水庫除險加固防滲處理方案分析

林佳卡

舟山市普陀區桃花鎮人民政府 316121

摘要：水庫作為蓄水防洪項目，能夠為人們的生活帶來非常大的方便，其建設與維護不但關系著區域經濟的發展，更關系著社會的固定與發展。在這樣的背景下，中國的水利項目數目持續增加，變成國家基礎設施建筑的關鍵構成部分。水庫能夠起到防洪、蓄水灌溉、供水、發電等功能，對于地區經濟的發展有著不能疏忽的位置，所以，把水庫的除險加固做好，是特別關鍵的。

關鍵詞：水庫加固；滲漏；混凝土；施工

1、工程概況

某水庫是一項綜合運用的水利項目，以農業供水為主的水庫，同時兼顧防洪、城市供水、發電等。水庫于1968年動工修建，1972年基本建成，為65m的壩高。1993水庫實施擴建配套項目設計，水庫加高8m的主壩。主壩現狀最大壩高73m，為均質土壩，為1783.63m的壩頂高程，為7491萬m3的總庫容。

2、壩體滲漏原因分析

2.1壩體心墻滲漏問題

為粘土心墻壩的大壩，心墻巖性關鍵為壤土，為19.0%～22.9%的粘粒含量，為1.48～1.66 g/cm3的干密度。心墻壤土層在1.6×10-7～4.1×10-4cm/s之間的滲透系數試驗值，為8.0×10-5cm/s的平均值，很多是屬于弱透水層。但勘察發覺心墻土質不平均，中間多夾含壤土碎石層或壤土中含碎石，以斑巖為主的碎石成分，巖石強度相對低。心墻鉆孔在鉆進經過中，遇含壤土碎石后，漏水嚴重的鉆孔，用60 L/min的泵量向鉆孔注水，孔口常常不返水。

2.2壩基滲漏問題

坐落在含壤土碎石層上的壩基，這層在心墻以下為7.3 m的厚度，為7×10-2cm/s的滲透系數建議值，具有強透水性。在勘察經過中沒有發覺原設計中的壩基混凝土防滲齒槽，所以判斷壩基存在滲漏的可能。

2.3左壩肩繞壩滲漏問題

左壩肩山體巖性為安山巖，巖體呈強一弱風化狀，為1.5 m的強風化厚度，其上掩蓋約0.5m厚的含壤土碎石。左壩頭四周出露巖體節理裂隙發育，關鍵節理面走向幾乎垂直于壩軸線，產生貫通上下游的滲漏通道。依據鉆孔資料分析，高程91.8 m以上弱風化巖體相對大的透水率，為30.7～43.4 Lu的試驗值，為中等透水性，繞壩滲漏問題存在。

3、防滲處理方案選擇

依據水庫存在的滲漏問題，結合之前多次加固解決方案和執行效果，這次防滲解決方案的對比選擇為：（1）帷幕灌漿；（2）防滲墻加帷幕灌漿；方案（1）使用壩體內粘土充填灌漿、壩基和兩岸水泥漿帷幕灌漿的防滲解決形式，灌漿使用雙排孔，均為1.5m的孔排距；方案（2）壩體和接觸帶使用防滲墻、壩基和兩岸使用帷幕灌漿的防滲解決形式，防滲墻使用C15混凝土，為0.8m的墻厚，帷幕灌漿使用單排孔，使用1.5m、2.0m 2種孔距。依據2種防滲方案對比，2種防滲解決措施項目投資上帷幕灌漿方案略勝防滲墻方案，而且防滲墻方案施工工藝繁雜，難度大的施工。但從項目解決方法效果看，本項目在之前多次除險加固經過中都對壩體和兩岸做過帷幕灌漿，但不甚理想的結果，對壩體和后壩坡的滲漏沒有顯著的改善，而且從項目解決措施的透徹性、耐久性看，使用防滲墻解決其可靠性、耐久性都勝于簡單做帷幕灌漿的解決方案。所以，為提升防滲效果，讓水庫的滲漏減少，確保水庫的長久正常安全運行，推薦使用防滲墻加帷幕灌漿的防滲解決方案。

