水库土石坝渗漏问题探讨

2010-01-01王玉清

中国新技术新产品 2010年15期

王玉清

（江西省赣西土木工程勘测设计院，江西宜春 336000）

1 坝身渗漏分析

1.1 心、斜墙裂缝漏水。土石坝防渗体开裂较常见，尤其是发生在近年来较普遍的薄心墙土坝中。由于心、斜墙与坝体其他部分的填筑土料不同，因变形模量的差异使变形不一致，导致心、斜墙开裂。在裂缝处产生集中渗漏，渗透水以很大的水力坡降冲涮心、斜墙裂缝，因管涌作用把防渗体土料带至下游坝体，使心、斜墙丧失防渗作用。

1.2 坝体因扩建加高，新老防渗体衔接处理不当漏水。坝体因多次扩建，新老防渗体的衔接片是不当漏水。坝体因多次扩建，新老防渗体的衔接处理往往不严，造成隐患。特别是心墙坝加高时，对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位高以后，其防渗体承受的水力梯度明显加大，增加了被击穿的危险，有的将心墙改做斜墙，但因库内死水排干困难，使基础处理不严，造成漏水隐患。

1.3 浸润线抬高使下游坝坡失稳。已建的均质土坝中，常存在浸润线比设计计算的有所抬高，致使坝下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的，因碾压使坝体形成许多水平层面，导致水平向渗透系数大于垂直向渗透系数，产生各向异性渗流场的结果。

1.4 土坝滑坡与处理。土坝滑坡或沉陷往往是因为填筑的土料差，设计抗剪指标选用不当，坝坡设计不合理以及渗漏等原因造成的。

2 坝基渗漏分析

2.1 铺盖裂缝产生的渗漏。铺盖裂缝一般是由于施工时防渗土料碾压不严，达不到要求的容重或铺土时含水量过大，固结时干缩而产生裂缝；或基础不均匀沉陷时铺盖被拉裂；或铺盖下没有做好反滤层，水库蓄水后在高扬压力下被顶穿破坏；也有施工时就近取土，破坏了覆盖层作为天然铺盖的防渗作用。

2.2 心墙下截水墙与基础接触冲刷破坏

截水墙与基础的接触边界是最容易形成渗流通道的薄弱环节。在截水墙下游与基础接触边界处设置反滤层失效，导致接触冲刷产生，坝体和基础土料被带走，造成坝体严重破坏。

2.3 岩溶坝基渗漏处理

岩溶坝基渗漏一般采用钻孔帷幕灌浆，主要应该采用合理布置送浆孔，在地质测绘或物探查明岩溶分布规律后，确定钻孔的排距、孔距、灌深、岩溶渗漏通道往往是沿着岩层构造面发育而成，对于陡倾角结构面或断裂带形成的渗漏通道，不宜采用垂直灌浆孔座而应采用交叉形斜孔。一般采用自上而下的灌浆法，即钻一段灌一段的分段灌注法。它比全孔一次钻完后自下而下灌浆法好。按浆液在孔内运动形式又以循环式优于纯压式，因循环式的回浆管能真实地反映孔内灌浆压力，孔内浆液保持循环流动可减少沉淀现象，并能及时排除孔内故障。选用配比适宜的灌浆材料进行灌浆。

3 水库土石坝防渗技术措施

水库的渗漏原因繁多，处理渗漏的技术也比较复杂，概括的来说，当前国内主要使用以下几种手段来处理渗漏问题。

3.1 垂直防渗技术

垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况，以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情,可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。

3.1.1 塑性混凝土防渗墙技术

防渗墙的机理是:使用专用机具(乌卡斯钻机),在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔,以泥浆固壁,并利用高压泵将泥浆压入孔底,携带岩渣,再从孔底回流到地面,然后采用直升导管,向槽孔内浇筑混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗目的。塑性混凝土是用黏土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比,塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。塑性混凝土防渗墙的一般施工步骤是:

(1)修建施工平台及导向槽。

(2)划分槽段。槽段的长度宜尽量加长,以减少槽段间接头数量,提高墙体的整体性。但受墙基地质条件限制及成槽深度等因素影响,槽段又不宜过长。根据工程特点,采用冲击钻与液压抓斗相结合的“两钻三抓”成槽方式,即用冲击式钻机钻槽孔两端的接头孔,槽段中间部分用“三抓”完成。

(3)混凝土浇筑。采用直升导法浇筑水下混凝土由混凝土输送泵往储料斗送料。

(4)泥浆固壁。塑性混凝土防渗墙施工过程中,固壁泥浆直接影响工程的施工进程和槽壁的稳定,并能起到冷却钻头、润滑钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。

(5)清孔换浆。抓斗在抓孔过程中,会有部分细砂或其他岩渣悬混在泥浆中,然后逐渐沉淀到底孔,抓斗在挖掘槽孔底部时也会遗留少部分细砂和岩渣,这些淤积物都必须在混凝土浇筑前清理干净否则,会给墙体质量带来危害。

(6)墙体塑性混凝土浇筑。塑性混凝土的浇筑采用泥浆下直升导管法,导管采用直径为250mm的钢制导管,丝扣连接,导管安装用16t 吊车或冲击钻辅助下设。

(7)槽段连接。墙段连接采用接头管法,即在一期槽孔浇筑前在槽孔两端下设钢管,待混凝土初凝后,按一定的速度将其拔起,形成混凝土接头孔。

3.1.2 高压喷射灌浆防渗技术。高压喷射灌浆防渗技术的机理是：按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内(内含水管、水泥管和风管)，由喷射出高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。

3.2 水平防渗技术

水平铺盖分利用天然黏土和人工填筑黏土两种，可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行,不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工,可以满足渗透稳定,但渗透量较大,坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时，必须结合下游排水减压设施。

3.3 使用化学补强技术处理水库渗漏

化学补强是在不改变原工程结构的前提下，利用原混凝土结构强度，对其薄弱环节产生的裂缝和破损部分，采用化学物质环氧材料进行局部修补的一种方法目的是恢复建筑物的整体性，保持混凝土的强度、耐久性和抗渗性。环氧材料具有较高的粘结强度，并具有一定的弹性能与新老混凝土很好地结合，是目前较理想的防渗堵漏新型材料，其组成成分主要有:

主剂环氧树脂是有环氧基团的高分子聚合物，其结构是线型的，本身不会固化，但流动态随温度高低而发生变化加固化剂后，具有良好的粘结性;固化剂;增韧剂;稀释剂;填料等。

具体步骤:首先清除混凝土表面污渍，先沿裂缝沟槽，把漏水处用水玻璃掺水泥止住水，然后用环氧砂浆修补，接着填筑环氧砂浆，待填满后用木板压紧压平。