白蚁巢穴定位灌浆技术在大坝无损修复中的应用

王甫钊，吴 斌

（湖北省随州市水利局，441300，随州）

白蚁是自然生态系统的物种，分布面积和活动空间广泛。我国南方诸省白蚁危害土质堤坝的现象较为普遍，随着水库大坝的老化，多数水库出现不同形式的渗浸、漏水、管涌等险情，许多险情与蚁害有关。蚁害隐蔽且多样化，破坏力较以往更加严重。如何准确、快捷地探测和处置因蚁害引起的大坝渗漏问题，是21世纪大坝安全管理中的重要课题。

一、水库大坝白蚁隐患分析

1.水库白蚁隐患渗漏现状

水库大坝不同于江河堤防，水库要蓄水，大坝长年处于高水位运行。一般白蚁隐患险情多发生在天气异常、降大雨或暴雨时，此时水库来水量猛，洪水水位增长快，险情威胁大。如：湖北省随州市曾都区游河中型水库2000年6月1日因蚁患引发坝体滑坡。该水库当时因库区连续遭遇大暴雨袭击，降雨历时短、强度大，最大降雨量达101 mm，库水爆满。深夜在副坝渗漏部位、高程69.50m处发生宽5m、深3m、长50m的滑坡，滑坡体积达1500m3，险情严重威胁水库大坝安全。

险情发生后，随州市水利局随抢险组迅速赶赴现场调查，结果显示：该水库副坝白蚁危害严重，其大坝蚁害长度达140m；在大坝桩号0+180m～0+208m,高程 65.50m～72.40m处，长28m的滑坡断面有12处明孔渗水，把渗水集中后测得流量为52L/min，且流量随水库水位的升降而增减；现场在滑坡断面处挖出4个蚁巢菌圃，深层的蚁巢还有多处蚁洞在漏水，说明该水库险情由白蚁危害所致。

2.水库蚁巢隐患存在的原因

水库大坝白蚁隐患原因主要存在三方面因素：一是先天不足。建水库前清基不彻底，坝基存在古墓、古坟、古树蔸等遗留物内隐藏白蚁隐患。二是自然因素。水库虽然每年经过预防、药杀、挖巢、灌浆等措施防治，但治理工作只能局限于库区小范围内，而库区周边、旷野依然存在较多的蚁源，时刻有侵袭坝体的可能。水库白蚁治理工作不是一劳永逸的，短时间内难以灭尽杀绝，只能采取控制源途减少危害。三是人为影响。目前,各地在治理水库白蚁的同时，防治人员都习惯采用单一药杀白蚁方法，缺乏对重大蚁巢隐患的评估，在坝体遗留蚁洞隐患，造成新的漏水险情。

3.白蚁巢与漏水洞的演变过程

水库坝基蚁患一般属于建水库前遗留下来的，随着大坝长年高水位的运行，这些蚁巢受到浸润线的影响或者水的淹没威胁，蚁群弃巢后向坝体上层安全区转移重建新蚁巢，经过十几年或几十年更长时间的营造，在坝体内已构建完整的巢穴系统，形成上下蚁洞网络，构成了大坝安全隐患断面。

二、蚁巢的定位及灌浆方法

蚁巢灌浆是不开挖处理渗漏部位，通过带药灌注泥浆来修复坝体内部空穴的技术。选择注浆位置是这项技术的一个关键环节，是关系灌浆成败的重要因素。

1.蚁巢的确定及灌浆材料

（1）确定蚁巢部位

水库白蚁建巢的特点是多居上游坡，建于浸润线以上和大坝两侧接合部。灌浆洞一般选择土栖白蚁的分群孔为灌浆口最佳，分群孔多修筑于蚁巢上方不易渍水的位置，有一条较大的孔洞直通蚁巢。其次要寻找离巢近的圆拱形蚁路，找准蚁巢圆心点，在白蚁反复出现的部位，注意寻找中心圆点确定巢位。

（2）灌浆材料的选择

水泥黏土浆兼有黏土浆与水泥浆的优点，并且优缺点能得到一定程度的互补。其特点有：①黏土颗粒比水泥颗粒细，具有特殊的物理化学作用，水泥黏土浆流动性和稳定性好，析水率低，可灌性比水泥浆好，是目前防渗帷幕灌浆和充填灌浆最常用的灌浆材料。②结石强度比水泥浆低，渗透系数一般比纯水泥浆要小，强度、抗渗性能比纯黏土浆要高得多。③弹性模量较低，能适应土体变形，而又具有一定强度。④性能与配方调整范围大，渗透系数比较小且变化不大。

2.灌浆料的配制

一要选好土料，一般以粉质壤土或粉质黏土比较合适。二要掌握好硅酸盐水泥标号的配比。三要根据隐患工程的要求，设计合理的水泥黏土浆。用这种方法制成的浆料，既有良好的悬浮流动性，又有较好的析水性能，浆液灌入坝体后易固结密实。

3.灭蚁药的选择

大坝灌浆选用48%“乐斯本”灭蚁乳油，具有高效、低毒、无公害、环保的特点，对周边环境无污染，且具有速效触杀、胃毒和熏蒸作用，对地下多种咀嚼式害虫防治效果显著。该药物在阳光下易挥发，但在土壤中的残留期较长且稳定，预防白蚁期长，效果可达10年以上。该灭蚁药对泥浆的性能没有影响。

