位采用灌漿方式建造的連續防滲幕。灌漿是水利工程中應用非常廣的一種防滲手段，它利用施工時具有流動性、凝固后具有膠結力的漿液，灌入地層裂隙、孔洞或空隙中，起到填塞、密實的效果。灌漿按照所發揮的作用，分為帷幕灌漿、接觸灌漿、固結灌漿、回填灌漿等多種形式，帷幕灌漿是用于防滲功能的主要形式，一般利用雙排或多排灌漿孔，形成連續封閉的帷幕。下面以實例說明帷幕灌漿技術在壩基防滲加固中的應用。

某中型水庫[1]原總庫容0.275億m3，擴建后將達到總庫容1.86億m3。水庫主壩由原主壩擴建而成，壩型為厚心墻壩，其防滲措施采用“上墻下幕”方式。由于主壩壩基含承壓水層，其頂板由全風化砂巖、含礫黏性土構成，承壓水層由強至弱風化粉砂巖、石英巖組成，內含裂隙及裂隙帶，透水率超過20Lu，局部超過100 Lu。頂板最薄處只有8m，存在著擊穿的可能，嚴重威脅大壩安全，故采用帷幕灌漿進行處理。設計帷幕透水率不超過10 Lu。經過鉆探、物探、原位測試勘察，確定了滲漏通道位置及承壓水范圍、屬性。經過前后3次灌漿試驗，確定了灌漿參數。試驗遇到的主要問題是灌漿時填土劈裂、吸漿量大、冒漿、灌漿壓力上不去、卡塞不止水等。經過不斷總結和改進，最后采取在壩填土、強風化帶使用套管孔口栓塞法及低壓充填滲灌法，而在基巖部位采取雙套管法及穩定漿液，最終壓水試驗透水率達到了設計要求。低壓充填漿液水灰比為1：0.5，同時加入水玻璃促凝，避免了對壩體填土劈裂作用，減少了冒漿。穩定漿液水灰比為0.75：1，摻膨潤土0.8%，減水劑0.5%，析水率只有0.2%。雙套管法也解決了卡塞止水和漿液向壩填土內滲透的問題，達到了截斷承壓水的目的。

2.2 混凝土防滲墻在水庫大壩防滲加固處理中的應用

混凝土防滲墻是利用機械造孔、泥漿固壁，再以混凝土置換泥漿，從而形成地下連續防滲墻。一般壩基透水層較淺時可以采用粘土截水墻處理，但透水層深度較大時目前主要采用混凝土防滲墻。混凝土防滲墻底部至少應嵌入基巖或不透水層0.5～1m，頂部要與壩體防滲體相接。造孔機械有鋼繩沖擊式鉆機、沖擊式反循環鉆機、回轉式鉆機、抓斗挖槽機、槽孔掘進機、射水成槽機、鋸槽機等多種。其中射水成槽機是以高壓射水沖擊破壞土體而造孔，適用于粒徑10cm以下的細顆粒地層，工效可達100～120m2/臺日。下面結合工程案例分析射水法混凝土防滲墻在壩基防滲中的應用。

某中型水庫[2]建于1958年，總庫容為1.09億m3，其樞紐工程包括5座主副壩。由于西副壩出逸比降不滿足要求，滲漏量大，壩基中含中粗砂層達不到抗震要求，所以決定對壩基進行防滲加固。壩基地層從上至下分布著淤泥質黏土、粉質黏土、中粗砂、全風化安山巖。淤泥質黏土微透水性，粉質黏土弱至中等透水性，中粗砂中等透水性，全風化安山巖弱透水性。中粗砂同時為地震液化土層。防滲墻設置在壩頂中軸線上游1m處，底部進不透水層0.5m，墻厚0.3m，最大墻高28m。其施工工藝為：施工準備→成槽機就位→射水成槽→清孔→成槽機移至下一單元→澆筑機就位→澆筑混凝土→澆筑機移至下一單元→形成單元墻體。固壁采用比重1.15～1.30g/cm3、黏度25s、含砂量<12%的泥漿，混凝土強度C15，抗滲W8，坍落度18～22cm，擴展度34～40cm。成槽分兩序進行，并以齒槽嵌入套接方式進行連接。施工后質量檢驗，注水試驗的平均滲透系數為3.7×10-7cm/s，防滲效果較好。

3 結語

水庫是重要的民生工程、基礎設施，大壩壩基滲漏不僅影響水庫效益的發揮，而且危及大壩安全，引起管涌、滑坡、潰壩等事故，所以壩基防滲加固處理非常重要。本文對相關問題進行了分析，希望能對有興趣讀者有所幫助。

參考文獻：

[1] 林國兵.深圳清林徑水庫壩基防滲加固方法探討[J].中國農村水利水電，2013（4）：95-97.

[2] 顏紅勤，馬詳中.射水法混凝土防滲墻在壩基防滲中的應用[J].