基于水库防渗加固技术措施浅析

吴彪

摘要：本文分析的防渗加固新技术基本上都是原有技术为了满足更快更经济的工程要求研究发展出来的改进技术。它们继承了原有技术的优势，并在经济性、可靠性以及施工效率方面得到显著改善。可以预料，随着更先进的施工机械的开发和投入使用、更有针对性的施工材料被陆续研制生产，土石坝防渗加固技术将得到进一步的改进和发展。

关键词：病险水库、防渗加固、技术措施

一、前言

我国已建设的水库大坝中，许多水库建设标准偏低、管理体制不健全、维修养护经费短缺、老化失修严重，相当一部分水库已达不到国家规定的防洪安全标准，需要进行加固处理。随着社会的发展，尤其是在提出建设节约型社会的目标之后，对病险水库除险加固技术的要求越来越高，不仅要求有良好的防渗效果，在经济性、工程安全性、施工速度等方面也提出了更高的要求。面对新的要求，原有的许多加固技术逐渐暴露出缺陷，为了解决这些问题，在这些已有技术的基础上，研究人员不断做出改进，提出了许多防渗加固的新技术。

二、当前病险水库防渗加固技术措施

对应不同类型的病害，应当根据实际情况选用合适的加固技术进行处理。一般处理防渗的原则是"上堵下排"。"上堵"是指在上游不使或少使来水渗入坝体或坝基；"下排"是指渗入坝体或坝基的水在下游通畅排出，但不带走坝体或坝基的土粒和不改变坝体或坝基的变形和强度。根据加固机理与加固位置的不同，分为坝前水平防渗技术，坝体垂直截渗技术和坝后减压排渗技术三类。坝前水平防渗一般采用水平铺盖，就是在坝基上设置一层透水性能差的材料作为铺盖，以此降低铺盖下卧冲积层内的渗透坡降，使其不超过冲积层的允许渗透坡降，达到维持地基渗透稳定的目的。由于采用水平防渗措施必须放空水库才能彻底进行，同时长期蓄水后的水库存在的淤积也会给水平防渗处理带来困难，因此坝前水平防渗措施采用的并不广泛。目前常用的有复合土工膜水平铺盖和弱透水黏性土水平铺盖。采取垂直防渗措施是为了切断坝体和坝基中的透水通道，减少渗流。一般会通过置换、填充、挤密及化学作用等手段在加固区域形成垂直的防渗帷幕或防渗墙，达到截水、阻水的目的。在采取工程措施时，一般多采用垂直防渗措施，这是因为采用这一措施，一般不需要放空水库。因此垂直防渗技术一直是使用最广泛，发展最快，技术类型最多的防渗加固技术。

三、加固技术的应用范围分析

因为水平防渗措施需要放空水库，在实际加固工程中，使用的比例很小。坝后减压排渗设施，多在工程兴建的时候随坝体主体工程一起修建。防渗加固工程中多采取的是垂直防渗措施。混凝土防渗墙技术施工条件要求宽，因此其适应性很广，可以适应复杂的工程地质条件。墙的两端与岸坡或岸边基岩相连接，底部可以根据要求嵌入基岩内一定深度，截渗效果明显。但是相对于其他技术，混凝土防渗墙施工速度较慢，成本较高；射水造孔浇筑混凝土防渗墙技术，由于它采用高速射流建造槽孔，代替了钻机造孔，提高了施工速度，降低了造价，但是这项技术的应用范围很局限，只能用于均质土砂地基；高压喷射灌浆技术主要用于坝下地基覆盖层、接触带等的防渗，也是一种适用性很强的加固技术，可以在大块径、堆石体等地质条件建造防渗墙，由于它与混凝土防渗墙技术不同，不需要开挖槽孔就可以在一定深度建墙，因此大大降低了高坝地基加固的成本，同时缩短了工期；劈裂帷幕灌浆技术适用于土坝、土堤及某些地质条件下的地基防渗加固，能形成垂直连续的防渗帷幕，还能解决坝体主要部位的变形稳定，质量可靠，施工速度快，成本低。

