水库大坝防渗灌浆处理技术研究

【摘要】水库作为水利工程的重要组成部分，在灌溉、防洪防旱以及居民用水的各个方面都发挥着巨大作用，随着水库工程的不断增多，水库大坝的渗漏问题也更加受到关注。大坝是水库的主要结构，一旦大坝出现渗水、漏水的问题，不仅会影响整个水库的正常运行，而且还会带来很大的安全隐患，因此水库大坝防渗一直是水库工程施工的重点、难点。本文以防渗灌浆技术为主要研究内容，将其在水库大坝防渗施工中的应用进行几点分析。

【关键词】水库大坝；防渗灌浆；加固

引言

水库大坝的防渗施工是水库施工的核心环节之一，只有保障大坝的稳固、不渗水，水库的作用才能够真正得以发挥，而防渗灌浆处理技术是现阶段在我国水库大坝施工中应用极为普遍，效果也十分显著，不仅可以提升大坝的整体性能，有效防止了渗水、漏水以及开裂等问题，还有效提升了大坝的稳定性，同时这种技术的经济成本较低，在人口众多、用水紧迫、水库工程建设压力日益增加的中国，显得尤为适用。

1、水库大坝灌浆防渗加固技术综述

为了能够有效防止渗漏所带来的巨大经济损失以及渗透所带来的破坏作用，水库大坝防渗处理一直都是不可缺少的重要施工环节，水库作为重要的水利工程项目，其安全问题与周围居安慰以及国家利益紧密相连，一旦发生漏水，水资源必然会遭到浪费，如果问题严重，不仅是经济损失，而且周边人民的生命安全，都会受到威胁。采用灌浆防渗加固处理技术，可以有效解决大坝渗水的问题，保障水库系统的正常运行。灌浆防渗加固最近几年在我国的应用已经十分普遍，相较于其他施工技术来说，灌浆技术在施工理论以及施工方法上都已经进入了成熟阶段。目前在我国水库大坝施工中常见的几种技术如下：

1.1 劈裂帷幕灌浆技术

这种技术是借助应力的分布规律以及泥浆灌注的压力进行施工的，灌浆孔的布置要沿着大坝轴线，采用这种施工技术可以有效避免大坝沿着轴线的方向开裂，同时还有效的解决了土坝坝体的渗透问题，提升了土坝的稳定性，值得一提的是，这项技术在我国首创，经过多年的应用与完善，其技术优势更加明显。首先，它充实了大坝结构中的裂缝以及空洞，有效修复了坝体，恢复了坝体完整，减少了渗透现象。其次，通过固结压力，小主应力增加，大主应力不变的原理，大大降低了剪应力，增加了抗剪强度，提升了整个坝体的稳定性。最后，有效克服了坝体内部的管涌，冲刷以及拉应力。

1.2 高压喷射灌浆防渗技术

高压喷射灌浆防渗技术是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的。其原理是利用射流作用切割搅动地层，改变原地层的结构和组织，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。

1.3 振动沉模防渗板墙技术

振动沉模防渗板墙技术的动力设备是振动锤，在其两根轴上各装有偏心块，动机带动偏心块产生偏心力.当两轴相向同速运转，横向偏心力抵消，竖向激振力相加，动体系产生垂直往复高频率振动.

振动体系具有很高的质量和速度，产生强大的冲击动量，将空腹模板迅速沉入地层。模板的沉入速度与振锤的功率大小、振动体系的质量和土层的性质有关。

2、防渗灌浆处理技术在水库大坝施工中的实际应用

基于以上分析，我们可以看到水库大坝渗漏的影响因素很多，为了能够保障水库的综合效益的发挥以及下游居民的生命财产安全，全面落实水库防渗是非常必要的，下面根据具体案例进行分析。

2.1 案例概述

工程位于某市区南山北侧，工程分为主坝一座、副坝三座、输水涵一宗、溢洪道一宗。该工程的集雨面积为7. 8k平方千米，设计正常库容551. 3万平方米，相应正常水位53.8米，主坝最大坝高20. 1米，坝长190米， 1#副坝坝高18. 1米，坝面长162米。工程建设由当地水电局设计并指挥运行，由于工程属于老期工程，当时建设的时候经费优先，时间仓促，同时受到一些外部条件的制约，使得工程并未进行地质钻探，基于工程坝基土为粗砾层，工程主坝采用了1.2-1.8米宽的设计，长106米的粘土铺盖层，并设计了三条截水槽在坝地。本次所研究的主要是1#副坝渗漏问题，主要隐患存在于坝体的底部。

2.2 水库大坝渗漏的主要原因

水库在运行一段时间之后，在很多方面会出现裂缝，裂缝的出现必然导致渗漏问题，导致裂缝渗漏的因素有很多，从以往的实践经验来看，因素来自很多方面，正确分析渗漏的原因，才能够更好的采取防渗措施，下面针对导致大坝渗漏的问题进行几点：

2.2.1 很多大坝在修建之初，并没有全面、科学的进行地质勘探，因此在水库建成运行之后，溢洪道与放水涵管尺寸就无法满足实际的运行要求，坝身也会出现相对单薄与偏陡的问题，同时防渗体断面也会相对偏小，不利于水库的正常运行与维护，甚至有些大坝未进行反滤措施设置，大坝的出逸点过高或者出现大规模的渗流。

