关于水库土坝防渗的探讨

吕煌平

摘要：本文首先介绍了土坝渗漏类型及成因，然后分析了常用土坝防渗方法的优缺点，最后重点阐述了水库土坝的防渗处理技术。

关键词：水库土坝；防渗；技术

中图分类号：TV62 文献标识码：A 文章编号：

1土坝渗漏类型与成因

1·1土坝渗漏类型

土坝渗漏类型主要有:坝基渗漏、坝体渗漏、绕坝渗漏。

1·2土坝渗漏成因

(1)基岩风化及接触部位产生的坝基渗漏。一是早期建设的土石坝大多为人工清基,河床部位施工难度大,坝基冲洪积层清基不彻底,或设计中未考虑截水槽或截水槽深度不够,都可引起坝体和坝基结合部产生渗漏。二是坝基存在节理裂隙发育地层,建坝时未采取有效的防渗措施。

(2)河床含泥砂砾石层产生的坝基渗漏。大坝建于砂砾层上,建坝时没有采取专门的防渗措施建立起完整的防渗体系,再加上松散堆积物孔隙水长期对基础的侵蚀致使坝基渗漏。

(3)白蚁侵害引起的坝体渗漏。大坝遭受白蚁侵害,蚁道贯穿大坝上下游而形成渗漏通道。白蚁活动范围一般在水库浸润线以上,但玉环县缺水异常严重,水库空库时间较长,蚁穴也往纵深发展,危害程度也大大增加。

(4)防渗土料填筑质量差产生的坝体渗漏。一是筑坝土料差,含有杂质,不同料场的土料同时上坝填筑,土料混杂等。二是施工时碾压不密实,碾压机械功能不足或分组分块施工各仓面上升速度不一导致,每层填土上下部或层间或相邻两块结合部出现少压或漏压的松土带。

2水库土坝防渗技术方案的分析、优选

在土坝坝体防渗中，目前，常用的土坝防渗方法主要有:高压喷射防渗墙、低弹模塑性混凝土防渗墙、振动沉模防渗板墙、劈裂灌浆、充填式灌浆及土工膜防渗等，在实际应用中各种方法都具有其优缺点。

(1)塑性混凝土防渗土防渗墙、振动沉模防渗板墙，虽然，具有成墙整体性较好、厚度均匀连续，质量可靠，防渗效果和耐久性较好等优点，但需要专门的施工设备。施工应具备较大宽度的施工坝面，一般只能在坝顶施工，梨洞水库大坝为粘土斜心墙土石坝，大坝中间部份的下部为堆石体，不允许在坝顶设垂直防渗墙防渗加固，并从梨洞水库的交通条件、施工条件及投资等考虑，都不适合采用塑性混凝土防渗墙及振动沉模防渗板墙的防渗方案。

(2)劈裂灌浆具有施工方法简单，工艺较成熟，工程造价低等优点，但同样只能在坝顶施工，也不适合在梨洞水库大坝防渗中采用。

(3)坝体充填式灌浆虽然具有施工简单，工程投资省等优点，但坝体经灌浆加固运行若干年后，浆液会干缩造成防渗效果失效。

2防渗处理技术方案

2·1混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是在坝体中连续造孔成槽,以泥浆护壁,在泥浆下浇筑混凝土,形成一道起防渗作用的地下连续墙。防渗墙是一种防渗结构,但其实际的应用已远远超出了防渗的范围,可用来解决防渗、防冲、加固、承重及地下截流等工程问题。混凝土防渗墙具有地层适应性强、防渗效果及耐久性好、施工方法比较成熟、施工质量可靠、检测手段简单直观等优点,因而应用比较广泛。该项技术防渗处理彻底,但造价较高,适用于坝体普遍渗漏的大坝。小型水库选用该方案首先需考虑投资的可承受能力。

2.2填充式灌浆加固施工

填充式灌浆防渗加固，利用浆液自重把浆液注入坝体，堵塞裂缝和洞穴消除坝体的安全隐患，同时能够有效地杀灭白蚁封堵通道，具有一定的防渗功能，缺点是没有形成垂直的防渗泥墙，未能最大程度地降低水库坝体的渗透量。其成墙性或封闭性差，防渗效果不够充分，仅适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患。

2.2.1布孔和造孔。布孔应当根据具体情况采用马格公式确定灌浆扩散半径，再沿着坝轴线布设灌浆孔。钻孔孔径不小于φ75，开孔位置与设计位置的偏差不得大于100㎜，应用干法造孔，不得用清水循环钻进。钻孔偏斜不得大于孔深的2%，造孔深度应大于隐患深度2m～3m，并作好造孔的记录和描述。

