关于中小型水库堤防除险加固的分析

2015-04-04罗永明南昌蓝水工程监理有限责任公司

河南水利与南水北调 2015年24期

□罗永明（南昌蓝水工程监理有限责任公司）

0 引言

南昌某小Ⅱ型水库主要发挥着农业灌溉的功能。该水库集雨面积0.55km2，坝型为均匀土质坝，大坝的高度为14m，总库容量为38万m3。水库的涵洞属于砌石型，溢洪道底部的宽度为3m，可以达到泄洪量10.50m3/s。该水库为20世纪80年代所建，由于持续使用，加之维护不当，导致堤坝的防洪能力和农业灌溉能力都有所下降。近期技术人员对坝基地质状况进行了勘察，诸多工程质量问题显露出来，已经成为病险水库。

1 水库堤防存在的问题

1.1 水库堤防裂缝

在对水库的堤防进行勘察中，发现堤防裂缝随处可见，包括龟裂缝、横向裂缝和纵向裂缝。

1.1.1 龟裂缝

龟裂缝是水库堤防的常见裂缝，在堤坝的顶端和坡面上居多，表现为均匀的缝隙纵横交错。当水库泄洪之后，如果上游有防渗漏铺盖，其表面上就会出现这种裂缝。龟裂缝产生的原因是堤坝施工时，填土比较湿，当土变干之后，就会出现龟裂缝。南昌一年四季气候湿润，在填土的时候如果土质不够干燥，就会导致堤坝上出现这种龟裂缝。

1.1.2 横向裂缝

在堤坝上所出现的与坝轴线呈垂直状态的裂缝，即为横向裂缝。横向裂缝也有可能是斜交裂缝，可以深入到堤坝体内。缝隙往往上面比较宽，可以达到十几厘米；下面相对狭窄，往往只有几厘米。缝隙的深处浅则几米，深可以达到十几米。横向裂缝主要是由于坝基出现了沉陷而产生的。

1.1.3 纵向裂缝

堤坝上出现的与坝轴线呈平行状态的裂缝，即为纵向裂缝。如果堤坝的坝基出现不均匀沉陷，或者出现滑坡等地质灾害，就容易产生纵向裂缝。对于不同因素所引起的裂缝，所采取的补救措施也有所不同，因此，在对裂缝进行修复的过程中，要对纵向裂缝产生的原因进行分析。

如果堤坝坝面产生的纵向裂缝是由于坝基沉降所引起的，裂缝会垂直于坝面，并向坝体的深处延伸。裂缝的深度短则几米，长的可以达到十几米；裂缝的宽度为几毫米，也有可能达到十几米；裂缝的长度，短则几米，长的可以达到几百米。

如果纵向裂缝为弧形，则是由于滑坡引起的。当坝体的裂缝向内部逐渐延伸，会向上游或者下游弯曲，而且随着缝隙的深入，缝隙的发展速度会更快。当坝体出现裂缝，在坝基上以及坝面上都会出现隆起，以椭圆形居多，也有呈带状的。

1.2 水坝堤防渗漏

水坝堤防渗漏属于一种水量漏失现象。为了避免水体外渗，水库会设计有堤防保护区或者库盆以用于水库容水。但是，如果水坝出现渗漏，就会导致水体向指定的位置之外渗出。如果渗漏量比较大，水库的功能效益就会下降。水坝堤防出现渗漏，并不是一朝一夕就能够造成的，而是循序渐进的结果。水坝堤防渗漏所造成的危害是非常大的。通常渗流结构面都会具备一定的强度，随着渗漏问题的出现，就会导致结构面软化，与其相邻的坝基就会面临更大的压力。建筑物的地基会因被水浸没而失去稳定性，水库下游的水位会有所提升，很容易出现水坝的坝体滑坡而威胁到附近的农田。

水坝堤防渗漏分为坝基渗漏和坝体渗漏。坝基渗漏是由于坝基的强度不够而导致透水岩土带出现了渗水现象。坝基的防渗漏处理情况直接关乎到堤坝的运行安全。在坝基施工中，如果没有通过勘察对地质状况有所深入了解，就不会采取必要的技术措施。当堤坝投入运营后，渗漏的隐患就会暴露出来。坝体渗漏是坝身出现了渗水现象而导致大量的水流失。堤坝施工所使用的材料具有一定的渗水性，如果在土料填筑的过程中没有夯实，就会使材料的渗水能力增加。若不采取必要的技术措施，就会导致塌坑现象，严重威胁到堤坝运营的稳定性。

