中小型水库大坝坝体防渗应用技术

唐立斌

【摘要】文章首先通过对中小型水库存在的主要安全问题进行了阐述，接着对水库大坝防渗加固技术类型、原理及适用范围进行了细致的分析，最后重点探讨了水库大坝防渗加固施工技术。

【关键词】水库大坝；防渗技术；加固措施；施工

一、前言

随着社会经济的发展，水利工程建设项目增多，水利工程质量也越发重要，大坝是水库最为主要的建筑物，水库大坝的防渗加固是其安全管理工作的重点，它不仅关系到水库的安全稳定运行，也关系到人民群众的生命财产安全。因此，本文就中小型水库大坝坝体防渗应用技术进行探讨。

二、中小型水库存在的主要安全问题

2013年，水利部印发《关于加强水库大坝安全监测工作的通知》，从国家层面开始关注水库大坝的安全工作，通知中明确表示，中小型水库的坝体安全监测是各级水利主管部门需要重点关注的领域。目前，我国中小型水库坝体主要存在以下问题，一是整体性差，受设计水平影响，中小型水库建设时期坝体断面不足，由于坝体没有采取抗滑措施，坝基处理存在问题，导致坝体不稳定，致使整个大坝存在整体位移或崩塌的危险；二是大坝建设质量差，裂缝、渗漏严重。中小型水库坝体以土石坝为主，受当时施工工艺和技术水平影响，土石坝的结构不稳定，坝体和基岩结合不严密，在结合层位置出现渗漏，或是在坝体出现纵向的整体缝隙，导致渗漏发生，裂缝和渗漏是最危险的大坝安全隐患之一，严重时甚至出现溃坝事故。三是白蚁危害，在我国南方地区，中小型土石坝水库的白蚁危害分布广泛，土白蚁对水利工程的危害在我国历史悠久，"巨型堤坝，溃于蚁穴"的历史记载资料有力的证明并提醒着白蚁对坝体和堤防工程的危害程度。四是管理维护不到位。管理问题也是目前中小型水库面临的主要安全问题之一。中小型水库的安全责任主体模糊，缺乏定期科学的安全监测，同时，没有针对性的维护和管理，资金的投入不到位，致使大量分散在偏远地区的中小型水库长期处于带病运行状态，安全隐患明显。

三、水库大坝防渗加固技术类型、原理及适用范围

1、大坝加固

大坝加固的主要目的，一是提高抗洪的标准，二是解决坝体结构存在的问题，如解决渗漏、滑坡及裂缝等问题。对于第一种情况主要采取加高加宽的处理措施，后面一种情况采取具体的治理措施如下几点：

不加宽情况下的加高，这在水利行业俗称"戴帽"。在坝顶上直接加高，加高高度一般在2m以内，迎水面利用防浪墙直接加高，背水面上部陡一些，并且与上游坝面衔接。

大坝培厚加高。当加高较高（超过3m）时，或者坝体结构较差有必要培厚时采取该措施。一般在背水面培厚，以满足稳定渗流的要求，采用的材料多是风化料、砾砂石等透水好的材料。少数情况下从迎水面培厚，采用粘土、壤土等渗透系数较低的材料。

2、大坝防渗

大坝防渗的原则是"上堵下排"，上堵即水平防渗和垂直防渗，下排就是在大坝背水坡脚开挖导渗沟、减压井及盖重压渗等。水平防渗是指在大坝上游填筑粘土铺盖或者利用天然铺盖，并结合下游排水减压导渗的一种防渗做法。垂直防渗是在垂直坝体断面方向所采取的防渗措施，如劈裂灌浆、粘土或水泥防渗墙等。

水平防渗的优点是就地取材、造价低、施工简便、工期较短，也不需要特殊的施工机具，但一般要放空水库，而且渗流量较大，下游要采取排水减压措施。垂直防渗可以比较彻底地解决土石坝的渗漏问题，但是施工技术要求较高，还需要专门的机具设备等。选择垂直防渗，还是水平防渗，或者两者结合，需要结合水库的实际情况，经过方案的技术经济方面的比选，确定合理的优化方案。

四、水库大坝防渗加固施工技术

1、帷幕灌浆施工技术

帷幕灌浆施工技术是指当大坝的砂砾地基或岩基存在着漏水孔隙、裂隙时，通过往里面灌注浆液来形成一个阻水带，从而达到防渗加固目的一种施工技术。

施工时，通常要布置主、副两排灌浆孔，主排孔布置在坝的轴线上，孔距控制在3～4m的范围内；副排孔则布置在坝轴线的上游，与轴线相距1.5m，孔距也要控制在3～4m范围内，并且主排孔和副排孔之间必须呈相互交错状态。为了提高防渗效果，帷幕的顶部要与坝体或混凝土闸底板直接连接；当基岩不漏水时，帷幕的底部只需要深入到漏水部位以下1～2米的深度，当基岩漏水时，则帷幕的底部必须深入到不透水岩层以下1～2米的深度。

2、劈裂灌浆施工技术

劈裂灌浆施工技术的原理：按照坝体中的应力分布规律，通过对浆液施加一定的压力，使坝体从轴线方向劈裂，并进行相应泥浆的灌注，从而得到一道连续的防渗体。劈裂灌浆施工一方面可以将漏水的裂缝或孔洞堵塞住，同时提高浆脉两边3～5米范围内的土体密实度，使坝体的防滲性能大为提高；另一方面，又能够将坝体的内应力进行重新分布，提高了坝体的抗变形能力，使坝体的稳定性得到了加固。

