江油市小型水库渗漏成因及防渗处理技术分析

2014-10-30卢智彬张志红赵林红

企业技术开发·中旬刊 2014年10期

卢智彬　张志红　赵林红

摘要：渗漏是小型水库最为重要的安全隐患，多数小型水库缺少监测手段，或监测项目不全，或监测资料较少，无法给大坝渗流安全评价提供有效和科学的理论数据支撑。江油有小型水库186座，共有99座水库发生过渗流，截止2011年，这些水库全部进行了防渗处理。文章就江油市小型水库渗漏的成因、安全评价方法、防渗处理技术进行简要分析，以期为小型水库防渗加固提供一定参考。

关键词：小型水库；渗漏；成因；评价方法；处理技术；分析

中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）29-0024-02

江油市位于四川盆地北部边缘，幅员面积2719.3km2，1954年兴建水库以来，共建成小型水库186座。小型水库兴建高峰期是20世纪50～60年代，建设期大部分工程设计资料不全，加之多年来资料保管不善造成残缺、遗失等，水库运行几十年，已进入老化期，特别是“5.12”汶川特大地震，四川大量的水库出现严重震损，安全隐患十分严重，江油的小型水库全部为震损病害水库，见表1。

这些震损水库中，大坝渗流较为突出，共有99座水库发生过渗流。截止2011年，这些水库全部进行了防渗处理，经过运行，部分水库又发生了新的渗流现象，如向阳水库、东安柏林水库、茶果湾水库等又出现新的渗流现象。渗漏是小型水库最为重要的安全隐患，主要有坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏等。造成的危害包括坝身渗漏，坝坡塌陷，坝脚出现管涌、滑坡、流土、大坝移位等。本文就江油的小型水库土石坝渗流成因及处理技术作简要分析。

2 小型水库大坝渗漏成因

针对江油小型水库建设时间、设计资料、建设管理记录资料，以及运行管理情况，文章对造成小型水库大坝渗漏的主要原因进行分析。

2.1 设计缺陷

江油在20世纪50～60年代掀起农田水利建设高潮，据调查，江油186座小型水库大多采取“边勘测、边设计、边施工”的方法，致使工程缺乏规范的图纸。设计缺陷主要有四点：①大量采用了坝下涵管，以及地勘资料不详等原因造成基础处理不彻底，基础沉降导致涵管变形、折断、漏水；②未充分考虑放水、检修等的需求，造成放水涵（卧）管尺寸偏小，检修困难；③坝坡偏陡或坝身过于单薄，易造成滑坡；④部分小（二）型水库坝后排水棱体偏小，部分未设置反滤层，从而导致大面积散浸及漏水。

2.2 施工缺陷

施工控制不好、把关不严是造成水库安全隐患的主要原因之一。①部分水库施工时缺少必要的质量监测和控制手段，致使多数坝体辗压强度不够，筑坝材料不符合要求，造成大坝渗漏；②部分水库施工工艺、工序没有严格按照规范要求进行，且分段施工衔接未能作有效搭接处理；③大型施工机械不足、设备简陋，造成大坝碾压质量差；④雨季施工没有控制好填筑材料含水量，以及霜雪天施工没有做好防护处理措施，也给大坝安全带来隐患；⑤绝大部分水库坝下涵管截水环施工未按规范操作，有些基础未按设计要求处理，导致涵管变形折断和漏水，新安镇任家河水库就是这种情况，“5.12”地震灾后重建加固后，2012年涵管又出现漏水，隐患十分严重。

2.3 地质缺陷

江油属典型的喀什特地貌地区，由于部分水库大坝选址未充分考虑溶岩地质地貌，或地勘资料不全面、或地质情况发生突变，且施工时没有开挖到新鲜基岩，也没有进行基础灌浆处理，最后导致坝基渗漏，水磨沟水库、狮儿河水库就是这种情况。茶果弯水库、上游水库、白杨坪水库等水库为了节约投资，将一些风化严重或节理发育破碎的山包，未经处理或处理不完，就作为坝体的一部分，从而造成坝体渗漏。

3 渗流的安全评价方法

渗流安全评价是大坝安全评价的重点内容之一。渗流安全评价常用的方法有现场检查法、监测资料分析法、计算分析与经验类比法及专题研究论证法等。由于江油小型水库一直以来缺少监测手段，或监测项目不全，或监测资料较少。因此，江油小型水库渗流安全评价大多采用现场检查法，或辅之以计算分析法、经验类比法。

3.1 现场检查法

现场检查法是通过直接检查或辅以简单的测量、测试，复核建筑物的形体尺寸、外部质量以及运行情况等是否达到了原设计的要求和功能，主要适用于资料不足的中小型水库。《水库大坝安全评价导则》（SL 258-2000）明确指出，对工程现场进行检查，发生以下现象时可认为大坝的渗流状态不安全或存在严重渗流隐患：

