均質土壩防滲加固施工技術與應用

【摘要】國內水利項目中各種壩型應用最多的一種就是均質土壩，但因為其建設時期的歷史特殊性，很多均質土壩存在著不一樣程度的設計缺點或質量問題。文章首先介紹了均質土壩的特征，之后分析了均質土壩防滲施工技術，最后對均質土壩防滲防滲施工技術應用進行了探討。

【關鍵詞】均質土壩除險加固；施工技術

1、均質土壩的特點

1.1優點

材料單一，使得施工流程相對簡單，每一道工序之間的相互干擾較少，施工速度快，施工便利；壩體與壩基、岸坡以及混凝土建筑的接觸滲徑較長，因此可以實現簡化防滲處理。

1.2不足

均質土壩的不足主要表現在：與其他壩型相比，壩坡相對平緩，使得填筑工程的工程量有所增加；土料在施工過程中，容易受到氣候因素的影響，因此在多雨地區和嚴寒季節會受到很大的限制；如果水庫水位下降較快，粘性土孔隙中的水分不易排出；在施工期間，由于自身的重力作用，會產生一定的孔隙壓力，對壩坡的穩定性造成影響。因此，在施工中，需要切實加強質量控制工作。

2、均質土壩防滲施工技術

2.1高壓噴射灌漿防滲

運用鉆機鉆孔，把噴射管置于孔內，因為噴射出的高壓射流沖切破壞土體，同時隨噴射流直入水泥漿液和被沖切土體摻攪，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中依設計的方向、深淺、大小和構造方式以及地基聯合成嚴緊的凝結體，有防滲的作用。其施工速度快是重要優點，比混凝土防滲墻快10～30倍的施工速度。二十世紀七十年代，因為日本引進高壓旋噴灌漿法，八十年代初我國把旋噴改為定向噴射灌漿，用于病險水庫壩基防滲，獲得了較好的結果，快速獲得了推廣。高噴灌漿最初關鍵用于黏土層與砂土層的防滲，這幾年來在砂礫層中也有很多成功應用。

2.2劈裂灌漿防滲

我國研究人員經過試驗，在以前重力壩灌漿的基礎上，運用土石壩中最小主應力面與壩軸線方向相同的規律，在土壩中使用劈裂灌漿，沿壩軸線布孔，運用一定壓力，把壩體沿壩軸線小主應力面劈開，灌注泥漿，并讓漿壩互壓，最后變成（10～50）cm厚的密實、豎直、連續泥墻，以達到防滲目標。這項技術不但起到防滲作用，也加固了壩體。劈裂灌漿使用區域愈來愈廣，以前標準規定壩高50m以下的均質壩與寬心墻壩，并要求在低水位實施；這幾年來，漸漸發展到超過50m壩高，且高水位也能實施，還能夠作劈裂堤壩基礎灌漿，再窄心墻壩也能實施。

2.3沖抓套井回填粘土防滲墻

壩體沖抓套井回填粘土防滲墻是利用沖抓錐取土造井，然后用粘性土料分層回填并用夯實錘夯實，施工完成后形成粘土心墻的技術。一般井徑為0.8～1.1m，每孔圓心間距0.8m，粘土防滲墻厚度0.8m。粘土防滲墻一般布置在大壩臨河距大壩中軸線1m處，平行于大壩中軸線。該施工操作主要工序是造孔、回填、夯實三個環節，工藝流程為：放樣布孔→架機對中→造孔→下井檢查→人工清理→回填夯實→質量檢查→移機料場取土→運輸→土料翻曬或加水→土料存儲運輸。

3、工程實例應用

3.1工程概況

野角岙山塘位于新昌縣七星街道五龍岙村，建于1972年，山塘集雨面積0.045km2，總容積1.1萬m3，主要用途為灌溉。山塘主要建筑物由大壩、溢洪道和放水設施組成。主壩為均質土壩，壩頂長度56m，壩頂寬度10.43m，最大壩高5.2m，上游壩坡坡比約1：1.4，下游壩坡坡比約1：2.4；壩體填筑質量較差，存在滲漏問題，現狀壩頂及上下游壩坡雜草叢生，迎水坡受風浪沖刷嚴重。溢洪道位于壩體左側，為明渠式溢洪道，2006年進行拓寬加固。