2.2.2配置灌浆材料和灌浆。大坝充填灌浆采用水泥粘土浆，为了确保浆液在孔内具有适当的流动性，满足固结快、体积收缩小等要求，水泥一般采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，掺量约为15%，土料应尽量根据该水库土坝所在条件选用黄粘土。灌浆应在低水位期进行，对于双排或多排灌浆，应先灌上游排孔再灌下游排孔，后灌中间排孔，灌浆按分序加密的原则进行，优先采用自下而上灌浆方法。在灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定并记录，浆液的稳定性和自由析水率10天测1次，如浆料发生变化，应随时加测。在灌注时，遇到吃浆量较大的孔应选用浓度较大的浆液，必要时可掺入一定比例的水泥促进浆液固结。如果水库土坝存在白蚁，还可以在浆液中适量加入药物。

2.2.3封孔。不吃浆时间持续半小时，就应当停止灌浆。重复灌浆仍然不吃浆就可以封孔。当基本结束坝体灌浆孔内泥浆停止流动时，去除0.5m的浆液，再用含水量适中的粘土球分层回填捣实灌浆孔，孔口比坝面略高即可。在灌浆封孔完毕后，施工单位需要进行严格的质量检查。

2.3土坝坝体劈裂灌浆

劈裂式灌浆加固沿着水库大坝的轴线进行布孔，效果理想，适用于地基承载力不足的土坝防渗加固工程。劈裂式灌浆防渗加固利用坝体坝应力分布规律，通过灌浆压力将坝体劈裂，灌入适量的泥浆，形成连续的防渗泥墙，切断软弱层或堵塞裂缝、漏洞，进而提高土坝的防渗能力。劈裂式灌浆防渗加固还能够通过浆液、坝的互压，重新分布坝体内部应力，提高土坝的变形稳定性。但是，只有均匀填充好松散土层和坝坡四周集中渗漏通道后，才可以劈裂坝轴线，形成垂直防渗泥墙，发挥最佳防渗效果。

2.4高压喷射灌浆

高喷灌浆加固施工技术是利用高压浆液或高压水产生高速喷射流束，对地层土体进行冲击、切割、破碎，再填充水泥基质浆液以形成板墙状的凝结体或桩柱，进而提高地基承载力和防渗能力。高喷灌浆加固施工是改善地基承载力的有效办法，适用于地基承载力不足的土坝防渗加固工程。高喷灌浆设备结构大、数量多，场地占用大，用电量大。主要设备包括：高喷台车、高压水泵、空压机、泥浆泵、高速搅拌机及钻机等。高喷灌浆分为摆喷、旋喷和定喷三种形式，每一种形式可采用三管法、双管法、单管法，需要根据工程实际选择喷浆方法。高压喷射灌浆有许多需要严格控制施工参数，如浆密度、提升速度、水压力、摆速、摆角、转速等。在开工前选择有代表性的坝段进行高压喷射灌浆试验，试验时应采用多组技术参数，试验后开挖察看高喷墙的连接、喷径、成墙厚度、形状、强度等，并对高喷灌浆施工技术参数进行修正，以确保各地层灌浆技术参数的可靠性。在具体的施工中，必须对高喷灌浆的材料、浆液和各道工序及主要参数进行严格控制，逐孔逐项进行严格检查，并分别作好记录，形成成果资料。

2.5冲抓套井回填黏土防渗墙

冲抓套井回填黏土防渗墙是利用冲抓式打井机具,在土坝渗漏范围内原防渗体中造井,用黏性土料分层回填夯实,形成一连续的套接黏土防渗墙,截断渗流通道,起到防渗的目的。其具有防渗效果好、施工方便、工效高、投资少、能直观隐患且在夯锤夯击时对原坝体有增实作用等优点。一般适用于井深30m以内,如井太深,易于偏斜,回填土搭接厚度难以保证。另外如坝体非常不密实,塌壁现象异常严重时,则应改用其它处理措施。

2.6复合土工膜法

复合土工膜具有施工简单、成本低、使用年限长、抗顶破、抗拉、延伸性能好、质轻、抗撕强度高、变形模量大、防渗性能好、耐老化的优点，是用聚乙烯或聚氯乙烯制备成膜与涤纶针刺土工布热合而成，是一种理想的防渗材料，在水利水电工程、水库加固除险防渗中被广泛使用。由于复合土工膜与土石介质间的摩擦系数将影响防渗体的稳定行，对于坡度较大的水工建筑物必须复核防渗系统的抗滑稳定性。复合土工膜抗滑稳定性安全系数根据以下公式计算：

K=f/t*g*a

式中，K为抗滑稳定安全系数，f为上垫层与土工膜之间的摩擦系数，a为土工膜铺设坡角。针对不同的工程选择合适的复合土工膜，才能确保复合土工膜在水利工程中的防渗效果。

3结束语

为了确保水库土坝的安全，有效发挥水库土坝的功能，应要针对工程不同实际需要及工程特点，以设计合理的防渗加固方式对水库进行防渗透。

参考文献：

[1]王洪恩，卢超.堤坝劈裂灌浆防渗加固技术[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]韦恩斌.石头湾水库土坝加固方案的选定[J].广西水利水电，2002.01.