水利工程大坝防渗措施研究

2016-03-12石艺锦重庆市水利电力建筑勘测设计研究院

河南水利与南水北调 2016年5期

□郑　颖　□石艺锦（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院）

水利工程大坝防渗措施研究

□郑颖□石艺锦（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院）

摘要：水利工程在区域经济发展，特别是人们生产生活中发挥着重要作用，但是水利工程在服役一段时间后，工程大坝由于水流冲击、材料质量差等原因，可能出现渗漏问题，影响工程使用的效果。对水利工程大坝进行防渗处理，确保灌区正常用水，成为管理部门需要面对的工作之一。文章结合某水利工程现状，分析了水利工程大坝常用的防渗措施，为防渗处理提供参考与借鉴。

关键词：水利工程；大坝；渗漏；防渗处理；研究

0前言

随着经济社会的发展，水利工程建设项目越来越多，在区域经济发展和人们生产生活中发挥了重要的作用。而对于水利工程来说，大坝防渗加固处理一直是重要环节之一［1］。明确堤坝工程出险种类、施工方案，对防渗加固有指导作用。文章根据某水利工程实际案例对水利工程大坝防渗措施进行了综合探究，为大坝防渗处理提供参考与借鉴。

1某水利工程简介

大坝采用碾压混凝土重力坝，坝顶高程1294.50 m，最低建基面高程1237.50 m，最大坝高57.00 m，最大坝底宽50.50 m，坝轴线长110.50 m，坝顶宽6.00 m。坝体分为河床溢流坝段和左右岸非溢流坝段。溢流坝段布置于河床段，长27.00 m；左岸非溢流坝段长25.80 m；右岸非溢流坝段长57.70 m；放空兼生态放水建筑物布置于右岸非溢流坝段，为坝内埋管。

溢流坝位于河床中部，共1个坝段，长27.00 m，最低建基面高程为1237.50 m，最大底宽50.50 m，堰顶设3孔溢流表孔，孔口尺寸为6.00 m×6.50 m（b×h），中闸墩长19.50 m，厚为2.50 m，边墩长19.50 m，厚2.00 m，墩头、墩尾均采用半圆形。溢流坝堰型采用WES型实用堰，堰顶高程为1285.50 m，堰顶上游采用三段圆弧连接，圆弧半径分别为0.26 m ， 1.32 m， 3.30 m，溢流坝上游坝面为铅直面。堰顶下游采用幂曲线，曲线下游于1279.88 m高程处接1：0.85直线段，直线段末端与挑流鼻坎相接。挑流鼻坎反弧段半径R=9.50 m，反弧段最低点高程1249.02 m，鼻坎顶高程1250.00 m，鼻坎设计挑角25°。溢流表孔设计采用3孔弧形工作闸门控制泄水，闸墩顶部下游侧设液压油泵房。

左岸非溢流坝段长25.80 m，共1个坝段，最低建基面高程为1243.50 m，最大坝高51.00 m，坝顶宽6.00 m，上游坝面铅直，下游坝坡1290.50 m高程以上为铅直，1290.50 m高程以下坝坡为1：0.78。右岸非溢流坝段长57.70 m，共2个坝段，从左到右分别长30 m ， 27.70 m。最低建基面高程为1243.00 m，最大坝高51.50 m，坝顶宽6.00 m，坝体基本剖面与左岸非溢流坝段一致。

溢流坝段右侧非溢流坝段布设有一放空管兼生态放水管，进口中心线高程1269.00 m，由进口段、坝内埋管段、出口控制段组成，总长53.80 m，管径DN800，壁厚10 mm。放空管出口中心高程1250.00 m，末端分别设置一检修蝶阀和锥型工作阀。

坝顶高程1294.50 m，坝顶轴线长110.50 m，左、右岸非溢流坝段坝顶宽6.00 m，上下游侧设1.20 m高石材栏杆。溢流坝段闸墩顶部下游侧布置弧形闸门液压油泵房，上游侧布设一交通桥，桥面高程1294.50 m，桥面宽5.00 m，净跨6.00 m。交通桥采用C30钢筋混凝土T型梁板结构。

坝体上游防渗层采用C20W6F100的富胶凝二级配碾压混凝土，混凝土厚度为1.50～2.50 m。河床部位坝基基础垫层采用1.00 m厚的C15W4F50二级配常态混凝土，在岸坡部位基础垫层采用C15变态混凝土，垫层垂直厚度为1.00 m。下游坝面采用C15变态混凝土，厚度0.50 m。