劈裂灌浆的灌浆孔分为主排孔和副排孔，主排孔位置位于坝体的轴线上，而副排孔则位于轴线的上游、距轴线1.5m的地方，主、副排孔通常都是以相互交错的形式进行排列，并且主、副孔的孔距都要控制在3～5m的范围内。劈裂灌浆的造孔深度必须超过渗漏部位深度2～3米，泥墙的厚度一般控制在50～200mm的范围内。出于对劈裂灌浆施工成本的考虑，对于一般的孔洞或局部裂缝，只需分别在出现孔洞、裂缝的部位进行局部的劈裂灌浆施工即可；对于施工质量较差的坝体，经常会出现全线贯通的横裂缝，在这种情况下，必须对坝体实行全线的劈裂灌浆施工。

在水库大坝的防渗加固施工中，劈裂灌浆施工技术主要用来对坝体部位进行防渗加固，主要适用于土质较差或碾压密实度较差的水库土坝中。如：土坝由于坝体内部出现软弱层或渗漏通道而造成的流土、管涌现象；土坝由于分期施工而造成的透水层或软弱带；土坝的坝体跟涵管、闸板接合不够密实而出现空隙的现象。

3、高压喷射灌浆施工技术

高压喷射灌浆施工技术原理：通过工程钻机钻孔到一定的深度后，利用高压泥浆泵把浆液经过钻杆上的喷嘴喷射到钻孔周围的土体上，在喷射浆液的同时，钻杆以一定的速度旋转并提升，被喷射土体的结构在一定范围内遭到破坏，并与浆液混合固化，从而得到具有一定抗冲刷能力和防渗性能的壁状固结体。

高压喷射灌浆施工技术的特点是施工设备简单、效率高、成本低、效果好。缺点是对土体颗粒的大小要求较高，如果粒径超过200mm则比较容易出现漏喷现象，从而影响到施工效果。

高压噴射灌浆施工技术按喷射方式可分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射。在水库大坝工程中，高压喷射灌浆施工技术主要用来对地基部位进行防渗加固：旋转喷射主要用来对地基进行加固，而定向喷射和摆喷射则用来提高地基的防渗性能。

4、防渗墙施工技术

（一）、普通混凝土防渗墙施工技术

普通混凝土防渗墙施工技术主要是通过钻机对坝体或透水地基进行挖孔成槽，并进行泥浆固壁，然后再往孔槽内浇筑相应的混凝土浆液，待其凝结固化后，就形成了一道连续的混凝土防渗墙体，从而达到防渗的目的[2]。在水库大坝的防渗加固施工中，普通混凝土防渗墙对坝体材料的适用范围较广，既能够进行坝基的防渗，也能够对坝体、坝基进行整体防渗，是水库大坝防渗加固中比较常用的一种施工技术。

普通混凝土防渗墙施工技术的特点：施工噪声小，对环境的污染也小；对土层的适用范围比较广泛，能够适应包括软土层、花岗岩层、漂石层在内的各种复杂的土层；防渗墙的厚度、深度的应用范围较大；防渗墙的连续性较好，防渗性能较高；缺点是工程造价较高。

（二）、塑性混凝土防渗墙施工技术

跟普通混凝土防渗墙施工技术相比，塑性混凝土防渗墙施工技术所用的塑性混凝土中水泥量比较少，因为其中有一部分水泥被粘土或膨润土所代替，从而节约了水泥的用量。而且，跟普通混凝土防渗墙相比，塑性混凝土防渗墙对土体的适用范围更广泛、施工技术更成熟、防渗性能更好。

塑性混凝土防渗墙施工技术的特点：施工成本低、质量可靠、防渗性和耐久性较好，并且对周围土体有较强的适应性，在水库土石坝工程的防渗加固施工中得到了广泛的应用。

（三）、自凝灰浆防渗墙施工技术

自凝灰浆防渗墙施工技术是由塑性混凝土防渗墙施工技术发展而来的，两者的主要区别在于：自凝灰浆防渗墙施工技术的浇筑浆液是"自凝灰浆"。"自凝灰浆"是通过在水泥、膨润土中掺进少量的缓凝剂来制成的，它不仅是浇筑的浆液，同时也是槽孔的固壁泥浆，在自行凝固后能够对墙体起到防渗补强的目的。

5、垂直铺塑施工技术

垂直铺塑施工技术使用挖槽机顺着水库大坝的走向进行挖掘，从而形成一道垂直、连续的槽孔，在挖掘槽孔的同时进行泥浆固壁，待槽孔挖掘完成后，再进行土工膜的铺设，最后再往槽孔内回填粘土浆。槽孔的深度通常控制在15m以内，槽宽则控制在150～300mm的范围内。

五、结束语

综上所述，在水库的运行过程中，防渗加固是水利工程中重要的维护手段，我们应针对大坝病害的实际情况，因地制宜，采取最合适的防渗加固施工技术进行处理，从而使水库大坝能够安全稳定的运行。

参考文献：

[1]卓廷召.对水库大坝防渗加固技术的探讨[J].沿海企业与科技，2014

[2]罗林.刍议水库大坝混凝土加固及防渗技术[J].城市建设，2014