防渗技术在岸堤水库除险加固中的应用

2021-07-31田鏖

中国科技纵横 2021年10期

田鏖

（昆明市滇池水生态管理中心，云南昆明 650200）

岸堤水库在建设的过程中，由于受制于当时的经济、技术条件，一些坝段的清基工作没有彻底处理，也未及时清理干净坝段河川的砂子，很容易导致坝基出现渗漏问题，从而对灌溉、防洪起到较大的影响，不利于农村经济和社会发展。因此，必须针对岸堤水库采取有效的防渗技术，从而保障水库的安全性和稳定性，促进水利工程的长久稳定发展[1]。

1.水库常见病害及原因分析

1.1 下游坡脚积水

在大坝中，倘若主坝基础开挖深度不够，不能严格遵照对应的施工要求开展开挖与清理工作，就会使坝段基础的开挖质量不过关，甚至可能存在局部耕植的状况，因此引起渗透的概率较大，同时也会导致下游的坝脚和地基出现沉降问题，从而不能顺利地将渗入水排除出去，使得下游坝脚发生积水问题，严重时甚至可能引起土地沼泽化[2]。

1.2 湿坡和烂坝

因为坝体自身的特殊性，对于填筑土体的压实度有着颇高的要求，标贯击数应当控制在6～10的范围以内，但是填入坝身的土体，上下层乃至同层之间土体的标贯技术时常会发生跳跃反复的情况，导致坝体存在密实程度不均的问题，并且在密实度较低的区域容易演变成为渗流薄弱区，最终引起湿坡与烂坝等问题。

1.3 集中渗漏点

坝体长久使用过程中，由于长时间接触水体，又存在含沙量过高的情况，导致坝体的透水性较大，由于岸堤坡度较大，距离输水涵洞又较近，很容易在土石结合的区域，出现绕坝渗流或接触渗漏的情况[3]。

2.防渗技术在岸堤水库除险加固中的应用

2.1 复合土工膜施工

在岸堤水库除险加固施工过程中，采用复合土工膜的防渗施工方案能够有些降低工程的造价成本，并且可以根据大坝迎水坡进行翻修，具有较好的防渗漏效果。复合土工膜防渗漏结构一般包括护坡、保护层、复合土工膜以及基面四部分组成。如果坝体表明存在杂物，很容易导致复合土工膜上面的土层在其表面滑行，难以保证保护层的稳定性，需要及时清除杂物，并将适当的填料填回土坑，并夯实，保证坝体表面的平整紧实。复合土工膜一般采用的规格为两布一膜，单个面积质量为800g/m2，根据部位的实际情况对其周边进行细致处理。结合高压旋喷防渗墙的施工方式，在完成高压旋喷防渗施工后，及时整平施工平台，铺上复合土工膜，并进行现场浇注，保证混凝土能够有效压住复合土工膜；如果与坝顶结合，则需要采用防浪墙压住复合土工膜[4]。

2.2 双管高压旋喷灌浆施工

高压旋喷防渗墙施工的方式一般包括单管、二管和三管，与其他两种方式相比，二管法能够有效缩短高压旋喷桩体的距离以及提高桩体的直径，相比三管法产生过大的喷射流压力，引起坝体本身的抬动，二管法则完全避免这方面的缺陷。二管法通常采用双通道的注浆管，将管体伸进土层的特定深度后，在管底部的侧面的双重喷嘴会同时喷出两种不同介质的流体对土体进行破坏。在喷射出来的介质以及其周围产生的气流作用下，进一步加大喷射流的压力，从而在土体周围形成比较紧实的固结体，提高了除险加固的效果。岸堤水库除险加固工程采用高压旋喷防渗施工技术，一般应用于水库的迎水坡处，轴线也一般设置在马道平台，相比轴线设置在坝顶的方案，设置在迎水坡的马道平台处，能够有效降低高压旋喷的相关钻孔孔斜率控制难度，此外，这种方案除了满足防渗效果，还提高了除险加固工程的整体效益[5]。

2.3 帷幕灌浆

帷幕灌浆应用在除险加固工程中，能够有效提升作业效率，缩短工期，让岸堤水库的防渗漏和结构加固效果得到进一步保障。在灌浆时一般均是使用硅酸盐水泥作为灌注材料，水泥细度标准为，当其通过8mm的细筛之后残余量低于5%。同时还要采取孔斜测量的措施，若是孔底误差超过0.2m则要立即实施纠偏处理或是采取其他解决措施。当灌浆孔岩基段不超过6m时，可采取一次注浆的方法，若是超过6m，便应当实行多次循环管注浆。至于孔口压力，要求其必须超过0.3MPa，具体要求按照试验室得出结果来加以确定。灌浆结束的时机为，当在规定压力范围内，注入率不超过0.4L/h之时，持续灌入0.5h则可结束灌浆。