四、防渗加固的新技术

振动沉模技术是为适应中小型水库防渗加固的需要，以振冲桩设备与模板成墙为依据发展起来的。它的振动体系具有很高的质量和速度，可以产生强大的冲击动量，工作时振动体系做竖向往复振动将空腹钢模板迅速沉入地层，之后向空腹内注满浆液，边振动边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕。该项新技术主要用于粉土、黏性土、淤泥质土及砂土地层中建造混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m左右，厚度可达20cm。振动沉模板墙新技术在堤坝、堤基内建造垂直连续混凝土防渗墙具有以下主要优点：（1）建造的混凝土防渗板墙垂直连续、墙面平整、无接缝、缩板、断板和纵横向开叉等缺陷，墙体完整性良好；（2）板墙薄，由于墙体抗渗坡降大，墙体薄即可以满足防渗要求，且建造的墙体厚度均匀；（3）墙体抗压强度、抗渗坡降、渗透系数等物理力学指标均可满足设计要求。其不足之处是对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。

目前，造墙深度尚不能超过20m。往复式高压喷射灌浆技术是在高压喷射灌浆技术的基础上发展起来的，该项技术利用搅拌桩设备为载体，将高压喷射技术原理移植在搅拌桩上，在钻喷一体机的钻具上加高压喷射嘴，在自上而下钻进时，利用高压水或其他液体介质进行旋喷对地层喷射扰动，钻喷至设计深度后，提升钻喷一体机喷嘴，自下而上用高压水泥浆或水、气进行二次喷射，形成防渗帷幕。与传统高压喷射灌浆技术比较起来，往复式高压喷射灌浆技术具有明显的技术优势：（1）简化了施工程序。往复式高喷台车既能钻孔，又能同时高喷灌浆，做到一机两用，减少了施工工序，避免了常规钻机、高喷台车双机施工的干扰。（2）提高防渗效果。与常规高喷比较，往复式高喷在钻进时增加了一次喷射，提升时提高了高喷的工效。（3）提高施工质量。在钻进时，一次旋喷和提升时的二次摆喷是重叠的，一次旋喷体使喷嘴附近墙体最薄处得到了加强。（4）扩大了地层适用范围。钻孔和喷浆在钻进和提升中一次完成，解决了常规高喷在砂、砂砾石、淤泥等地层成孔难的问题。（5）局限性。对密实度高且厚度超过15m的漂卵石层和块石地层造孔困难。该技术可广泛用于江河、湖泊、水库堤坝建造垂直防渗墙工程和桥梁基础、路基加固、基坑止水等防渗加固工程。其主要使用范围为砂、砂性土、淤泥质土、沙砾石层的堤防和基础防渗加固处理，深度可大于45m。復合土工膜在中、低土坝得到广泛的应用，但在高坝上应用很少，也无规范要求。

复合土工膜用于高坝防渗：（1）比一般中、低土坝的质量和技术要求有很大的不同，须对复合土工膜的材料的选择，幅间连接的形成、周边封闭的形式、铺设、粘贴的方法，以及复合土工膜保护，都需要经过计算分析与试验研究来解决。复合土工膜上面的护坡要作抗滑稳定分析，护坡可用现浇混凝土、混凝土预制板、干砌块石。托底灌浆技术；

（2）是一项用于大孔隙介质的充填灌浆新技术，可以用来构成一种悬挂式的水平帷幕。在遇到深厚层大孔隙介质时，只需要在有限厚度内进行灌浆加固，与传统的灌浆技术相比，托底灌浆可以很好地控制浆液向底部扩散流失的问题，减少浆液的消耗，降低工程造价，达到良好的基础加固效果。托底灌浆技术利用阻流与扩散的原理，分为两步。首先采用稠浆和砂砾料进行阻流止漏托底。稠浆与砂砾石阻力大，扩散半径小，能在有限的深度内，将通往底部的大孔隙通道堵塞，形成托底帷幕。其次，当托底帷幕稳定后，使用标准浆液进行加压扩散固结灌浆，附加灌浆压力使浆液水平扩散，形成稳定持力层。

五、结语

目前我国病险水库防渗加固技术的不断发展，从最开始的黏土防渗齿墙到混凝土防渗墙、劈裂灌浆、高压喷射灌浆以及土工合成材料防渗技术再到本文介绍的几种新技术，不管是施工机具的研制、施工方法的改进还是施工材料的研究，防渗技术一直在向着更快速更经济更适合工程条件的方向发展。