2 水库堤防的除险加固措施

2.1 水库堤防防渗漏技术处理

2.1.1 采用混凝土防渗墙技术

在堤防施工中，混凝土防渗墙技术是常见的防渗漏技术。该技术在施工应用时具有严格的要求，特别是在造孔中，很难控制好垂直度。通常水库所建之处地质环境复杂，如果出现渗漏问题，就会影响到坝体的安全性。特别是对自然发育的溶洞，如果在钻孔灌浆的过程中没有将孔内清理干净，就会因孔内杂物而影响到水泥浆与墙面的粘合力。此外，还要针对墙底淤积厚度超过规定指标、接头部分没有刷洗干净等问题妥善处理，否则，就会导致接头处出现严重的渗水。一旦出现洪涝灾害，就会破坏堤坝稳定性。因此，一定要确保混凝土防渗墙质量。

2.1.2 采用土工膜防渗处理技术

土工膜防渗处理技术目前已经被广泛使用。该技术从应用情况来看，主要用于人工湖建设、水渠、对已经存在故障的水库进行加固。如果由于施工不当而导致施工材料功能没有得以发挥，就可以应用土工膜防渗处理技术。进行现场检测对堤防的一系列质量问题以明确之后，制定修复措施。在该技术的具体实施中，首先是将堤防的基础面挖开，将准备好的土工膜铺好，然后使用焊接技术将接缝焊接牢固。施工完成后要接受检查，合格后才能够投入使用。

2.2 采用帷幕灌浆防渗漏技术

帷幕的作用是为了防止地下水渗透到坝基当中而导致坝基沉降。进行帷幕灌浆施工时，首先要确定孔位，然后对帷幕灌浆的孔轴线进行测量，要确保测量数据的准确。防渗墙轴线上所设置的灌浆孔，直径为1.50m。孔的位置出现偏差是不可避免的，但一定要限制在8cm范围内。孔的深度要能够越过帷幕灌浆的底线。如果孔径为0.90m，则需要采用硬质的钻头。在钻进的过程中，还要以水为冲洗介质。当钻孔施工完成后，就要对孔内进行清理，用水清洗。要确保灌浆质量合格，要求孔内要干净，不能够有超过17cm的沉淀物。如果在对孔内清洗的过程中，有裂缝存在，还要冲洗裂缝，且冲洗时间不能够<0.50h。在灌浆之前要进行压水试验，要求压水的压力不可以超过灌浆的压力，但是压水超过25min，就要将其压力调整到灌浆压力的75%。为了能够更好地测算出水流情况，要求最小读数和最大读数之间的差距以最终读数值为基准，不可以超过最终读数值的10%。连续4次做压水试验，如果每分钟流量都局限于0.50l以内，压水试验即可完成。进入到灌浆环节，要自上而下分段进行。将每一段灌浆的长度确定为4.50～5.50m，处于岩石中，接触段长2m。按照行业规定标注设定灌浆的压力。当灌浆时注入率超过1l/min的时候，就要保持这个灌浆速度坚持1h。当灌浆结束，就进入到封孔阶段。封孔所采用的是全孔压力封孔法。将水泥按照1：0.50的比例搅拌完毕，将浆液打进孔内。对已经灌浆完成的孔口，则需要用粘土球将孔口封闭严实。

2.3 采用人工合成材料对水库堤防进行加固

工业经济的兴起，各种合成纤维被研制出来，并在应用领域广泛使用，包括聚乙烯、聚氯乙烯纤维等，以其性能上的优越性而被接受。土工合成材料是新的建筑材料，虽然较晚应用，但发展迅速。人工合成材料中，包括土工织物、土工格栅、土工膜、土工席垫、土工格室等，经过人工组合后，成为用途更为广泛的新型材料。水库堤防的加固施工中采用这种人工合成材料，可以有效防止堤防渗水现象发生[6]。