2.2.2 一部分大坝在修建的时候没有进行加高处理，在新老土层结合的方面也没有进行处理，从大量的实践调查分析中还发现，一部分水库的主河床段大坝基齿墙两侧砂层与阶段砂层中间的集合部位存在一定厚度的砂層，这些没有被处理的砂层使得河床与阶地结合的位置处存有空隙，进而渗流问题。另外，如果水库的涵道表层出现硅脱离，导致钢筋被水腐蚀，腐蚀之后出现断裂，进而出现渗流问题。

2.2.3 很多水库在上游部分非常容易出现河槽护坡冲蚀、风化的问题，同时还伴有砌块松动，表面剥落腐蚀，不同程度的局部塌陷等等，由于水库碎石垫层为土石混合物，这些混合物的厚度不同，反滤作用效果不佳，从而极大的影响了大坝的安全运行。

3、防渗加固方案的确定

通过第一部分的分析，能够看到在常用的几种防渗灌浆加固技术中，劈裂灌浆加固技术的机理明确、工艺先进，同时具有施工速度快、灌浆质量好的特点，尤其在经济效益方面的优势显著。

3.1 劈裂灌浆加固技术在副坝渗漏施工中的具体应用

3.1.1 防渗劈裂灌浆设计

3.3.1.1 钻孔平面布置

从本次工程施工堤坝的地基裂缝以小主应力两个方面的分布规律来看，布孔必须要沿着轴线进行，从以往的经验来看，堤坝坝幕劈裂孔的距离要比灌浆孔小，通常为2-3米，最终本次工程孔距定为a=2米。具体1#副坝钻孔平面布置为：在坝顶进行两排孔布置，排列距离为b=1米，孔距a=2米，从上游开始第一排到右坝段0+20至左坝段0+140的中间，坝距轴线靠近上游2米，从下游开始第二排到中坝段0+55至0+120布置，靠近上游1米。

3.3.1.2 钻孔深度

从本次工程的实际情况以及劈裂关注浆钻孔（堤基应力场的主要影响深度为Z=2/3B）的要求来看，实际的钻孔深度设计如下表1所示。

3.3.2 干法造孔及灌浆方法

一般施工都会采用泥浆循环回转式钻进的方法进行造孔，如果是从理论上进行分析，这种方法引发坝体劈裂的可能性是极大的，因此为了确保工程施工安全，本次施采用干法造孔，比如打入式钻进或者是冲击钻进等等，依据《土坝坝体灌浆技术规范》，本次灌浆采用孔底灌浆全孔灌注的方式，浆液采用了稳定性与流动性良好的10-15%的水泥粘土混合物。

3.3.3 施工主要技术要点

排设灌浆孔沿着轴线进行，并保持钻孔的铅直；采用分段、分序、分次的灌浆顺序，在孔底部注浆的时候，注浆管与管底保持0.5-1米的距离；浆液比重1.2-1.7克每立方米之间，每一次进行灌浆不能低于五次，每两次灌浆之间的间隔大于五天；封孔用稠浆封，到不再下沉为止即可。

3.3.4 灌浆期出现问题的处理方法

3.3.4.1 裂缝处理

本次坝面在灌浆施工的工程中普遍出现劈裂缝，孔与孔的劈裂缝大部分连通贯穿，次灌浆坝面未出现横向裂缝，针对这些问题进行以下处理：

3.3.4.2 冒浆处理

坝顶和坝坡冒浆，立即停灌，挖开冒浆出口，用粘土料回填夯实。钻孔周围冒浆，采用压砂处理，而后继续灌浆。土坝与涵管接触带冒浆，我们采用稠浆间歇灌浆。

3.3.4.3 串浆处理

在灌浆过程中，常出现相邻两孔或隔孔注浆管内冒浆，这种现象说明堤坝地基己经劈裂，在串浆两孔堤基中，浆脉已经沟通。劈裂缝始终13厘米时，用串浆管专用的堵浆塞堵住串浆后继续灌浆或将两串浆孔并联同时灌浆。在灌浆的后期，相邻孔常出现串浆，说明已形成连续的泥墙。

结束语

我国对于水利工程建设的重视以及科学技术的不断发展，近些年来，更多的堤坝防渗技术得以问世，每项技术都具有自身的特色和优势，在实际施工过程中，技术人员、设计人员、施工人员必须要依据工程的实际情况，因地制宜，合理选择技术种类，最终达到科学、经济、合理的效果。本文主要是针对几种创建的大坝防渗灌浆技术进行了分析，并以具体案例为主，进行了研究，本次案例工程选用劈裂灌浆加固方案进行施工，最终达到满意的防渗效果，也验证了本次加固方案的合理性与可行性。希望提供本次研究分析，能够为我国水利工程的发展有所助力。

參考文献：

[1]王贵明.平桥砌石拱坝防渗加固设计研究[J].水利技术监督.2015.02 71-73

[2]田间 季安 张兴珏. 白浪河水库大坝防渗方案选择[J].水利规划与设计.2007.03 57-60.

作者简介：马立平 性别：男 出生年月： 1989年1月 民族：汉族 职称：助理工程师 学位：大学本科 主要研究方向： 大坝及渠道