水利工程大壩防滲措施研究

□鄭　穎　□石藝錦（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院）

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水利工程大壩防滲措施研究

□鄭穎□石藝錦（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院）

摘要：水利工程在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是人們生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用，但是水利工程在服役一段時(shí)間后，工程大壩由于水流沖擊、材料質(zhì)量差等原因，可能出現(xiàn)滲漏問題，影響工程使用的效果。對水利工程大壩進(jìn)行防滲處理，確保灌區(qū)正常用水，成為管理部門需要面對的工作之一。文章結(jié)合某水利工程現(xiàn)狀，分析了水利工程大壩常用的防滲措施，為防滲處理提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：水利工程；大壩；滲漏；防滲處理；研究

0前言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水利工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生產(chǎn)生活中發(fā)揮了重要的作用。而對于水利工程來說，大壩防滲加固處理一直是重要環(huán)節(jié)之一［1］。明確堤壩工程出險(xiǎn)種類、施工方案，對防滲加固有指導(dǎo)作用。文章根據(jù)某水利工程實(shí)際案例對水利工程大壩防滲措施進(jìn)行了綜合探究，為大壩防滲處理提供參考與借鑒。

1某水利工程簡介

大壩采用碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1294.50 m，最低建基面高程1237.50 m，最大壩高57.00 m，最大壩底寬50.50 m，壩軸線長110.50 m，壩頂寬6.00 m。壩體分為河床溢流壩段和左右岸非溢流壩段。溢流壩段布置于河床段，長27.00 m；左岸非溢流壩段長25.80 m；右岸非溢流壩段長57.70 m；放空兼生態(tài)放水建筑物布置于右岸非溢流壩段，為壩內(nèi)埋管。

溢流壩位于河床中部，共1個(gè)壩段，長27.00 m，最低建基面高程為1237.50 m，最大底寬50.50 m，堰頂設(shè)3孔溢流表孔，孔口尺寸為6.00 m×6.50 m（b×h），中閘墩長19.50 m，厚為2.50 m，邊墩長19.50 m，厚2.00 m，墩頭、墩尾均采用半圓形。溢流壩堰型采用WES型實(shí)用堰，堰頂高程為1285.50 m，堰頂上游采用三段圓弧連接，圓弧半徑分別為0.26 m ， 1.32 m， 3.30 m，溢流壩上游壩面為鉛直面。堰頂下游采用冪曲線，曲線下游于1279.88 m高程處接1：0.85直線段，直線段末端與挑流鼻坎相接。挑流鼻坎反弧段半徑R=9.50 m，反弧段最低點(diǎn)高程1249.02 m，鼻坎頂高程1250.00 m，鼻坎設(shè)計(jì)挑角25°。溢流表孔設(shè)計(jì)采用3孔弧形工作閘門控制泄水，閘墩頂部下游側(cè)設(shè)液壓油泵房。

左岸非溢流壩段長25.80 m，共1個(gè)壩段，最低建基面高程為1243.50 m，最大壩高51.00 m，壩頂寬6.00 m，上游壩面鉛直，下游壩坡1290.50 m高程以上為鉛直，1290.50 m高程以下壩坡為1：0.78。右岸非溢流壩段長57.70 m，共2個(gè)壩段，從左到右分別長30 m ， 27.70 m。最低建基面高程為1243.00 m，最大壩高51.50 m，壩頂寬6.00 m，壩體基本剖面與左岸非溢流壩段一致。

溢流壩段右側(cè)非溢流壩段布設(shè)有一放空管兼生態(tài)放水管，進(jìn)口中心線高程1269.00 m，由進(jìn)口段、壩內(nèi)埋管段、出口控制段組成，總長53.80 m，管徑DN800，壁厚10 mm。放空管出口中心高程1250.00 m，末端分別設(shè)置一檢修蝶閥和錐型工作閥。