4.灌浆措施

（1）灌浆方法

一是采用HBN 50/1.5型水泥砂浆泵灌浆，该设备小巧，性能好，便于操作，一辆摩托车拖运足够，适合偏远山区水库施工。二是选择灌浆口。要求选择在黏土层能承受较大压力的地方，保证浆液的畅通。三是对接方法。当灌浆管插入蚁洞后，要用棉絮阻塞，用黏土夯实，以免浆管受压脱落阻塞蚁洞影响灌浆效果。四是泥浆稠度。水泥黏土浆配制，黏土掺量视工程实际情况而定，泥浆密度一般为1.3～1.5g/cm3，灌浆时先稀后稠。蚁巢穴大，吸浆量大，渗透性强，要加大浆液密度，一般为 1.5～1.65g/cm3，并确保改用稠泥浆后，注浆顺利。

（2）灌浆压力

压力是控制灌浆质量的重要因素，较大的灌浆压力可使浆液迅速扩散，压入细小的毛细支管，能加快土层析水过程，使浆液尽快密实固结。在中小型水库大坝灌浆时，孔口压力一般控制在0.1～0.2 MPa，使其由低向高处依次漫灌，直至坝面浅土层蚁洞冒浆为止。

（3）灌浆程序

白蚁隐患灌浆技术不同于其他的探测灌浆方法，不需要另外钻孔，只要找准注浆口，使浆液由分群孔→主蚁巢→卫星副巢→主蚁路→若干条支路→若干条分支路→浅土层→取食路的路径，灌满整个蚁巢系统，在杀灭白蚁的同时，填充蚁巢空穴。

三、水库大坝灌浆应用效果及其分析

随州市有27座水库采用定位灌浆灭蚁防渗技术，这些水库经过多年高水位的运行和洪水检验，在大坝背水坡无白蚁，无渗漏，无湿润现象。该灌浆措施在杀蚁灭路、填巢堵洞方面效果明显。

1.水库灌浆后的解剖分析

水库堤坝灌浆的浆体强度、抗渗性能否达到设计要求，必须进行实地检验。随州市水利局对吴山大型、环潭中型、旭光小（1）型、泉水冲小（2）型等7座水库进行了开挖验证。

（1）蚁洞灌浆状况

由主浆液直通蚁巢心脏至卫星副巢，呈树冠状分布，浆液沿着蚁路管的流向由密至疏，向周边延伸。平行坝轴线的浆脉毛细支管多而细，浆体层本身致密呈木纹状，且层纹较薄，仅0.2～0.5cm。蚁路扩散面积最大点达3640m2，最长点的蚁路达120m。

（2）灌浆深度

灌浆深度随着白蚁危害范围一脉筋通，上至堤坝顶部，下至坝脚。在迎水坡或水位线下2m的蚁洞均能堵塞固结，无空隙现象。

（3）泥浆特点

采用水泥黏土浆充填蚁巢，浆液黏稠能快速凝结，经压实后具有较高的变形模量，其变形稳定时间短，高围压下强度衰减小，固结后的强度高，比纯黏土浆要高得多，可提高大坝稳定能力，增强抗裂和防渗性能。

（4）泥浆与衔接强度

在水库蚁巢充填灌浆中，采用水泥黏土浆无损修复漏洞。泥浆悬浮泌水时，形成的泥皮与洞壁凝固，能够牢固黏附洞壁，固结后无开裂现象，达到设计要求。

2.水库大坝灭蚁效果应用比较

一般在白蚁危害严重的水库，采用纯黏土浆充填蚁洞，其体积收缩率大，固结时间长，达不到灭蚁防渗效果。通过在水泥黏土浆中加灭蚁药灌浆或在坝坡浅土层喷洒48%“乐斯本”灭蚁乳油，渗入土层使坝体形成“化学土壤屏障”，能杀死坝体白蚁并预防外来蚁源。

水库除险一般采用帷幕灌浆法。大坝白蚁危害蚁路分布虽然多，但蚁洞孔小，帷幕灌浆很难充填蚁巢，工程投资成本高，防治白蚁效率低。蚁巢定位灌浆法是一项预防大坝白蚁的新科学措施，具有预防期长、投入低、减小劳动强度、降低蚁患风险的特点。

1999年7月随州市水利局水利工程白蚁防治站在马鞍山中型水库桩号0+210～0+310m白蚁危害严重的部位试验，采用48% “乐斯本”灭蚁乳油，在坝坡浅土层进行喷洒和蚁洞灌浆，施药后通过9年的白蚁普查，该断面未发现有白蚁活动。同时在主坝左侧，大坝桩号0+110～0+170m用其他方式施药的断面，多次发现有土栖白蚁活动。据水库大坝管理员多年跟踪观察，该水库使用 “化学土壤屏障法”灭蚁，既能毒杀白蚁，又能预防白蚁且持续时间长，还有驱赶白蚁的作用，至今未发现有白蚁向施药区蔓延。

[1]王甫钊，敖仕州.试论堤坝白蚁点巢定位灌浆止漏[J].中国减灾，1999(1).

[2]严国璋，李俊辉.堤坝白蚁及其防治[M].武汉：湖北科学技术出版社，2001.

[3]李耀华，王甫钊.土坝白蚁漏洞抢护及灌浆止漏[J].中国水利，2003(5B).