土石坝防渗加固中对高压喷射灌浆造防渗墙的应用研究

陈光

【摘要】土石坝工程是保证水库建造质量的关键，土石坝工程材料主要来源于水库坝体周围的碎石、灰土等，是我国迄今为止应用最为广泛的坝体建设形式。由于其建设周期短且材料选择范围广，所以具有经济节约型和资源保护等优点。近几年，随着我国自然资源逐年被破坏，水库周边环境地基土层质量较差，使得土石坝发生渗漏的现象。为加强防渗措施，本文以土石坝防渗加固为主要研究对象，通过研究和分析高压喷射灌浆造防渗墙技术要求，阐释土石坝防渗加固的主要措施，为相关工作人员提供技术参考。

【关键词】土石坝；防渗加固；高压喷射灌浆；防渗墙

2016年根据我国水利部门的统计信息显示，我国的水库工程数量，按照水库库容计算，在10万m3以上库容的水库数量大约在10万座，库容小于10万m3的小型水库数量大约占比为90%以上。随着时间的推移，水库的使用功能特征也在不断变化着，大部分水库由于年久失修加上施工質量和施工技术的不足，导致水库的使用周期变短，存在不能正常运行的危险，对水库及坝体周边群众的人身安全和财产安全造成严重影响。本文以某水库土石坝渗漏风险为主要研究对象，提出了采用高压灌浆构筑防渗墙排除防渗风险的新工艺及新方法。

1、某土石坝工程现状分析

1.1某土石坝基本情况

本研究以某地区的小型水库为研究对象，其主要的使用功能是附近农田的灌溉和给养殖专业户提供水源。某水库土石坝工程的基本情况见下表1所示。

从以上某土石坝工程的基本情况可看出，此水库的修建年代较早，属于年久失修状水库类型，且其蓄水能力和库容等都较小，属于小型水库。

1.2某土石坝使用功能特征

本文列举的土石坝工程主要是用作周围农田的灌溉和供给养殖用户水源，这是其主要的功能特征。

2、土石坝工程渗漏原因分析

2.1白蚁活动导致渗漏

白蚁属于群居类动物，在水库土石坝土基层环境下生长活跃，从而在土石坝基础内形成巢穴，导致土石坝体的渗漏。

2.2土石坝土质参数不达标

在土石坝防渗工程施工前要对现场地质进行有效的勘察，并选取基层的土样，利用实验的方法确定相关的参数。通过击实试验，测得的数据如下表2所示。

由上表2中的数据可知，填筑土的压实度相对不均匀，压实度值也不达标，所以坝体存在很大的渗漏风险。

2.3土石坝空间防渗性能差

对坝体进行选择性的注水实验，实验数据及结果分析可知，注水K值相对跨度较大，填筑土的渗透性为弱透水，属于中等透水。另外进行的几次实验，也同样出现了中等透水的现象，可见，土石坝体空间的防渗性能较差。

3、防渗加固措施分析

3.1防渗方案建立

本工程的防渗加固方案主要结合相关的工程实践经验和土石坝体的实际情况，综合各种因素选用的防渗加固方案是用高压灌浆造防渗墙的措施。

采用防渗方案的技术参数：防渗墙顶高程为183.83m，本实施方案对坝体进行分段设置，设计成若干桩号，便于施工。高压喷射灌浆的孔距为0.5m，桩的直径为大于等于0.60m，孔斜率≤0.65%，最大的防渗墙高度与一般的防渗墙高度相比较，要高出20%左右，本工程采用的最大防渗墙高度为15.8米，防渗面积为1456m2。

3.2防渗方案技术要求

高压喷射灌浆工作原理

采用高压泵等机械加压方式，将经预制完好的水泥浆进行相应的加压措施，压力在30MPa左右，通过高压软管将相应的水泥浆输送到喷头上，然后从喷嘴出喷出来，对土体进行有效的切割等。同时相应的钻杆是由转速进行提升的，通过这种方式形成一定强度的地下防渗构筑墙体。

（2）高压喷射灌浆造防渗墙的工艺流程

具体的施工工艺如下：

①造孔

造孔的过程相对较为复杂，需要实时记录孔深的钻进进度，并保证孔的位置偏差保持在一定的范围内（≤5cm）；另外，要将钻孔的记录进行有效的整理，包括钻孔时间、孔斜率、孔深等。在钻孔完毕后要找相关的值班人员进行签字确认，防止钻孔被堵塞，造成工作的失职。

②下注浆管

按照设计的孔深，采用稳平快的方式将浆管进行下注，下注浆管是应保证不发生一定程度的偏斜，保证喷嘴和浆管口在一条直线上，同时也要预防浆管下注过程中的堵塞。

③喷射灌浆

灌浆时间保持在1-3min，待注浆完毕后，在注浆口会出现冒泡的现象，此时可以用匀速对注浆管进行缓慢提升直至拔出。同时要安排相关的现场施工的值班人员时刻关注相关的注浆流量，压力等参数数值，并且按照施工要求做好相关的记录。

④技术参数分析

根据施工时间和施工次数，总结施工过程中的高压喷射灌浆的技术参数，现将相关数据列表3分析如下：

⑤施工后检查

在高压机就位后需要进行相关的试桩流程，按照规定的参数进行喷浆，并将喷管之间的距离保持一致。在正常的喷射施压完成后要进行施工后的检查工作，按照相关的检查原则进行记录并留存，供日后维修检验时查找。

4、结语

针对于水库的土石坝防渗加固工程的相关技术要点，从高压灌浆到技术实施的全过程进行相应的理论实践分析，可知在土石坝防渗加固作业中，需要各施工阶段的紧密协作，并按照相关的施工规范施工，保证整个施工过程的连续性。同时，在选取使用防渗加固措施及施工技术时要注意因地制宜，同时也要按照实际工程进度合理安排施工技术。

参考文献：

[1]王天星. 混凝土防渗墙在土石坝防渗加固中的应用研究[D]. 合肥工业大学， 2010.