水庫土石壩防滲加固處理技術探索

劉清燕，劉 振

(1.修水縣山口鎮人民政府，江西 修水 332400；2.修水縣西港鎮人民政府，江西 修水 332400)

0 引 言

作為重要的水利工程設施，水庫不但能夠給城市、農業提供充足的水源，也能起到防洪排澇的效果。通過調查得知，我國大約有80%的水庫為土石壩。在實際施工建設中，受到現場環境、施工工藝等因素影響，使得土石壩建設質量無法保證，容易產生各種問題，如滲漏、開裂等，嚴重威脅人們生命財產安全[1]。所以，做好水庫土石壩防滲加固工作，對改善水庫土石壩工程質量、提高水庫土石壩安全有著重要意義。

1 工程概況

泉坑水庫位于修水縣義寧鎮吳都村，距修水縣城約3km，座落于修河安溪水支流上游，壩址以上集雨面積2.6km2，總庫容44.29×104m3，設計灌溉面積800畝，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養殖等綜合效益的小(2)型水庫。

本工程位于E114°32′55″，N29°00′19″。屬地處亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，日照充足，無霜期長，四季分明。修水縣歷年氣象統計要素如下：年平均氣溫16-17℃，多年平均為239-266d，多年平均降水為1577mm，多年平均蒸發量為1342mm，多年平均濕度為75-80%，年平均風速為2.9m/s，多年平均最大風速12m/s。水庫于1957年動工，1958年建成投入運行。水庫樞紐主要由大壩(最大壩高15.2m，壩長45.0m)、溢洪道及輸水建筑物等建筑物組成。

水庫存在的主要問題有：①大壩填筑質量差，心墻土壓實度及滲透系數均不滿足規范要求，壩腳存在滲漏；②溢洪道不滿足泄洪要求；③輸水隧洞未襯砌,坍塌嚴重，條石老涵管封堵不嚴，出口漏水；④水庫無水、雨情觀測設施，進庫公路路況差。

2009年10月，修水縣水利電力局組織有關專家對泉坑水庫大壩進行安全評估，評價結論為三類壩。水庫下游有義寧鎮吳都村500余人、500余畝耕地。為充分發揮工程效益，確保下游人民群眾的生命財產安全，促進當地經濟社會的發展，對泉坑水庫進行除險加固是必要的。

2012年3月，九江市水利局組織專家組對《修水縣泉坑水庫除險加固工程初步設計報告》進行了審查，并以《關于印發修水縣豐收等21座重點小(2)型水庫除險加固工程初步設計報告批復的通知》(九水建管字[2012]55號、附件16)進行了批復。

泉坑水庫除險加固工程于2012年8月5日開工，2013年01月28日工程完工。

2 水庫土石壩存在的主要問題

2.1 滲漏嚴重

在土石壩施工過程中，受到現場環境、地質條件等影響，導致滲漏問題頻繁出現，如管涌、流土等，土石壩發生滲漏。導致滲漏問題出現的原因有很多，例如，在進行土石壩施工時，缺少統一的施工標準，采用的施工工藝不規范等，影響施工質量[2]。

并且，在實際施工中，沒有對壩基進行全面清理，導致壩體存在不同程度的開裂問題。

2.2 結構不安全

土結構不安全是指壩體抗滑穩定性差，或者結構強度低，導致結構問題出現。造成這種現象的因素是土石壩邊坡設計不合理，壩體斷面較薄，壩坡未按施工要求設計，導致壩坡抗滑穩定性下降，出現質量問題。

2.3 防洪、抗震等功能較差

防洪、抗震能力不足具體展現在壩體泄水建筑的泄水功能下降、壩頂高程設計不滿足實際要求、抗震設計思考不完善等。

導致防洪、抗震能力低的主要因素在于，在水庫土石壩施工建設中，缺少對工程現場實際調查；在設計中，沒有采取適宜的防滲、抗震對策；隨著工程建設之間的延長，當地防洪、抗震標準發生巨大變化。

3 水庫土石壩防滲加固處理技術

3.1 壩體滲漏加固處理技術

壩體防滲標準是為了保證壩體和壩基的滲透穩定性，其抗滲坡度和滲流速度應滿足工程施工的要求，應盡量控制滲流，避免發生結構滲漏。

在壩體滲透加固處理中，常用的方法有灌漿法、斜墻法等。以灌漿防滲技術為例，也就是結合灌漿材料不同，劃分為三類，一個是黏土漿或黏土水泥漿，適合應用在壩身和非巖性壩基防滲加固中[3]。另一個是水泥灌漿，適合應用在破碎巖基的固結灌漿和帷幕灌漿，最后一個是化學灌漿，適合應用在壩基防滲。

