沥青混凝土心墙坝心墙渗水原因分析与防渗处理

【摘要】在大坝的施工过程中，对沥青混凝土心墙坝技术的使用比较普遍，其能够提高水利工程的稳定性。但是，如果在施工过程中对质量的控制不到位，就会导致沥青混凝土心墙坝心墙出现渗水现象，这就要求施工人员要掌握相应的防渗处理技术。本文对沥青混凝土心墙坝心墙渗水原因进行分析，并就其防渗处理措施进行探讨。

【关键词】沥青混凝土；心墙坝心墙；渗水原因；防渗处理

沥青混凝土心墙坝具有很强的抗变形能力，其蓄水能力受海拔和气候条件的影响比较小。但在实际的使用过程中，混凝土心墙坝心墙却容易出现渗水现象，从而影响水利工程的正常使用，造成水资源的浪费。因此，需要采取相应的措施对其进行处理。

1 、 渗水原因分析

1.1 工程背景

某水库的集雨面积为450.36km2，区间的有效积水面积为108.45km2，水库的总容量为1269.8万m3，水库能够满足当地农业发展的灌溉需要，为当地居民提供部分生活用水，还具备下游防洪功能。水库的正常蓄水位为1198m，校核洪水位为1185.6m，汛限水位为1205.3m，死水位为1168m。水库是由四部分组成的，一部分是大坝，一部分是溢洪道，一部分是导流洞，还有一部分是放水洞。其中，大坝采用的是沥青混凝土心墙石渣坝，最大的坝高为65m，坝顶的高程为1287m，坝顶长度为215m，宽度为9m。大坝的防渗系统由两部分组成，一部分为沥青混凝土心墙，一部分为坝基灌浆帷幕。在其下游的坝壳填筑料中，低于5mm的填筑料约占90%左右，通过对现场的实际测量，渗透系数在8.110-4-5.510-6cm/s的范围内，并没有达到设计要求，透水性也不够均匀，有不同程度的渗水现象出现。

1.2 渗水情况分析

在本工程工程竣工投入使用后，就发现存在明显的渗漏情况，并且水库中水位越高，渗漏现象越严重，在水位接近300m处，其渗漏量能够达到70L/s，而下游坡处存在很大的渗水面积。因此，施工单位曾前后两次对坝基和坝体进行防渗处理。在第一次处理时，对坝基河床中的基岩进行灌浆，但没有起到明显的防渗作用。在第二次处理时，对坝体上游的反滤过渡料区以旋转的方式喷筑防渗墙，并在沥青混凝土心墙之间进行塑性灌浆，但这次处理的效果也不理想。根据在三个不同的时间段测得的数据，当水位分别为234m、228m、215m时，渗漏量分别为30.4L/s、18.24L/s、5.02L/s。推算出水位达到253.2m时，此水库每年的渗漏量会超过200万m3。

1.3 渗水原因分析

沥青混凝土心墙坝心墙渗水的原因可能有以下几种：第一，当坝体在开展蓄水作业的过程中，沥青混凝土心墙坝无法与帷幕进行很好的配合，导致大坝出现渗水现象。第二，沥青混凝土心墙坝出现振动现象，或者在施工过程中的质量出现问题，导致坝体渗水。如果心墙坝中存在漏洞，就会导致坝体的渗透比增大。而沥青混凝土心墙坝下游的渗透扩散饱和区范围是有限的，当浸润线过高时，就会出现大范围的渗水现象。因此，要对沥青混凝土心墙坝心墙渗水现象进行有效的控制，就需要提升心墙的质量。

2 防渗处理措施

2.1 对原防渗体进行修补

通过对大坝沥青混凝土心墙进行无损检测， 在大坝的表面存在比较明显的破碎异常区域，如果想要通过修复其渗漏通道的方式恢复心墙的防渗性能，就需要先解决以下问题：第一，目前，沥青混凝土心墙是处于坝体内部的，但却没有一种可靠的方法，能够精确的定位出其缺陷部位。第二，由于此大坝心墙的高程超过1187m时，其厚度为40cm，高程低于1187m时，厚度为70cm，所以如果要对其进行钻孔灌浆处理，钻孔难度就非常大，灌浆材料也很难与沥青混凝土紧密的结合。第三，修补时应该采用加热好的沥青，在灌注前还需要将钻孔清理干净，并对其进行烘干和热融化处理，如果孔的深度在1m以内，这种方法可行，但超过1m就会影响灌注效果。所以，这种方案不具有可行性。

2.2 对坝体进行灌浆

这种方案主要是在沥青混凝土心墙中灌注混合浆液，主要灌注位置是过渡料和坝壳料中，浆液结石会与既有的沥青混凝土心墙结合起来，形成防渗幕体，从而达到防渗的目的。根据相关的施工规范，可将坝体和过渡料灌浆幕体的渗透允许比降控制在6-8的范围内。同时，还要考虑到坝体挡水过程中，灌浆幕体的水力梯度，所以在布孔的时候，需要将钻孔位置设计成4排，孔之间的距离控制在1.0-1.5m的范围内，其形状最好选择梅花型。在对坝体的灌浆幕体进行设计时，其渗透系数低于510-5cm/s。在此方案中，帷幕灌浆是在防渗幕体以下进行的，以确保防渗体系的完整性。

2.3 混凝土防渗墙

采用混凝土防渗墙方案，主要是在现有的沥青混凝土心墙轴线上游，4.5m处的坝壳料中布置新的混凝土防渗墙。不仅能够使成槽更加容易，不会出现漏浆现象，还能避免破坏现有的沥青混凝土防渗墙。新增墙体的厚度设计为80cm，墙的最大深度设计为64m，在墙的底部深入弱风化基岩0.5-1.0m。为确保各基岩衔接处的防渗能力，帷幕灌浆需要在防渗墙以下进行。然后，再根据帷幕灌浆相关的试验资料，对其深度进行设计，在本工程中，将坝高降低3m。

2.4 方案对比

从防渗效果来看，在第二种方案中，能够形成连续性的防渗体，与现有的防渗系统结合起来提升心墙的防渗能力。通过这种方案形成的灌浆防渗幕体，其渗透系数通常能够达到i10-5cm/s，幕体结石的强度比较低。而在第三种方案中，墙体能够达到的渗透系数一般为i10-7cm/s，允许渗透比降一般会超过60，这种方案能够达到比较好的防渗效果。从施工风险来看，第二种方案基本不会损坏坝体结构，但施工过程中的不可控因素多，对施工技术的要求比较高，施工风险比较大。而第三种方案施工风险比较小，安全性高，施工效果比较明显，如果在施工过程中发生漏孔、漏浆等事故，可及时的采取相关的预案措施对事故进行处理。但是，为满足混凝土防渗墙的施工要求，需要将坝顶的结构拆除，使坝体降低从而形成具有一定宽度的施工平台。因此，应选择第三种方案对沥青混凝土心墙坝心墙进行防渗处理。

结束语：

综上所述，沥青混凝土心墙坝渗水现象可能是多种原因引起的，為确保其能够正常的使用，需要对心墙进行防渗处理。在各种防渗处理方案中，混凝土防渗墙的防渗能力比较强，

施工成本相对其他方案更低，能够达到较好的防渗效果。所以，可通过新增防渗墙的方式提高沥青混凝土心墙坝心墙防渗能力，对心墙防渗现象进行控制。

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作者简介：张志光，男，生于1987年07月14日 安徽省蒙城县人，本科，工程师，主要从事电力工程行业工作。