土石坝坝体深层搅拌桩防渗效果探讨

王宏玉

摘要：水库大坝是水库枢纽工程的主要建筑物，据统计我国93%的水库都是土石坝。坝体渗透破坏是造成危害水库大坝安全的主要因素之一。文章针水库土石坝坝体的渗漏，采用小直径深层搅拌桩对坝体进行防渗加固的效果进行了探讨，期望研究出合理、可靠的防渗措施。

关键词：水库大坝；土石坝坝体；小直径深层搅拌桩；防渗效果；水库枢纽工程 文献标识码：A

中图分类号：TV543 文章编号：1009-2374（2016）34-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.069

我国20世纪50年末至70年代初建造了大量的水库。受到当时的经济和技术条件限制，大坝填筑料多为就地取材，人工填筑夯实，由于施工技术、现场控制手段、填筑材料等原因，导致工程质量存在缺陷，主要表现为坝体渗漏。通过对全国水库坝塌事故的统计分析得出：有31.7%的土坝垮坝事故都是由渗透破坏造成的。

1 水库大坝渗流渗漏形成的主要原因

坝体渗漏产生的主要原因：（1）填筑土料质量不符合规范要求，级配不满足压实条件要求导致大坝施工质量差；（2）大坝防渗体材料渗透系数、压实度、渗径不满足规范要求；（3）白蚁危害造成贯穿性通道引起渗漏、管涌；（4）输水管与填筑土接触面产生接触性渗透破坏。

2 水库大坝的防渗措施

针对坝体渗漏、主要防渗措施有：（1）混凝土防渗墙；（2）静压灌浆；（3）大坝劈裂灌浆；（4）小直径深层搅拌桩防渗。针对水库具体环境我们要选择合适的防渗措施：

2.1 防渗劈裂帷幕灌浆

防渗劈裂灌浆技术是水库大坝防渗中常用的一种防渗技术，其主要是通过向坝体里灌浆而解决水库堤坝变形和渗透等问题，首先必须根据水库坝体的引力分布规律进行具体分析，将坝体合理、科学地沿着大坝轴线进行劈形，并且向坝体里灌入型号一致的浆体，在坝体内部形成一道道垂直于地面的接连墙体，从而做到防渗加固措施。

2.2 高压喷射灌浆

高压喷射灌浆技术主要是通过静压进行灌浆，这种技术比较复杂，操作性比较难，它主要是通过借助射流的力量，把大坝底下的地层搅动切割后，把原来的坝体结构改变，地层组织进行改变，然后把水泥浆用高压喷射到坝体中，从而对坝体内部进行加固处理，达到大坝防渗的目的，这种技术比较耗费材料，但是形成的坝体非常坚固，坝体强度很大，其主要适用于坝体内部损坏比较严重的水库大坝。

2.3 小直径深层搅拌桩

2.3.1 适应水库特点、条件（坝高、土质、场地、工作面）。“小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”防渗体系并不适用于砂砾层比较大的水库坝堤，因为其碎石含量非常不均匀，有很多碎石都是成块状，使小直径深层搅拌桩机难以深入施工深度。在粉质黏土和黏土密度比较集中，水库周围多均质土质，坝堤上、下两层结合的部分有少量的植物碎屑，这种水库坝堤比较适合运用“小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”防渗技术。

2.3.2 施工工序、要点。“小直径深层搅拌桩+帷幕灌浆”具体防渗施工措施：第一步是进行施工现场勘测，对水泥和水量要有一个合适的配比，一般是按（0.9∶1～1.3∶1）的配比进行水泥浆的搅拌，前期做好材料准备工作；第二步是把搅拌好的水泥浆用水泵抽进储浆罐中进行第二次搅拌，保证水泥浆搅拌均匀，并把小直径深层搅拌桩机调平，摆放到合适位置；第三步是把水泥浆填充进储浆搅拌桶中，启动灰浆泵，向钻杆内提供水泥浆，等到钻头上出现水泥浆之后，启动主机，并正向旋转主机，启动钻杆向下推进档位，一边把钻头下沉，一边搅拌，然后把浆喷到施工的标准深度；第四步是等到钻头下沉到施工的标准深度后，停止30～60s喷浆，等待钻扣喷浆。然后把主机反向旋转，一边逐渐上升钻头，一边搅拌，当钻头上升到设计墙的标准时停止钻头上升，并保持桩机喷浆和搅拌几秒，让墙体达到均匀状态；第五步是当钻机完成一个墙体施工后，进行钻机移位，但是在移位对下一个墙体进行施工时，必须每个施工墙体的参数和设计形式一致，不能出现高矮大小不一致的情况，保障每一个防渗墙之间能够顺利接搭。

