大坝除险加固防渗设计及相应施工技术探究

刘子立 王莉

【摘要】坝体工程是我国比较常见的水利工程之一，其主要作用是通过拦截水流或释放水流从而调节坝体上下游的水位，对河流沿岸地区居民的生活有着重要影响。由于种种原因，我国的部分大坝存在着一些渗漏问题，一定程度上影响了大坝结构的稳定性，使得沿岸居民的人身财产安全受到威胁。因此，必须要采取相应的防渗加固措施，解决大坝的渗漏问题，保证大坝的稳定性。

【关键词】大坝；防渗加固；设计；施工技术

大坝的防渗加固是除险加固当中的重要组成部分，其施工质量将直接影响到大坝的稳定性，所以，必须要重视起大坝的防渗加固，合理设计大坝防渗加固方案，并运用合适的施工技术，从而保证防渗加固的质量。

1、工程案例

某水库正常运转多年，但是近年来坝体出现损坏，坝肩部分有四处坑洞，坝脚部分有七个位置都出现了漏水问题，流量大约为0.06m3/s。虽然已经采取了紧急封堵措施，但是效果并不明显，水库渗漏情况依然比较严重，严重影响了水库正常功能的发挥，而且对附近居民造成较大的威胁，因此，防渗加固工作势在必行。

2、防渗加固设计

在本次防渗加固设计当中主要运用了帷幕灌浆法。

2.1 帷幕灌浆原理

帷幕灌浆施工的原理是在坝体工程的基础部分开始帷幕式的钻孔，钻孔完成以后，对孔洞中灌注一定量的水泥，水泥凝固以后在坝体工程基岩的表层形成一层保护层，由于水泥凝固后的渗水性比较差，所以可以有效将水分阻挡在外，防止水分通过基岩渗入坝体工程内部，对坝体造成破坏。帷幕灌浆技术有两种分类方法：第一种是根据钻孔孔洞底部位置来划分，可以分为孔底接触到不透水岩石层的封闭式帷幕灌浆和孔底未接触到不透水岩石层的悬挂式帷幕灌浆；第二种是根据钻孔孔洞的排数来划分，可以分为两排灌浆孔的帷幕灌浆技术与多排灌浆孔的帷幕灌浆技术。在本工程当中使用的是两排灌浆孔的帷幕灌浆技术。

2.2 帷幕灌浆具体设计

2.2.1 防渗线的布置

防渗线的设置主要参考大坝的轴线，右边坝肩的防渗线是沿著1170m的高程线进行设置；而左边坝肩的防渗线主要是从坝肩延伸到公路然后再返回左坝肩上游，顺着公路进行设置。防渗线布置之前，可以先进行压水实验，确定防渗的界线。

2.2.2 防渗线长度的确定

大坝右侧的防渗线大概延伸到地下水与地表水相连的位置，总长度大约为60m；而左侧的防渗线大约延长到F3断层的30m之外即可，总长度大约为70m。

2.2.3 防渗灌浆孔孔距的设置

该工程当中坝基岩层的组成为白云岩和灰岩，岩层主要分布在大坝的右岸，倾斜角约为15°。根据相关施工经验，在大坝主体设置两排灌浆孔，每排的距离为3m，同排相邻孔洞之间的距离也是3m；而坝肩位置也是两排灌浆孔，孔距也为3m。总进尺5288.3m。

2.2.4 孔洞深度设置

该坝体工程的主要渗漏点在1130m高程的位置，所以本次坝体防渗深度控制在1120m高程。

2.2.5 灌浆压力的确定

本次坝体灌浆施工的压力定为0.2MPa，坝基灌浆施工管道压力定为0.4MPa。

3、其他防渗加固施工技术

3.1 坝体劈裂灌浆技术

坝体劈裂灌浆技术是通过研究水坝坝体内部的应力分布规律，然后找准水坝坝体的轴线，在轴线上进行孔洞的布置，最后用专门的泵机将浆料灌注到孔洞中。坝体劈裂灌浆技术可用通过泵机所施加的压力将泥浆挤压至劈裂的坝体内，使得泥浆更好地渗透进坝体，可以有效地减小坝体内部的应力，稳固坝体内部结构。在采用坝体劈裂灌浆技术进行施工时，需要结合坝体的实际情况，仔细分析坝体内部的结构，根据不同的情况采取不同的解决方案。比如说坝体内部的缝隙是在局部均匀分布，那么就可以对这个部分进行局部灌浆处理；如果坝体内部存在很长的裂缝，贯穿了许多部分，那么可以用全线灌浆技术对整条线上的裂缝进行处理。在当前的坝体工程施工当中，坝体劈裂灌浆技术使用的频率比较高，而且使用的效果比较显著，使得坝体的稳定性有所提高。

3.2 高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术指的是利用高压喷射的方法将配制好的泥浆喷射到土层当中，与土层混合从而达到加固土层的目的。在运用高压喷射灌浆技术时，压力要足够，而且喷射浆料时要均匀，保证每一个部分都有覆盖。泥浆在与土层混合以后会逐渐凝固，形成一层加固型的防渗层。高压喷射灌浆有许多种喷射方式，比如定点式喷射、旋转式喷射、摇摆式喷射等，每一种喷射方式都适用于不同的条件。高压旋转式喷射灌浆技术，一般是用于需要挖基坑的防渗工程当中；高压摇摆式喷射灌浆技术和高压定点式喷射灌浆技术一般是用于固定板面或者墙面的防渗工程当中。而在当前的坝体防渗工程施工中，使用得最多的就是高压旋转式喷射灌浆技术，因为目前坝体工程的土层大多是淤泥土层、可塑性粘土等，比较适合高压旋转式喷射灌浆技术。在采用高压旋转式喷射灌浆技术之前，需要对现场进行考察，观察土层中是否有比较大块的碎石块、是否存在其他类型的杂物、水流的速度是否过快等，必要时可以预先进行实验，验证高压旋转式喷射灌浆技术在该坝体工程中的适用性。高压喷射灌浆混合加固性能比较好，而且便于控制，施工工艺更加灵活，但是高压喷射灌浆技术受到土层条件的限制比较明显，所以在使用之前要考虑清楚。

结束语

大坝的渗漏问题是较为常见的坝体质量问题之一，对坝体的稳定性造成了较大的影响。因此，必须要重视起大坝工程的防渗加固工作，运用合适的施工技术解决渗漏问题，为大坝的安全稳定运行创造有利条件。

参考文献：

[1]潘世勇.论水库大坝除险加固设计[J].黑龙江水利科技，2014，42（01）：120-123.

[2]杨德用.朝阳水库大坝除险加固设计[J].水利科技与经济，2014，20（04）：103-105.

作者简介：刘子立，1990年2月，男，傣族，云南云县，助理工程师，学士学位，研究方向：水利工程设计（水利水电工程专业） 。