水利工程中水库堤坝防渗施工技术与防治

2014-01-21张筑平

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：堤坝防渗墙钻机

张筑平

(贵州黔水工程监理有限责任公司，贵阳550002)

水利工程中水库堤坝防渗施工技术与防治

张筑平

(贵州黔水工程监理有限责任公司，贵阳550002)

近年来，我国水利工程建设的规模不断扩大，特别是水库的建设。由于科技的发展和施工人员素质的改善，水库的建设水平逐步更新和提高。但是，仍然存在很多问题，特别是水库堤坝渗漏问题，一直是影响水库建设质量的首要因素，同时也直接降低了水利工程的整体效益。所以，要重视水库堤坝防治，提高防渗漏技术，实现水库质量。

0 引言

水库无论是在防洪抗旱方面，还是在农业灌溉、工业发电、生活用水方面都起到了不可替代的作用［1］。然而，由于水库堤坝渗漏，严重阻碍了水库上述功能的发挥，明显降低了水库的生态效益和经济效益。为了做好水库防渗漏工作，需要进一步地提高施工技术，有效避免堤坝渗漏。

1 工程实例

1.1 工程概况

某水库最大坝高度为41 m，坝顶高程为221.00 m，坝项宽度为2 m，长1 658.31 m。正常蓄水时的水位为216 m，死水位是213.37 m，防洪限制水位是213.37 m，议讨洪水位为2185 m，校核洪水位为219.9 m。

水库的总库容是86.11×108m3，水利枢纽工程主坝是沥青混凝土砂砾石组成，黏土心墙堆石和黏土心墙砂砾石组成左右副坝。溢洪道采用岸坡开敞式，电站厂房则为河床式。由于使用多年，在坝体上可以观察到许多纵横交错的裂缝，这些裂缝直接导致了渗漏。水库病险比重见图1。

1.2 渗漏现状分析

水库大坝土质均匀，在大坝基础部分发现有侧漏现象，而且十分严重。该大坝当初在施工过程中，没有把基础清理干净，导致坝体与基础接触的地方发生渗漏现象。在坝体与基础接触层之间有一层20 cm厚的腐殖土，该腐殖土主要是由一些腐殖质、植物根系、砾石和砂石等杂质组成，因此，该土层具有含水量大、强度低且呈流塑性的特点，是透水层。在主河槽段，大坝基础处的砂岩表面风化程度较强，在筑坝时，这些被破碎风化的砂岩没有被清除，也导致了层面和接触面渗水。

图1 水库病险比重图

由于在坝基的砂岩中会存在一些节理裂隙和层间泥化夹层，水库中的蓄水就会通过这些裂隙流出，造成渗水［2］。

综上所述，这次的防渗处理范围包括坝基一到三层，前两层是土层，所以采用高喷灌浆法，而第二层则采用帷幕灌浆法，两种灌浆法结合使用。水库渗漏途径见图2。

图2 水库渗漏途径示意图

2 混凝土防渗墙施工技术

混凝土防渗墙施工技术是一种垂直型的防渗施工技术，主要使用于粒状地层防渗工程中。通过混凝土防渗墙施工技术，不仅能够使地基具有永久性的防渗作用，而且对存在漏水现象和出现险情堤坝起到良好的防渗效果，保证了堤坝运行的安全［3］。其施工流程如下:

2.1 浇筑混凝土型截水墙

主要是利用锯槽成墙的施工工艺，首先在先导孔内利用锯槽机中刀杆，并以一定倾斜角度，进行反复性的上下切割操作，并慢慢向前移动。混凝土的防渗墙主要依据建筑物透水地基对其基底所要求的防渗性，以获取混凝土防渗墙的相关施工参数。

2.2 对混凝土面进行有效处理

混凝土的防渗面和基础面作为防渗施工的重要组成部分，在整个防渗工程质量方面起着至关重要的作用。由于混凝土的防渗面主要是采取高压水枪和人工凿毛进行处理的，所以，必须将混凝土表面残留的浮皮、废渣及浮浆等杂物彻底清除干净，使其表面保持清洁和干净。然后将冷底子油涂抹在混凝土表层，需涂抹两遍，并保证涂抹均匀。

2.3 测量与放线

施工人员可以通过布置测量导线或者利用布置测量网，明确混凝土防渗墙施工轴线上的每个控制点，然后对混凝土防渗墙施工轴线进行有效的测量。先导孔通过地质性的回转钻机和金钻头型的套管固壁，获取所需的地质芯样，并对其地层界线进行详细探明，明确不透水地层的界线，掌握每个地层的地质状况。

2.4 模板的架立工艺

混凝土防渗墙目前主要是由钢板制作而成的，并利用U形卡将模板固定和连接，模板两边应预先平起，并填筑适量的过渡料，为了防止模板架立产生下沉、层热等问题，必须采取垫钢筋的固定措施，以避免模板两边过渡料在回填压实的过程中，出现模板变形或者位移的现象，确保混凝土防渗墙设计宽度保持不变。

3 帷幕灌浆防渗施工技术

帷幕灌浆防渗技术主要通过配合比设计，形成具有良好胶凝性及流动性的水泥浆液，并利用钻孔将其压进岩层裂缝内，当浆液胶结硬化之后，能够使堤坝岩基强度有所提高，堤坝岩基抗渗性有所改善。其施工流程如下:成孔工艺、冲洗与试压、灌浆工艺和封孔工艺。

3.1 成孔工艺

成孔作为帷幕灌浆防渗施工的重要工序，对其施工质量及施工进度起着至关重要的作用。在放置钻机和安装钻架前，必须将施工场地清理干净，并保证施工场地平整，然后依据工程实际情况铺设地板，搭设钻孔所需的平台，保证钻机安置稳固性和准确性，使得钻杆、灌浆孔及钻机平台形成一条直线。当钻机安置结束后，对钻机及相关设备进行试验，保证钻机及相关设备处于良好的运行状态。

在钻孔前，应对钻杆、钻机及相关零部件进行详细检查，禁止使用已经弯曲或者变形的设备。除此之外，因为金钻头成孔中的间隙很小，钻头水口过窄，所以，需要充足的泵压和泵量才能达到良好的冷却及冲洗效果。

3.2 冲洗与试压

当成孔完成后，需利用导管和高压水流，对孔底和孔壁进行连续性的冲洗，直至孔底回水澄清，单孔冲洗时间在30 min以上，串通孔所用时间在2 h以上，孔底沉渣厚度应＜20 cm。

缝隙冲洗压力是灌浆压力的80%，当缝隙冲洗结束后，需对水压进行试验，水压试验方法主要以单点法为主，试验压力也是灌浆压力的80%。

3.3 灌浆工艺

若灌浆工艺遵循的是从下至上的分段施工原则，在相对压力条件下，若其注入率在0.4 L/min以下，则应连续灌注30 min;若注入率在1 L/min以下，则需连续灌注1 h。若灌浆工艺遵循的是从上至下的分段施工原则，连续灌注时间必须增加30 min或者1 h。在灌注过程中，必须对进浆与回浆的比重进行实时测量。若回浆浓度较大，则需重新设置进浆与回浆比重，然后再进行灌浆。如果灌浆效果依然不佳，可延长灌浆时间。