①通过坝基、坝体及两端岸坡的渗流量在相同条件下不断增大；渗漏水出现浑浊或可疑物质；出水位置升高或移动等。

②土石坝上、下游坝坡湿软、塌陷、出水；坝址区严重冒水翻砂、松软隆起或塌陷；库内出现漩涡漏水、铺盖产生严重塌坑或裂缝。

③坝体与两坝端岸坡、输水管（洞）壁等接合部严重漏水，出现浑浊。

④渗流压力和渗流量同时增大，或突然改变其与库水位的既往关系，在相同条件下有较大增长。

如果仅仅根据某一项渗流现象，不进行认真深入的分析，就将渗流大坝安全评价为C级，有失简单之嫌。只有对发现或曾出现的各种渗流现象的成因、发展变化过程及其发展趋势进行仔细论证分析，方能给出准确的安全评价，为除险加固提供依据。

3.2 计算分析法

由于江油的小型水库没有渗流分析用的监测资料，因此应用理论分析计算坝体渗流形态是渗流分析评价的重点部分。建立二维非恒定渗流的有限元计算模型，在Windows操作系统下实现基于消息传递的二维渗流的有限元并行计算，可为大坝渗流分析提供理论依据。计算分析法应与现场检查法相结合，应在经勘测的坝体、坝基的特性，以及相应的地质参数的基础上进行。

3.3 经验类比法

经验类比法是指根据当地相邻、类似的水库的设计、运行、除险加固等情况，对照分析本工程的安全程度。由于水库的实际情况差别大，地质情况、施工方法各有不同，因此该方法得到的结论只能和现场检查法、计算分析法一起配合使用。经验类比法的应用，理论研究和工程实践比较少，暂时还没有标准。如何类比修正，以及能否根据已完成工程特征提出参数建立的模型等，需要深入研究。

4 防渗处理技术

大坝防渗处理措施，早些年较为常用的有粘土灌浆、坝前水平铺盖防渗、防渗墙、土工膜防渗、混凝土面板和坝基帷幕灌浆等。近些年较为常用的有劈裂灌浆、高喷灌浆、机械造槽防渗等新技术。

4.1 劈裂灌浆

劈裂灌浆技术是我国近年来研究成功的处理病险堤坝的一项新技术。劈裂灌浆是用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式。灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。

由于小型水库除险加固中，各自对土坝劈裂灌浆技术的理解认识的不同，造成土坝劈裂灌浆效果不一样。有些施工单位将劈裂灌浆和充填式灌浆混淆。设计为劈裂灌浆，施工中却采用充填式灌浆的工艺，灌浆效果达不到设计要求或效果不能持久。设计单位应掌握检查孔、注浆实验的数据，及时根据施工现场多变因数合理调整设计参数，使效果达到最佳。

合理的灌浆施工工艺是保证灌浆质量的一个重要因数。要想保证灌浆的质量，施工队伍必须严格按照相关规范或规程去施工，并具有对灌浆施工过程进行全面监测的手段和能力。据统计，江油99座小型水库进行过灌浆防渗处理。由于个别施工队伍自身素质不高，业务技术能力不强，加之监理监管不到位，造成部分水库灌浆防渗效果耐久性差，向阳水库、东安柏林水库等水库，施工单位没有严格按照规范施工，灌浆后又出现新的渗漏。

4.2 帷幕灌浆

20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。江油在“5.12”地震灾后99座小型水库防渗加固中，有一些水库采用了帷幕灌浆。大坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程，帷幕顶部与坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对大坝的扬压力。帷幕灌浆施工工艺简单，但施工时制浆、造孔、注浆等掌握不好，灌浆效果也会事倍功半。浆液效果好坏直接影响灌浆效果和堵水效果的好坏；控制好注浆压力和浆液扩散半径，才能保证帷幕效果；造孔操作不当易发生灌浆孔斜，加剧孔内坍塌，甚至造成卡钻、埋钻现象。

5 结语

水库大坝安全监测是水库大坝安全管理的重要组成部分，小型水库安全监测是水库大坝安全监测工作中的薄弱环节，是影响小型水库安全运行的突出因素。江油186座小型水库中，安全监测系统缺失严重。建立小型水库大坝安全监测系统，收集、整理水库运行资料，是掌握水库大坝安全性态的重要手段，是科学调度、安全运行的前提，意义深远。小型水库除险加固过程中，应设置观测设施。水库运行管理中，管理单位应按技术规范，并根据仪器、检查项目、工程特性，制定监测方案和检查制度。水库管理单位应根据制度要求进行巡查和监测，及时整理各监测项目的原始数据，确保数据准确、完整。江油在小型水库防渗处理技术运用中形式单一，复合土工膜防渗技术、高喷灌浆及机械造槽防渗等新技术值得推广。

参考文献：

[1] 马文涛，李海鸥，杨主恩，等.汶川MS8.0地震对四川省水电水利工程场地安全性评价结果的检验[J].地震地质，2008，（3）.

[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.

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