壩頂高程1294.50 m，壩頂軸線長110.50 m，左、右岸非溢流壩段壩頂寬6.00 m，上下游側(cè)設(shè)1.20 m高石材欄桿。溢流壩段閘墩頂部下游側(cè)布置弧形閘門液壓油泵房，上游側(cè)布設(shè)一交通橋，橋面高程1294.50 m，橋面寬5.00 m，凈跨6.00 m。交通橋采用C30鋼筋混凝土T型梁板結(jié)構(gòu)。

壩體上游防滲層采用C20W6F100的富膠凝二級配碾壓混凝土，混凝土厚度為1.50～2.50 m。河床部位壩基基礎(chǔ)墊層采用1.00 m厚的C15W4F50二級配常態(tài)混凝土，在岸坡部位基礎(chǔ)墊層采用C15變態(tài)混凝土，墊層垂直厚度為1.00 m。下游壩面采用C15變態(tài)混凝土，厚度0.50 m。

在服役過程中，梨子坪水庫堤壩不少地方均出現(xiàn)了滲漏問題，影響了水庫的正常使用，需要給予防滲處理，以確保水庫的正常使用。

2水利工程堤壩出險(xiǎn)種類與防滲方案

2.1水利工程堤壩出險(xiǎn)種類

水利工程堤壩出險(xiǎn)有滑坡、滲漏、開裂等幾種，主要以滲漏破壞為主。滲漏破壞表現(xiàn)在管涌、接觸流土、集中滲漏和接觸沖刷等。根據(jù)險(xiǎn)情的不同，大壩滲漏破壞可分為3類：一是堤身出現(xiàn)險(xiǎn)情，由于堤身物質(zhì)組成不均勻、填筑物密實(shí)度不均勻，使用沙壤土、粉細(xì)砂等就可能出現(xiàn)滲漏；二是堤身與壩基接觸發(fā)生險(xiǎn)情，由于未能及時(shí)清理壩底導(dǎo)致出現(xiàn)險(xiǎn)情；三是堤基產(chǎn)生險(xiǎn)情，因?yàn)榈袒嬖谕杆暂^強(qiáng)的砂層和沙壤土［2］。

2.2大壩防滲施工方案

常見的水利工程大壩防滲施工方案有3種：一是堤身防滲處理，可采用截滲墻、劈裂灌漿和錐探灌漿等防滲體；如果施工需要，則可加厚幫堤或重新填筑堤身；二是堤防截滲墻的使用，關(guān)鍵是要使用材質(zhì)較好的材料，可降低工程造價(jià)，常用的深沉法、開槽法和擠壓法等均可滿足施工要求［3］。其中，深沉法造價(jià)最低，如墻深＜20 m，則適用性更好。三是對于粒徑較大或砂卵礫石含量較高的地層，可使用沖擊鉆聯(lián)合其他方式，提高防滲效果。

3水利工程大壩防滲加固措施及技術(shù)

3.1堤壩防滲處理措施

目前，水利工程大壩防滲通常采用灌漿或防滲墻應(yīng)付滲漏或降低浸潤線，用壓重或防滑樁來提高抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)?；绿幚韽?fù)雜，最好的處理途徑在于，降低壩體浸潤線或提高土體強(qiáng)度［4］。

近年來，土工合成新材料不斷出現(xiàn)，在大壩防滲加固處理中，復(fù)合土工膜、加筋材料和土工膜得到了廣泛應(yīng)用。而壩基滲漏處理，通常根據(jù)上游“鋪、截、堵”的原則，下游遵循“導(dǎo)、減、排原則。其中，前一原則是指修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿，用以減少壩體的防滲量；后一種原則是指建設(shè)導(dǎo)滲反濾體、排水溝等來降低揚(yáng)壓力。

3.2大壩灌漿防滲方法

3.2.1劈裂式帷幕灌漿法

這種方法主要用于加固堤身，避免堤身出現(xiàn)滲漏。根據(jù)堤壩曲直不同，用淺孔輕便鉆機(jī)或簡單鉆具，有兩種布孔方式，一種是直線布孔方式，一種是梅花形布孔方式。沿堤壩軸線，距離堤頂1.50 m處鉆孔，通?？拙嘣O(shè)置3m［4］。而孔深，則按照堤身情況，用鉆透堤身填土或穿過堤身鉆入基礎(chǔ)1～2 m。