灌漿方法分為兩種，一個是填充法，另一個是劈裂法。填充法也就是在小的灌漿壓力作用下，把漿液灌入到壩體開裂位置，堵塞裂縫。

這種方法比較適合應用在處理性質和范疇明確的壩體。壩體加固平面圖見圖1：

圖1 壩體加固平面圖(單位：mm)

3.2 壩體裂縫加固處理技術

壩體裂縫是指土石壩病害，如地震等自然災害引起的裂縫。一旦發生該災害問題，應觀察裂縫實際情況，對裂縫形狀、規格、走向等進行評估，根據土石壩設計要求和實際情況，選擇對應的加固處理方法。在壩體裂縫處理過程中，常用方法有3種：①開挖回填。這種工藝可以有效處理裂縫問題，比較適用于深度≤0.5cm的裂縫中。②裂縫灌漿。由于開挖和回填工作量大，壩體裂縫和非滑動裂縫可采用重力灌漿處理工藝。③開挖回填與裂縫灌漿相結合的方法。處理深層非滑動裂縫時，應采用地表開挖回填法，也就是把挖回填和灌漿充分結合，以獲取理想的加固處理效果。但滲漏嚴重的，可采取沖抓黏土心墻防滲處理方案。泉坑水庫最大壩高15.2m，上游壩坡符合設計要求，但壩體滲漏較嚴重，初步擬定采用加設心墻進行防滲處理。壩體剖面結構圖見圖2：

圖2 壩體剖面結構圖(尺寸單位：cm)

3.3 滑坡加固處理技術

在重力或外力用下，土石壩邊坡會出現變形現象。當壩內巖土抗剪承載力不能承載變形壓力時，土石壩邊坡將發生滑坡。土石壩邊坡滑坡會給壩體結構安全帶來隱患。因此，在加固處理前，需要觀察滑坡具體情況，勘察現場土質，確定滑坡類型和成因，然后選擇對應的加固處理技術[5]。在對滑坡加固處理過程中，應該按照以下要求進行。①減少滑動力，增加抗滑力。在實際中，可以通過設有拋石固腳阻滑，確保滑坡結構穩定。②清理壩體周圍的泉眼、巖石等可能給壩體安全帶來影響的物體，并對壩體和壩基進行清理。③在滑坡體結構比較穩定的情況下，及時處理滑坡中出現的裂縫問題。

3.4 新型材料加固處理技術

對于合成纖維來說，性能良好，可以促進多種合成材料發展，而土工合成材料作為典型的新型合成材料，常用材料類型有3種：①土工網。它是一種由重疊的肋條形成的高密度網狀結構材料，能傳遞有毒氣體。②土工格室。它是由薄膜條、網格等材料組成的蜘蛛網或蜂窩狀網絡結構材料，可以應用在水土保持或者水土流失防治中[6]。③土工膜。它是一種防水性能強的材料，適用于渠道襯砌防滲處理。

3.5 防滲水泥混凝土墻技術

在使用防滲砂漿墻時，需要利用專用的锽孔金屬機械等設備進行開槽處理，墻面利用土壤進行保護，混凝土經過管道傳遞到裝滿濕泥的凹槽中，可以利用沙子來代替。這種施工技術具備的優勢有3點：①應用范疇廣，其可以應用在直徑低于于10mm粉質礫石層，挖設深度超過100m的砂土中[7]。②攔截效果好。核心技術比較成熟，工程建設質量可以保證。③大型現場施工平臺對縫隙穩定性有著嚴格要求，現場施工速度慢，施工周期長，成本投放多。

4 施工效果分析

通過采用沖抓套井回填黏土心墻對壩體、壩基進行防滲加固處理，墻底深入壩基覆蓋層≥1.0m。在工程防滲施工中，合理設計大壩加固斷面施工方案，壩頂高程138.50m，頂寬4.0m，設混凝土路面；上游坡整坡，坡比1∶2.5，采用混凝土預制塊護坡；下游坡培土緩坡，坡比1∶2.25，采用草皮護坡。水庫自防滲加固至今，防滲收效顯著，大壩加固后滲流及壩坡穩定計算等各項指標均滿足規定標準。更好兼顧以灌溉為主，防洪、養殖等綜合利用效益不斷提升。

5 結 語

總而言之，做好土石壩加固處理工作，是保證我國水利工程建設質量的關鍵，在對土石壩加固處理之前，應該向相關部門和管理人員掌握土石壩運行情況，對水庫土石壩工程中存在的質量問題進行調查研究，對壩基、壩體等問題位置嚴格檢查，了解水庫病險情況，找出病險產生原因，選擇適宜的加固處理技術，保證防滲加固工作有序進行，改善水庫土石壩結構質量，給城市建設發展提供水源支持。