探討土石壩壩體防滲加固技術

【摘要】我國在上個世紀五六十年代修建了大量的水庫工程，這些水庫在防洪、灌溉、發電、供水等方面發揮了巨大的經濟效益，對促進國民的經濟發展、保證人民生命財產安全起到了至關重要的作用，但受當時的技術和經濟的制約，大部分的水庫建設標準較低，工程質量差，隱患多，加上長期以來水庫管理不善，技術力量不足，導致水庫存在各種安全問題。21世紀以來，針對全國存在的病險水庫進行了大規模的除險加固，使水庫功能進步得到改善和提高，繼續為工農生產和國民經濟的發展發揮其重要作用。本文就水庫樞紐建筑物土石壩的壩體防滲加固技術進行探討，分析土石壩壩體滲漏的行的原因及其危害，并針對壩體滲漏問題提出不同的加固措施。

【關鍵詞】壩體防滲加固;劈裂灌漿;沖抓回填;高噴灌漿;混凝土防滲墻

1、引言

碾壓式土石壩有著就地取材，對地質要求低，地基適用性強，結構簡單，施工方便等諸多有點，因此我國上個世紀五六十年代建設了很多土石壩，但受資金及技術等條件的限制，大壩填筑標準較低，施工質量一般，大壩防滲及排水設施不完善，導致在運行過程中出現了一系列的問題，其中壩體滲漏是最常見的問題之一。壩體滲漏問題可能導致大壩沉降變形、大壩邊坡失穩滑坡等問題，危害大壩安全。

2、土石壩壩體滲漏原因

我國目前已建的碾壓式土石壩主要有均質壩、黏土心墻壩、黏土斜墻壩等，其防滲體大部分為土質防滲體。防滲土料是散粒體結構，碾壓后仍存在大量孔隙，因此具有一定的透水性，水庫蓄水后，上下游形成水頭差，庫水在水力作用下在壩體內部形成滲流，并在下游壩坡逸出。當壩體防滲土料質量較差，碾壓施工質量不好時，則可能出現滲流量較大，較集中，滲水中摻帶細土顆粒，甚至出現管涌、流土等滲透破壞現象。

3、土石壩壩體滲漏治理目標

土石壩壩體滲漏治理目標主要有兩個方面：第一個方面為滲漏量的控制，雖然《碾壓土石壩設計規范》沒有明確對滲漏量控制的要求，不同功能的水庫對滲漏量的控制一定的區別，防洪功能為主的水庫對滲漏量控制的要求一般較低，供水、灌溉、發電功能為主的對滲漏量控制的要求就高一些，抽水蓄能電站對滲漏量控制的要求更高。第二個方面為滲透穩定，即壩體內部及逸出點的滲透比降均小于材料的允許滲透比降。而滲透比降往往和筑壩的材料、壓實度等多種指標有關，因此增加壩體滲透穩定性也可以多個方面著手，多管齊下，才能達到更好的效果。

4、土石壩壩體防滲加固措施

土石壩壩體防滲加固措施主要以垂直防滲措施為主，即在大壩軸線偏上游位置采取灌漿、換填等措施新增或加固防滲體，延長壩頂滲徑，降低浸潤線，降低逸出點高程，減小滲透比降。

4.1壩體劈裂灌漿

通過一定的壓力，沿壩軸線小主應力面有控制的劈開壩體，灌注黏土漿或水泥黏土漿，形成連續防滲墻，以達到防滲的目的。劈裂灌漿有就地取材，施工設備及工藝簡單，施工工期短，投資小等多種優點，形成的防滲墻滲透系數小于1×10-5cm/s，允許滲比坡降為5～7，但由于形成的防滲墻厚度較薄，一般為0.2～0.5m，因此主要應用于壩高較小的均質壩或者寬心墻壩的壩體防滲加固。該加固措施在上個世紀九十年代應用廣泛，且通過技術和施工工藝的改進，該技術在壩高超過50m的窄心墻壩上也獲得成果。

4.2沖抓套井回填

通過沖抓式打井機具，沿壩體軸線造孔，將壩體質量較差的土體抓出，采用防滲效果好的黏土料分層回填，并利用鉆機的動力和卷揚設備帶動夯錘加以夯實，形成連續防滲墻，以達到防滲的目的。沖抓回填同樣有就地取材，施工設備及工藝簡單，施工工期短，投資較小等多種優點，形成的防滲墻滲透系數小于1×10-5cm/s，允許滲比坡降為6～8，形成的防滲墻厚度一般為0.8m，因此該加固措施主要應用于壩高較小的土壩，同時由于土石壩本身土體含水率高，在造孔的時候容易出現塌孔現象，因此本方案施工前需提前放空水庫，待壩體孔隙水壓力降低后才能進行施工。

4.3高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿是利用鉆機造孔，把帶有噴頭的灌漿管上至土層的預定位置，以高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成沖射流沖擊破壞土層，土粒從土體中剝落下來后，一部分細小土粒隨著漿液冒出地面，其余部分與灌入的漿液混合摻攪，在土體中形成凝結體。其基本原理是利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結構和組成，同時灌入水泥漿或混合漿液形成凝結體，借以達到加固地基和防滲的目的。高壓噴射灌漿分定噴、擺噴和旋噴三種，定噴適應于粉土、砂土，擺噴、旋噴適應于粉土、砂土、礫土和卵（碎）石地層。高壓噴射灌漿有如下優點：①可灌性好，只要高壓射流能破壞的地層如細砂、砂礫石等均可處理;②連接可靠，高壓噴射漿液板墻自身與周邊建筑物的連接可靠;高壓噴射灌漿防滲墻滲透系數小于1×10-6cm/s，允許滲透比降50～60，但其施工工藝要求高，施工質量不容易控制，造價較高。

4.4混凝土防滲墻技術

混凝土防滲墻是一種地下連續墻，具有較好的整體性和防滲性能，它是利用專門的造槽機械鉆造槽孔，并在槽孔內注滿泥漿，防止槽壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔中澆筑水下混凝土，將泥漿置換出來，筑成墻體。混凝土防滲墻廣泛應用于大壩防滲加固，這種防滲加固技術具有如下優點：①適應性廣，深可達100m左右，適應于各種地質條件，如砂土、砂壤、粉土以及直徑小于10mm的卵礫石土層;②安全、可靠。防滲墻滲透系數可達到10-7cm/s以下，允許滲透比降值達60～100;但其施工設備大，所需的施工場地大，施工工藝復雜且要求較高，施工進度較慢，造價高。

結語：

從進入21世紀以來，全國的病險水庫已基本進行了除險加固處理，其效果明顯。而壩體滲漏問題需要得到有效解決，不僅僅是通過壩體防滲措施能夠完全解決的，需要在“上堵”的同時“下排”，即增設壩體下游的排水、反濾等設施。總言之，土石壩壩體滲漏問題形成的原因是多方面，多層次的，需要根據工程實際進行綜合分析，以確定最合適的防滲加固方案，確保大壩安全。

參考文獻：

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[3]王相樂，唐桂華，張定華.淺談土壩混凝土防滲墻設計在水利工程中的應用[J].河南科技， 2014， （004）：55.

作者簡介：

胡志明（1986-），男，漢族，湖南漢壽，本科，工程師，從事水利工程設計。