灌漿應(yīng)根據(jù)由上而下的原則，少灌多復(fù)；泥漿由稀到稠，根據(jù)循序漸進(jìn)的原則灌注，并靈活掌握。這種灌漿處理，可避免出現(xiàn)滑坡、串漿和局部隆起等問題，確保灌注的泥漿可形成一道帷幕，提高堤身質(zhì)量，避免出現(xiàn)滲漏。

3.2.2低壓速凝式灌漿法

這種灌漿方法適用于高水位下?lián)岆U(xiǎn)堵塞管涌，按照管涌所處位置的地質(zhì)情況，是黏土層還是砂礫層，用30型鉆機(jī)或50型鉆機(jī)鉆孔，并向孔內(nèi)灌注水，然后用49 Pa慢慢向孔內(nèi)加速灌入速凝劑水玻璃水泥漿［5］。而注入膨脹物，主要是為了增加管用內(nèi)壓力，降低內(nèi)部水流速度，避免水泥隨水流而出。

3.2.3高壓填充式灌漿法

這種灌漿方法適用于堤基基礎(chǔ)灌漿，也同樣適用于堤身蟻穴、溶洞填充。在灌漿過程中，應(yīng)使用50 m工程鉆機(jī)在需灌堤段，將灌漿壓力控制在127～166 kPa之間。套管下到填土層，確保堤身干燥性，而基礎(chǔ)部分灌入水泥漿，逐步提升到土層，最后用黃泥漿封孔。

3.2.4灌漿加固，形成堅(jiān)固的防滲體

這種方法適用于漿砌石重力壩。大壩上游面固結(jié)灌漿，用以堵塞縫隙與漏洞，通過加固補(bǔ)強(qiáng)來提升壩體的防滲性能，最終提”，升壩體的完整性和承載能力［6］。壩下游面追蹤固結(jié)灌漿，適用于下游壩面漏水或溶蝕物出逸位置。而埋注漿管灌漿，用以堵塞漏水通道、壩體空洞和裂縫，加固壩體，提升壩面的穩(wěn)定性和抗沖刷能力［7］。

3.3大壩防滲面板防裂方法

在施工過程中，大壩防滲面板施工，由于空氣溫度與濕度較高，澆筑結(jié)束后可能出現(xiàn)開裂情況，所以在施工過程中，注意事項(xiàng)包括以下幾個(gè)方面：一是夏季施工，由于溫度較高，不許高溫時(shí)段開展?jié)仓鳂I(yè)；二是混凝土配置過程中，適當(dāng)降低水灰比與坍塌度，嚴(yán)格控制混凝土攪拌時(shí)間；澆筑結(jié)束后，使用引氣劑或減水劑清除混凝土中的水分；三是骨料不許在陽光下暴曬，并嚴(yán)格監(jiān)測骨料溫度，溫度較高時(shí)給予降溫處理；對運(yùn)輸車行隔熱處理，避免運(yùn)輸過程中混凝土溫度過快升高；四是對澆筑后混凝土行加蓋處理，溫度控制在24℃，嚴(yán)格控制混凝土穩(wěn)定性［8］。

4結(jié)語

水利工程在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，但是水利工程大壩在服役過程中，經(jīng)常發(fā)生滲漏。文章結(jié)合梨子坪水庫大壩的現(xiàn)狀，分析了水利工程大壩防滲處理，介紹了大壩防滲處理方案的選擇，防滲處理措施和相關(guān)技術(shù)措施，最后介紹了大壩防滲面板防裂方法，用于大壩的防滲處理，提高防滲加固的效果。

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（責(zé)任編輯：趙鑫）

中圖分類號：S157

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）05-0056-02

收稿日期：2016-01-31