水库坝体防渗帷幕灌浆加固及效果分析

梁峰

摘 要：水库坝体渗漏直接危及整个水库的安全以及下游人民群众的生命财产安全，采用合适的技术和施工工艺对坝体渗漏进行修补加固是非常重要的。该文主要介绍了水库坝体渗漏的原因和危害，并详细阐述和论证了采用帷幕灌浆加固技术进行坝体防渗加固工作的可行性和优势。

关键词：坝体 防渗 帷幕灌浆

中图分类号：P343.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0087-01

我国有各种不同规模的水库约八万余座，其中大型水库约350座，中型水库约2500座，小型水库约8万座。受当时水库的建设技术水平和施工工艺，以及后期水库缺乏养护，加之地方配套资金不足等因素影响，大量的水库处于带病工作状态，病险水库的数量居高不下，给水库的管理以及水库中下游的人民群众的生命财产安全带来了严重影响，因此，研究水库坝体的安全加固技术，对提升水库的安全性，保证水库的安全运行管理工作具有重要意义。

1 水库坝体渗漏的原因及危害分析

1.1 水库坝体渗漏事故发生的原因

水库坝体的渗漏按照发生的位置一般分为三种情况，坝体渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏。水库出现坝体渗漏的原因主要有以下几个方面，首先，筑坝材料质量不过关，筑坝用土透水性太大，为做除湿处理，同时，土料的颗粒太大，未做充分的碾磨压碎处理，或是土料中掺杂了太多石块、土粒、杂物，使得夯实不能充分紧密；其次是筑坝的工艺技术差，在筑坝过程中铺土过厚，使碾压或夯实不密或分层回填时结合面少压、漏压造成层面不密实等引起坝体渗漏；第三是坝体的填筑面过窄，导致坝身单薄，坝体内次的水体受压力影响，渗径过短，从而发生坝身的水体渗漏事故；四是坝内涵管漏水事故。坝内涵管外壁填土质量差，夯压不密实、涵管未做截水环，引起沿管壁的纵向渗漏。五是白蚁、老鼠等动物破坏。在坝体修筑过程中以及修筑后的维护管养过程中，容易出现白蚁和老鼠在坝体筑巢、打洞，导致坝体出现贯穿洞，从而出现渗漏的情况。

1.2 水库坝体渗漏事故危害分析

水库坝体渗漏的危害主要体现在三个方面，一是浪费水资源。蓄水、调度调节水资源、防洪灌溉是水库修筑的重要目的。水库渗漏导致大量水资源浪费，使得水库的作用下降，影响水库下游的农业生产经营活动和人们的生活。特别是平原地区，水库渗漏会进一步加大水资源的紧缺度，使得水库的工程效益大打折扣。二是影响坝基的稳定。随着水库蓄水量的加大，水库大坝内外的水头差不断加大，使得坝基处的渗透压力增大，当渗透力超过坝体土体抗渗强度时，就会导致坝体的整体或部分发生位移，从事影响坝体的稳定性，严重时甚至出现溃坝或坝体整体倒塌事故，给下游群众生命财产安全造成严重影响。三是造成库外浸没和土壤的盐碱化。如果水库存在较大的渗漏量，随着库水位的上升，库周地下水位和土层中的毛细管水也随之升高，就会导致水库周围浸没、湿陷等现象产生，甚至出现沼泽化、盐渍化等现象。

2 水库坝体防渗帷幕灌浆加固及效果分析

2.1 水库坝体防渗帷幕灌浆加固技术分析

按照《帷幕灌浆施工技术规范》的定义，帷幕灌浆是指用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成阻水带，以减少渗流量或降低扬压力的灌浆技术。在工程实践中，一般选用水泥浆材和化学浆材两种材料作为主要灌浆材料，具体选用两种中的哪种取决于灌浆的目的、岩土条件、工程性质、施工技术及造价高低等因素。水泥浆材一般具有很高的固结强度、且施工工艺简单已操作，具有良好的耐久性好、成本控制相对容易；化学浆液的可注性好，适合细小裂缝和深层裂缝的修补，缺点是强度和耐久性均较差，且会造成环境污染，造价高。 同时，除主要灌浆材料外的辅材、温度、时间等因素也决定了浆液的具体特性和适用范围。当前，在水工建筑物的灌浆加固防渗过程中，选择采用较稠浆液和使用增塑剂及高效减水剂已成为一种主流选择。

除材料和环境因素外，影响灌浆效果的因素还有材料的可灌性、浆液的流变性等因素。在特殊的地质条件下，防渗帷幕灌浆还呈现出一定的特点，如灌注材料量多、防渗帷幕深、防渗帷幕轴线长、帷幕灌浆工程量大、施工相对复杂、灌浆帷幕造价较高等特点。

以岩溶地貌为例，在复杂的地质条件下，水库坝体的防渗帷幕灌浆主要技术工艺包含以下几个方面：首先是灌浆方法的选择，应采用逐渐加密法分层次实施。常规施工方法是采用孔口封闭自下而上分段灌浆法，既能够保证进度，同时又能够保证质量；其次是布设灌浆平垌，以便于灌浆作业和钻孔，同时，保证灌浆过程安全可靠；第三是灌浆段长的选择，在坝体相对稳定，渗漏点较少的区域，一般5 m到6 m为宜，在渗漏严重，渗点密集的区域，一般灌浆段长在2 m左右；第四是灌浆压力的选择，一般根据渗漏发生的位置深度确定，钻孔深时，需要加大压力，使得浆液和填充物充分结合；同时，要注意合理的分配压力变化，避免过大压力导致的人为裂隙和渗漏点发生。因此，选择灌浆压力值应自下考虑，既不要因为压力过小而降低灌浆效果，也不要因压力过大而破坏岩石。一般在靠近地表的地方宜采用较低的压力，深部的岩石可采用较高的压力。

2.2 水库坝体防渗帷幕灌浆加固效果分析

通过选择合适的灌浆材料，使用科学的施工工艺，会有效提升水库坝体的防渗水平，使得坝体内部的渗漏缝隙和通道得到科学的填充，保证了坝体的整体的稳定性，同时，对坝基的防滑、抗震等能力的提升有很好的促进。通过防渗帷幕灌浆技术的使用，大量的土坝和混凝土重力坝由于施工过程中造成的技术缺陷得到了很好的弥补，提升和改善了水工建筑的整体安全性，为水库的安全稳定运行提供了有力的技术保证。我国从20世纪40年代开始防渗帷幕灌浆技术的研究工作，目前，处在水库坝体防渗工程中应用外，矿山开采、堤防加固等工程中，该技术也得到了广泛的应用。

3 结语

水库坝体的安全直接关系到整个水工建筑的安全，同时影响水工建筑的整体效益的发挥。渗漏是水库坝体较为常见且安全影响系数较高的一项指标和因素，围绕该课题的研究成果丰富。该文在分析水库坝体渗漏的原因和危害的基础上，结合特殊地质条件水库坝体防渗帷幕灌浆加固的工艺技术分析，为我国大中型水库的坝体安全加固工作提供了很好的借鉴和参考，对指导水库渗漏加固出险工作具有重要的理论和现实意义。

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