土石壩壩體深層攪拌樁防滲效果探討

王宏玉

摘要：水庫(kù)大壩是水庫(kù)樞紐工程的主要建筑物，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)93%的水庫(kù)都是土石壩。壩體滲透破壞是造成危害水庫(kù)大壩安全的主要因素之一。文章針?biāo)畮?kù)土石壩壩體的滲漏，采用小直徑深層攪拌樁對(duì)壩體進(jìn)行防滲加固的效果進(jìn)行了探討，期望研究出合理、可靠的防滲措施。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)大壩；土石壩壩體；小直徑深層攪拌樁；防滲效果；水庫(kù)樞紐工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV543 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.069

我國(guó)20世紀(jì)50年末至70年代初建造了大量的水庫(kù)。受到當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件限制，大壩填筑料多為就地取材，人工填筑夯實(shí)，由于施工技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)控制手段、填筑材料等原因，導(dǎo)致工程質(zhì)量存在缺陷，主要表現(xiàn)為壩體滲漏。通過(guò)對(duì)全國(guó)水庫(kù)壩塌事故的統(tǒng)計(jì)分析得出：有31.7%的土壩垮壩事故都是由滲透破壞造成的。

1 水庫(kù)大壩滲流滲漏形成的主要原因

壩體滲漏產(chǎn)生的主要原因：（1）填筑土料質(zhì)量不符合規(guī)范要求，級(jí)配不滿足壓實(shí)條件要求導(dǎo)致大壩施工質(zhì)量差；（2）大壩防滲體材料滲透系數(shù)、壓實(shí)度、滲徑不滿足規(guī)范要求；（3）白蟻危害造成貫穿性通道引起滲漏、管涌；（4）輸水管與填筑土接觸面產(chǎn)生接觸性滲透破壞。

2 水庫(kù)大壩的防滲措施

針對(duì)壩體滲漏、主要防滲措施有：（1）混凝土防滲墻；（2）靜壓灌漿；（3）大壩劈裂灌漿；（4）小直徑深層攪拌樁防滲。針對(duì)水庫(kù)具體環(huán)境我們要選擇合適的防滲措施：

2.1 防滲劈裂帷幕灌漿

防滲劈裂灌漿技術(shù)是水庫(kù)大壩防滲中常用的一種防滲技術(shù)，其主要是通過(guò)向壩體里灌漿而解決水庫(kù)堤壩變形和滲透等問(wèn)題，首先必須根據(jù)水庫(kù)壩體的引力分布規(guī)律進(jìn)行具體分析，將壩體合理、科學(xué)地沿著大壩軸線進(jìn)行劈形，并且向壩體里灌入型號(hào)一致的漿體，在壩體內(nèi)部形成一道道垂直于地面的接連墻體，從而做到防滲加固措施。

2.2 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿技術(shù)主要是通過(guò)靜壓進(jìn)行灌漿，這種技術(shù)比較復(fù)雜，操作性比較難，它主要是通過(guò)借助射流的力量，把大壩底下的地層攪動(dòng)切割后，把原來(lái)的壩體結(jié)構(gòu)改變，地層組織進(jìn)行改變，然后把水泥漿用高壓噴射到壩體中，從而對(duì)壩體內(nèi)部進(jìn)行加固處理，達(dá)到大壩防滲的目的，這種技術(shù)比較耗費(fèi)材料，但是形成的壩體非常堅(jiān)固，壩體強(qiáng)度很大，其主要適用于壩體內(nèi)部損壞比較嚴(yán)重的水庫(kù)大壩。

2.3 小直徑深層攪拌樁

2.3.1 適應(yīng)水庫(kù)特點(diǎn)、條件（壩高、土質(zhì)、場(chǎng)地、工作面）。“小直徑深層攪拌樁+帷幕灌漿”防滲體系并不適用于砂礫層比較大的水庫(kù)壩堤，因?yàn)槠渌槭糠浅２痪鶆?，有很多碎石都是成塊狀，使小直徑深層攪拌樁機(jī)難以深入施工深度。在粉質(zhì)黏土和黏土密度比較集中，水庫(kù)周圍多均質(zhì)土質(zhì)，壩堤上、下兩層結(jié)合的部分有少量的植物碎屑，這種水庫(kù)壩堤比較適合運(yùn)用“小直徑深層攪拌樁+帷幕灌漿”防滲技術(shù)。