4、水庫防滲處理技術

4.1 混凝土防滲墻

一整套混凝土防滲墻施工技術和工藝是中國于1958年開始研究出的，在各種繁雜的地層中，像純砂層、淤泥層、密集孤石層、水下拋填沒有通過壓實的砂礫石層，都順利地建成了混凝土防滲墻。針對大壩幾年病險嚴重、重復除險滲漏問題始終不能獲得有效處理、超過15米的壩高、大壩及地質狀況相對繁雜的情況，實施一次透徹的防滲處理。其關鍵工序為：造孔、清孔換漿、終孔和清孔驗收、泥漿下混凝土澆筑、全墻質量檢驗和驗收、解決和壩內防滲體的連接。造孔作業累計耗用工時為60%以上的約占防滲墻總工期，所以縮短防滲墻總工期的重點之一是造孔機械的選型。防滲墻混凝土通常具備合理的強度、相對高的抗滲標號、相對低的彈性模量，所以混凝土拌和料也要有優良的和易性和相對高的坍落度，防滲墻施工技術中的難點是靠近的墻段中間或樁柱中間的連接工藝。項目實踐說明，接縫質量不良常會變成壩基中的隱患。這措施技術性相對強，一定要嚴格的操作監管隊伍，一刻都不可以松懈，才可以產生有效連續防滲體，完成防滲目的。

4.2帷幕灌漿

大壩地基防滲處理關鍵使用帷幕灌漿，在大壩的巖石或砂礫石地基中經過灌注純水泥漿產生防滲帷幕，和壩體連接的帷幕頂部，底部深入比較不通水巖層的必然深度，地基中水的滲透要阻止或減少。依照帷幕灌漿分為兩孔帷幕與多孔帷幕的灌漿孔排數，深入比較不透水層的稱封閉式帷幕，不深入的稱懸掛式帷幕。影響灌漿質量的關鍵原因是水泥漿液的配合比和濃度變換，水泥漿液使用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（或0.5：1）6個等級的水灰比，灌漿所用不能小于425號的水泥規格，能夠使用525號硅酸鹽水泥或超細水泥，在水泥的存放中要關注確保水泥的干燥與性質的固定。開灌時能使用5：1的水灰比，漿液的變換一般依照由稀漸漸變濃的形式實施，把流動性好的稀漿灌入更小的細縫中是其目的，灌漿區域盡量擴大。

5、定向爆破堆石壩的具體除險加固處理方案

定向爆破是相對有難度的一種加固處理方案，不管用怎樣的方式實施滲透解決都不容易。比如：假如用防滲墻、充填灌漿、旋噴等形式，屬于內部防滲形式，造孔相對困難，并且會損耗非常多的材料；假如從外部解決，就會用斜墻、面板或者是土工膜等形式，但是這種形式基本部分的清基與排水等是相對難解決的。為了防止沉降變形而造成防滲體拉裂破壞，必須要在沉降固定后才可以實施定向爆破。需要經歷非常長的時間的沉降變形，也不是很容易就會出現的。在對防滲方案實施設計時，最先要評估一下經濟與施工是不是可行。經濟方面，通常山區枯水季節的水庫會使用外部防滲，最好的防滲方案是土工膜防滲與土斜墻防滲技術。爆破堆石壩一般以土石壩為規范設計，對于坡面相對大，坡度相對緩的上游坡面，假如還用混凝土面板防滲，還需要墊層、回填過渡料、架設鋼筋等一連串繁雜的工序，升施工的工程量增加了，也會增加花費的成本，還要用非常多的時間實施灌漿，這些工序會使項目的進度延緩，對防汛工作的迅速展開不利。在這個防滲方案中，又一個關鍵的設計與施工步驟就是清基。特別是混凝土面板的防滲，對于清基的要求特別高，一般都會需求清到弱風化建基面，而粘土防滲的要求就相對低，但是要思考粘土防滲要在必然的適當區域內擴大清基的面積合理的實施水平防滲的鋪蓋，這樣才可以使滲徑延長，而且減小水力的坡降。防滲鋪蓋的厚度與寬度要依據壩前最大水頭來設計，有資料能夠分析，這個寬度一般控制在50米到100米之間，最好超過5米的厚度。

6、結語：

在科技日新月異的目前，防滲加固技術也隨之持續發展革新。筆者堅信各類不一樣的防滲加固技術與方法必然會持續獲得新的成績與突破，讓水庫的防滲項目可以更易展開與施工。對于水利部門與水庫管理單位來說，要聯合水庫的現實狀況，從適用性、經濟性等方面實施綜合思考，選擇適當有效的防滲處理方案，以保證水庫除險加固項目的成功完成。

參考文獻：

[1]林維仁，董波.防滲技術在玉環縣小型水庫加固中的應用[J].浙江水利科技，2012（182）.

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