在服役过程中，梨子坪水库堤坝不少地方均出现了渗漏问题，影响了水库的正常使用，需要给予防渗处理，以确保水库的正常使用。

2水利工程堤坝出险种类与防渗方案

2.1水利工程堤坝出险种类

水利工程堤坝出险有滑坡、渗漏、开裂等几种，主要以渗漏破坏为主。渗漏破坏表现在管涌、接触流土、集中渗漏和接触冲刷等。根据险情的不同，大坝渗漏破坏可分为3类：一是堤身出现险情，由于堤身物质组成不均匀、填筑物密实度不均匀，使用沙壤土、粉细砂等就可能出现渗漏；二是堤身与坝基接触发生险情，由于未能及时清理坝底导致出现险情；三是堤基产生险情，因为堤基存在透水性较强的砂层和沙壤土［2］。

2.2大坝防渗施工方案

常见的水利工程大坝防渗施工方案有3种：一是堤身防渗处理，可采用截渗墙、劈裂灌浆和锥探灌浆等防渗体；如果施工需要，则可加厚帮堤或重新填筑堤身；二是堤防截渗墙的使用，关键是要使用材质较好的材料，可降低工程造价，常用的深沉法、开槽法和挤压法等均可满足施工要求［3］。其中，深沉法造价最低，如墙深＜20 m，则适用性更好。三是对于粒径较大或砂卵砾石含量较高的地层，可使用冲击钻联合其他方式，提高防渗效果。

3水利工程大坝防渗加固措施及技术

3.1堤坝防渗处理措施

目前，水利工程大坝防渗通常采用灌浆或防渗墙应付渗漏或降低浸润线，用压重或防滑桩来提高抗滑稳定安全系数。滑坡处理复杂，最好的处理途径在于，降低坝体浸润线或提高土体强度［4］。

近年来，土工合成新材料不断出现，在大坝防渗加固处理中，复合土工膜、加筋材料和土工膜得到了广泛应用。而坝基渗漏处理，通常根据上游“铺、截、堵”的原则，下游遵循“导、减、排原则。其中，前一原则是指修建铺盖、防渗墙和帷幕灌浆，用以减少坝体的防渗量；后一种原则是指建设导渗反滤体、排水沟等来降低扬压力。

3.2大坝灌浆防渗方法

3.2.1劈裂式帷幕灌浆法

这种方法主要用于加固堤身，避免堤身出现渗漏。根据堤坝曲直不同，用浅孔轻便钻机或简单钻具，有两种布孔方式，一种是直线布孔方式，一种是梅花形布孔方式。沿堤坝轴线，距离堤顶1.50 m处钻孔，通常孔距设置3m［4］。而孔深，则按照堤身情况，用钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2 m。

灌浆应根据由上而下的原则，少灌多复；泥浆由稀到稠，根据循序渐进的原则灌注，并灵活掌握。这种灌浆处理，可避免出现滑坡、串浆和局部隆起等问题，确保灌注的泥浆可形成一道帷幕，提高堤身质量，避免出现渗漏。

3.2.2低压速凝式灌浆法

这种灌浆方法适用于高水位下抢险堵塞管涌，按照管涌所处位置的地质情况，是黏土层还是砂砾层，用30型钻机或50型钻机钻孔，并向孔内灌注水，然后用49 Pa慢慢向孔内加速灌入速凝剂水玻璃水泥浆［5］。而注入膨胀物，主要是为了增加管用内压力，降低内部水流速度，避免水泥随水流而出。

3.2.3高压填充式灌浆法

这种灌浆方法适用于堤基基础灌浆，也同样适用于堤身蚁穴、溶洞填充。在灌浆过程中，应使用50 m工程钻机在需灌堤段，将灌浆压力控制在127～166 kPa之间。套管下到填土层，确保堤身干燥性，而基础部分灌入水泥浆，逐步提升到土层，最后用黄泥浆封孔。

3.2.4灌浆加固，形成坚固的防渗体

这种方法适用于浆砌石重力坝。大坝上游面固结灌浆，用以堵塞缝隙与漏洞，通过加固补强来提升坝体的防渗性能，最终提”，升坝体的完整性和承载能力［6］。坝下游面追踪固结灌浆，适用于下游坝面漏水或溶蚀物出逸位置。而埋注浆管灌浆，用以堵塞漏水通道、坝体空洞和裂缝，加固坝体，提升坝面的稳定性和抗冲刷能力［7］。

3.3大坝防渗面板防裂方法

在施工过程中，大坝防渗面板施工，由于空气温度与湿度较高，浇筑结束后可能出现开裂情况，所以在施工过程中，注意事项包括以下几个方面：一是夏季施工，由于温度较高，不许高温时段开展浇筑作业；二是混凝土配置过程中，适当降低水灰比与坍塌度，严格控制混凝土搅拌时间；浇筑结束后，使用引气剂或减水剂清除混凝土中的水分；三是骨料不许在阳光下暴晒，并严格监测骨料温度，温度较高时给予降温处理；对运输车行隔热处理，避免运输过程中混凝土温度过快升高；四是对浇筑后混凝土行加盖处理，温度控制在24℃，严格控制混凝土稳定性［8］。