2.3.2 施工工序、要點(diǎn)?！靶≈睆缴顚訑嚢铇?帷幕灌漿”具體防滲施工措施：第一步是進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，對(duì)水泥和水量要有一個(gè)合適的配比，一般是按（0.9∶1～1.3∶1）的配比進(jìn)行水泥漿的攪拌，前期做好材料準(zhǔn)備工作；第二步是把攪拌好的水泥漿用水泵抽進(jìn)儲(chǔ)漿罐中進(jìn)行第二次攪拌，保證水泥漿攪拌均勻，并把小直徑深層攪拌樁機(jī)調(diào)平，擺放到合適位置；第三步是把水泥漿填充進(jìn)儲(chǔ)漿攪拌桶中，啟動(dòng)灰漿泵，向鉆桿內(nèi)提供水泥漿，等到鉆頭上出現(xiàn)水泥漿之后，啟動(dòng)主機(jī)，并正向旋轉(zhuǎn)主機(jī)，啟動(dòng)鉆桿向下推進(jìn)檔位，一邊把鉆頭下沉，一邊攪拌，然后把漿噴到施工的標(biāo)準(zhǔn)深度；第四步是等到鉆頭下沉到施工的標(biāo)準(zhǔn)深度后，停止30～60s噴漿，等待鉆扣噴漿。然后把主機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，一邊逐漸上升鉆頭，一邊攪拌，當(dāng)鉆頭上升到設(shè)計(jì)墻的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)停止鉆頭上升，并保持樁機(jī)噴漿和攪拌幾秒，讓墻體達(dá)到均勻狀態(tài)；第五步是當(dāng)鉆機(jī)完成一個(gè)墻體施工后，進(jìn)行鉆機(jī)移位，但是在移位對(duì)下一個(gè)墻體進(jìn)行施工時(shí)，必須每個(gè)施工墻體的參數(shù)和設(shè)計(jì)形式一致，不能出現(xiàn)高矮大小不一致的情況，保障每一個(gè)防滲墻之間能夠順利接搭。

小直徑深層攪拌樁主要是通過(guò)雙動(dòng)力多頭的深層攪拌樁機(jī)進(jìn)行的樁的施工，它有兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)力非常強(qiáng)大，帶動(dòng)主機(jī)上的幾個(gè)并排鉆桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)推動(dòng)力將鉆桿上的鉆頭插入標(biāo)準(zhǔn)的施工深度，在每個(gè)鉆頭上升和下鉆中，可以把水泥和原土充分混合均勻，然后調(diào)平樁機(jī)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)進(jìn)行最后形成一道帷幕灌漿防滲墻，通過(guò)多個(gè)防滲墻連接使用可以起到防滲作用，但是在施工過(guò)程中，一定要針對(duì)具體的施工情況選擇合適的樁機(jī)鉆頭。

2.3.3 水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲施工的注意事項(xiàng)。在水庫(kù)大壩的防滲施工過(guò)程中，首先進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作，工程人員首先對(duì)水庫(kù)大壩的各項(xiàng)滲漏現(xiàn)象進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的調(diào)查，并針對(duì)滲漏的問(wèn)題制定詳細(xì)的施工計(jì)劃，選定合適的施工人員，針對(duì)施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行研究，選定好優(yōu)良的施工材料和泥漿液，選擇合適的施工設(shè)備，針對(duì)防滲劈裂鉆漿技術(shù)，選擇好全液壓鉆機(jī)，針對(duì)工程規(guī)模選擇適量的鉆機(jī)數(shù)量。

實(shí)施灌漿施工時(shí)，要按照灌漿孔順序進(jìn)行灌漿，嚴(yán)格控制漿液的密度，注意漿管和孔底之間的距離一定要保持在0.5～1.0m之間。在灌漿過(guò)程中，如果設(shè)備出現(xiàn)了故障，一定要及時(shí)處理，注漿管堵塞后，及時(shí)用清水清洗管道，并用鋼絲疏通鋼管。防滲施工中，出現(xiàn)了裂縫、冒漿、串漿時(shí)，及時(shí)按照當(dāng)時(shí)的事故情況運(yùn)用具體方法處理，保證施工質(zhì)量和效率。