3.2工程主要建筑物及施工要點

野角岙水庫除險加固后主要建筑物由大壩、溢洪道、輸水涵管三個部分組成。

根據野角岙水庫的病險情況，本次防滲處理設計為：沿主壩軸線對壩體進行粘土套井回填防滲處理。本次施工，采用SJ9—95型沖抓鉆機造孔，根據放樣軸線成孔。造孔施工嚴格按照先主井后套井的順序施工，造孔應連續作業，不得停歇，以免塌孔。打井完畢后，立即連續進行分層回填粘土夯實。套井回填粘性土防滲墻的套井直徑為1.1m（其中有效厚度0.75m）套井中心距離0.8m，河床處井底高程133.46m。套井回填采用滲透系數不大于1×10-5 cm/s的粘性土料回填，填筑后壓實度不小于0.95，滲透系數不大于1×10-5 cm/s。壩內輸水涵管位于0+016.8樁號處，壩軸線處涵管中心高程134.91m，在大壩套井回填中要做好涵管保護：涵管中心線左右各1.5m為保護范圍。

3.3套井回填粘土防滲墻施工工藝

（1）造孔

在造孔前，必須盡早將水庫水位降低到要求處理的高程以下；施工順序為：先打主井1、3號井→回填夯實后→再打套井2號井→回填→再打5號井→回填后再打4號井，以此類推，按順序進行。造孔注意事項：鉆孔要垂直，這是施工中的關鍵，否則會影響防滲墻的搭接和有效厚度。為防止井孔偏斜，造孔時，定位要對準中心樁，三腳架墊應保持平穩，避免鉆頭擺動而影響造孔質量。沖抓鉆頭上的4個葉片必須長短一致，而且要直，造孔到一定深度，及時檢查井孔是否平整垂直，如發現井壁已歪斜，必須查明原因，及時糾正。

（2）回填

在回填土料前，應下井檢查，把井底浮土、碎石清理干凈，并保持無水，井內若有滲水應及時抽干。回填土料須經過試驗后選定料場開采，并有專人負責，料場含水量根據天氣等因素控制，一般天氣干燥或風速較大時，料場含水量稍高些；在夜間和濕度較大時，應稍低些，料場含水量的控制數值與填筑含水量的差值，應通過試驗確定。土料開采后要打碎，粒徑一般不得大于5cm，不得摻有草皮、樹根等雜物，回填鋪土要均勻平整，分層填筑，每層厚度在30～50cm為益。

（3）夯實

回填土的夯實是提高土的密實度和抗滲強度的重要環節，對保證填土質量起很大作用。擊實次數、每層土的厚度及夯擊功能參數有關，應通過擊實試驗確定，如無條件做現場試驗，可根據室內試驗確定。深井底部要及時回填，分層鋪土要均勻、平整；夯錘落距宜小，落錘要平穩，提升后自由下墜，不使鋼絲繩抖動，以保證夯實密度。一般回填控制夯距2 m，夯擊次數20～25次。當距頂2 m以內時，應減少單位沖量，夯距要小于2 m，以防壩頂開裂或沿孔周壅起。

3.4套井回填粘土防滲墻優缺點

實踐證明，套井回填粘土防滲墻具有機械設備簡單，施工簡便、成本較低、壩體防滲效果較好等優點。野角岙水庫施工中，使用了一臺SJ9—95型沖抓鉆機，套井回填工期33天，墻體每米造價為219.71元，與混凝土防滲墻相比，每米約節約投資300元。

受施工工藝及大壩寬度、水文、地質等條件，套井回填粘土防滲墻也存在一定的不足之處。首先，在大壩防滲處理中，一般適用于均質土壩及兩岸坡結合部，不適用于砂性土。其次，大壩壩頂寬度小于3m時無法架設套井機具，另外，大壩與兩岸壩肩交接處，由于沖抓鉆頭必須垂直工作，無法成功抓取兩岸結合部不平整的原土，致使產生繞壩滲流的漏水隱患。套井回填防滲墻須與帷幕灌漿結合使用，才能完全解決水庫壩基以及兩岸結合部的漏水問題。

4、結語

因為歷史因素，相當局部均質土壩是邊勘測、邊設計，邊施工的，加之管理不善，很多大壩變成病險大壩。對存在滲漏問題的土壩，應根據當地大壩的工程現狀及類型，選取經濟上合理、施工速度快、防滲效果好、技術上牢靠的工程措施進行防滲處理。

參考文獻：

[1]黨雪梅.土石壩除險加固設計水利[J].技術監督，2010，18（5）

[2]張相會，李麗梅.小型堤壩的防滲加固技術[J].城市建設，2008（12）