小直径深层搅拌桩主要是通过双动力多头的深层搅拌桩机进行的桩的施工，它有两个动力系统，动力非常强大，带动主机上的几个并排钻杆一起转动，通过推动力将钻杆上的钻头插入标准的施工深度，在每个钻头上升和下钻中，可以把水泥和原土充分混合均匀，然后调平桩机，经过多次反复进行最后形成一道帷幕灌浆防渗墙，通过多个防渗墙连接使用可以起到防渗作用，但是在施工过程中，一定要针对具体的施工情况选择合适的桩机钻头。

2.3.3 水库大坝进行防渗施工的注意事项。在水库大坝的防渗施工过程中，首先进行施工准备工作，工程人员首先对水库大坝的各项渗漏现象进行一个详细的调查，并针对渗漏的问题制定详细的施工计划，选定合适的施工人员，针对施工技术要点进行研究，选定好优良的施工材料和泥浆液，选择合适的施工设备，针对防渗劈裂钻浆技术，选择好全液压钻机，针对工程规模选择适量的钻机数量。

实施灌浆施工时，要按照灌浆孔顺序进行灌浆，严格控制浆液的密度，注意浆管和孔底之间的距离一定要保持在0.5～1.0m之间。在灌浆过程中，如果设备出现了故障，一定要及时处理，注浆管堵塞后，及时用清水清洗管道，并用钢丝疏通钢管。防渗施工中，出现了裂缝、冒浆、串浆时，及时按照当时的事故情况运用具体方法处理，保证施工质量和效率。

针对水库大坝的具体渗透问题，选择合适的防渗措施，最大限度地节省施工成本，在施工之前，对于水库坝堤也要进行充分的检查，要沿着防渗墙体的水平轴线进行开挖工作，并且要观察每一个墙体是否一致，能否正常连接使用，第一个施工完成之后，要进行检测，确保其拥有良好的防渗性能，对于坝堤的抗压程度也要进行检查，施工完成之后，时刻进行养护工作，前期如果出现无法正常防渗的情况，要及时反馈，进行返修。

2.3.4 水库大坝防渗效果分析。通过建立大坝模型的防渗进行分析，对水库现场进行实地勘测，并对防渗施工设计图进行分析，分析水库水位最高时能否没过防渗墙，通过计算各项数值，从而得到防渗墙的具体防渗效果。分别对水库大坝防渗加固前和防渗加固后的渗流状态进行分析，判断出通过防渗措施，是否能加强水库大坝的防渗效果。

水库大坝经过防渗加固措施后，当水库的蓄水量达到正常的蓄水量时，一般高于防渗加固前的水位，这就能说明水库大坝防渗施工效果良好，没有水流渗出，能够最大限度地储存水量。在水库大坝防渗加固后，遭遇连续几天的暴雨后，对水库下游的土地进行检测会发现，土质干燥，并没有大量的水流，这说明水库坝体的渗漏点已经被填补完好，防渗加固措施取得良好效果。

在水库大坝的防渗施工中，要选择合适的防渗措施，并在防渗施工后，定期对水库大坝进行检查管理，如果出现渗漏问题，及时处理，并更换一些年久失修的设施，保证水库大坝不会再出现渗漏渗流问题，确保这次防渗施工后，水库大坝能长久使用，保障防渗加固的良好效果。

3 结语

水库大坝最常见的问题就是渗漏问题，针对渗漏问题，一定要加大重视，随着科学的进步和社会的发展，水利工程作为我国最大的民生问题，一定要加紧处理水库大坝渗漏问题，小直径深层搅拌桩作为一种最常用的水库大坝防渗技术，操作非常简单可行，防渗效果非常显著，还能节约大量的成本，在未来水库大坝的防渗施工中，综合利用小直径深层搅拌桩，可以提高水库大坝的防渗效果，通过对水库大坝防渗措施及防渗效果的探讨发现，这种防渗措施运用于水库的防渗加固工程中是非常可行的，而且经济、合理。我们必须根据水库大坝的具体环境和特点，制定科学、合理的防渗施工计划，并且在施工过程中，一定要严格控制、管理，不仅要控制施工成本，还要保障水利工程的施工质量和效率，确保我国水利工程的长远安全效益。

参考文献

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[2] 陈宏臻，刘长武，王建有.槐树嘴水库大坝防渗措施及其防渗效果分析[J].水利建设与管理，2016，（1）.

[3] 顾磊，王宁，柴先墩，葛博睿.昌梨水库大坝防渗加固效果评价[J].南水北调与水利科技，2014，（2）.

（责任编辑：小 燕）