針對(duì)水庫(kù)大壩的具體滲透問(wèn)題，選擇合適的防滲措施，最大限度地節(jié)省施工成本，在施工之前，對(duì)于水庫(kù)壩堤也要進(jìn)行充分的檢查，要沿著防滲墻體的水平軸線進(jìn)行開挖工作，并且要觀察每一個(gè)墻體是否一致，能否正常連接使用，第一個(gè)施工完成之后，要進(jìn)行檢測(cè)，確保其擁有良好的防滲性能，對(duì)于壩堤的抗壓程度也要進(jìn)行檢查，施工完成之后，時(shí)刻進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，前期如果出現(xiàn)無(wú)法正常防滲的情況，要及時(shí)反饋，進(jìn)行返修。

2.3.4 水庫(kù)大壩防滲效果分析。通過(guò)建立大壩模型的防滲進(jìn)行分析，對(duì)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，并對(duì)防滲施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行分析，分析水庫(kù)水位最高時(shí)能否沒(méi)過(guò)防滲墻，通過(guò)計(jì)算各項(xiàng)數(shù)值，從而得到防滲墻的具體防滲效果。分別對(duì)水庫(kù)大壩防滲加固前和防滲加固后的滲流狀態(tài)進(jìn)行分析，判斷出通過(guò)防滲措施，是否能加強(qiáng)水庫(kù)大壩的防滲效果。

水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)防滲加固措施后，當(dāng)水庫(kù)的蓄水量達(dá)到正常的蓄水量時(shí)，一般高于防滲加固前的水位，這就能說(shuō)明水庫(kù)大壩防滲施工效果良好，沒(méi)有水流滲出，能夠最大限度地儲(chǔ)存水量。在水庫(kù)大壩防滲加固后，遭遇連續(xù)幾天的暴雨后，對(duì)水庫(kù)下游的土地進(jìn)行檢測(cè)會(huì)發(fā)現(xiàn)，土質(zhì)干燥，并沒(méi)有大量的水流，這說(shuō)明水庫(kù)壩體的滲漏點(diǎn)已經(jīng)被填補(bǔ)完好，防滲加固措施取得良好效果。

在水庫(kù)大壩的防滲施工中，要選擇合適的防滲措施，并在防滲施工后，定期對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行檢查管理，如果出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，及時(shí)處理，并更換一些年久失修的設(shè)施，保證水庫(kù)大壩不會(huì)再出現(xiàn)滲漏滲流問(wèn)題，確保這次防滲施工后，水庫(kù)大壩能長(zhǎng)久使用，保障防滲加固的良好效果。

3 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)大壩最常見的問(wèn)題就是滲漏問(wèn)題，針對(duì)滲漏問(wèn)題，一定要加大重視，隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，水利工程作為我國(guó)最大的民生問(wèn)題，一定要加緊處理水庫(kù)大壩滲漏問(wèn)題，小直徑深層攪拌樁作為一種最常用的水庫(kù)大壩防滲技術(shù)，操作非常簡(jiǎn)單可行，防滲效果非常顯著，還能節(jié)約大量的成本，在未來(lái)水庫(kù)大壩的防滲施工中，綜合利用小直徑深層攪拌樁，可以提高水庫(kù)大壩的防滲效果，通過(guò)對(duì)水庫(kù)大壩防滲措施及防滲效果的探討發(fā)現(xiàn)，這種防滲措施運(yùn)用于水庫(kù)的防滲加固工程中是非?？尚械模医?jīng)濟(jì)、合理。我們必須根據(jù)水庫(kù)大壩的具體環(huán)境和特點(diǎn)，制定科學(xué)、合理的防滲施工計(jì)劃，并且在施工過(guò)程中，一定要嚴(yán)格控制、管理，不僅要控制施工成本，還要保障水利工程的施工質(zhì)量和效率，確保我國(guó)水利工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)安全效益。

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（責(zé)任編輯：小 燕）