3.混凝土防渗墙施工

3.1 施工前准备工作

需要对混凝土的配合比进行优化，经过多次筛选后，确定最合适的配合比，确保其比例满足相应的指标要求，根据相应的施工标准规定好原材料的相互适应的施工配合比。施工准备阶段，需要提前标定好拌合系统的计量装置，保证计量的准确性，对于不同的拌和设备，明确具体的时间，从而对混凝土的拌和质量进行严格把控。水泥一旦进入施工现场，必须出具相应的合格证、检验报告等，并取走样品进行抽检，对含水量、含沙量等进行定期检测，遇到下雨天，则需要适当增加含水量的检测次数，根据含水量数据及时调整，保证混凝土的坍落度稳定。成槽的质量和施工速度受到泥浆质量的影响，在制备泥浆的过程中，必须对泥浆的制备过程以及回收的泥浆进行检测，确保检测的数值合格后方可继续使用[6]。

3.2 防渗墙施工

根据水库除险加固工程的实际情况划分好槽段，分别为一期、二期，施工槽段的长度根据地质情况规划，采用下接头管在接头处使用。采用液压抓斗成孔、泥浆护壁的施工工艺进行成槽施工，在开挖的过程中，同时向导墙内部注射泥浆，导墙结构图如图1所示，液面始终要保持在导墙顶下方的一定距离，抓斗施工时，在导墙口内必须保证轻放慢提，避免由于力道过大，使泥浆在槽内产生一定的波动，引起导墙土墙的不稳定。采用泵吸法对槽底的泥浆进行置换，需要控制好吸浆量和补浆量保持在一个平衡的状态，不能让泥浆溢出槽口，或者使浆体液面低于导墙顶。混凝土浇筑作为防渗施工的关键环节，必须保证施工质量，才能提高除险加固工程的防渗效果，采用直升导管法对水下混凝土进行浇筑，使导管下口始终距离槽底50cm之内的位置，混凝土浇筑的速度不能超过2m/h，还要安排专业的人士负责测量混凝土的高度，并做好相应的记录，保证混凝土上升的均匀性，在连续灌注的过程中，不能出现中断的情况，避免出现意外，影响到防渗墙的施工质量。

图1 导墙结构图

3.3 防渗墙厚度的处理

对于防渗墙的防渗加固施工过程中，必须把控好墙体厚度的设计，需要对防渗墙体进行准确的计算，根据比较精确的数据并结合不同情况确定防渗墙厚度。在进行计算的过程众，根据不同的工程选择合适的防渗墙厚度，计算渗流，从而确定坝体浸润线的位置，分析大坝的总体稳定性，再总结所有因素检查施工的防渗墙是否合理。计算防渗墙厚度的公式一般为T≥H/J，其中T（m）为墙体的有效厚度，H为墙体承担的最大水头，J为墙体可允许的渗透坡降，只有准确测量出这些数据，才能保证计算结果的准确性，从而分析实际情况，确定水库的真实渗漏状况，采取有效的措施进行防渗加固[7]。

4.施工注意事项及建议

4.1 灌浆材料的选择

在进行灌浆施工时，必须根据具体的防渗技术选择合适的施工材料，目前防渗技术通常采用的材料为普通硅酸盐水泥，并正式开展施工之前，必须对其水泥质量进行严格的鉴定，并对浆体存放的时间进行合理控制，定期检查浆液质量，一般发生配比不符合施工要求，必须立即中断施工，重新进行材料的处理。在实际的喷浆过程中，如果坝体底层的大空隙难以实现冒浆施工时，需要在该区域不断加入浆体，或者混合石子混凝土进行灌浆，直到出现冒浆工序为止，如果出现临孔串浆时，需要延长施工的时间。对原材料质量进行合理控制，具体的材料产品会附有详细的产品合格证，包括代号、质量、生产日期、批号等，每种材料到场时，在进入仓库之前，需要按照相应质量标准进行验收，避免不合格的原材料进入施工现场[8]。

4.2 灌浆的注意事项

在施工现场进行灌浆时，必须做好相应的试验，从而确定不同的灌浆参数，并对钻孔灌浆设备进行调式，保证机械设备不会在施工过程中出现故障问题，并合理配置人员。在混凝土教主的过程中，由于间隔的时间过长，很容易出现导管堵塞的情况，不能采用外力对导管进行敲打，必须通过快提快落上下窜动对导管进行一定的冲击，从而有效疏通导管，并且适当减少导管的埋深，避免外浆进入导管内部。

4.3 防渗墙质量检查

由于塑性混凝土本身的强度较低，难以对成墙的混凝土进行取芯直接检测，必须在浇筑混凝土的过程中，同时进行现场抽样检测，从而检测混凝土防渗墙的施工质量，也不会对混凝土造成太大的损坏，采用的方法一般为CT法、超声波法，能够检测防渗墙的连续性以及接头孔在连接方面的质量。另外，在施工过程中，由于施工环境的影响，如：土质、天气等因素，较为松软的土质不能马上进行施工建设，必须保证水库的土质符合建设施工的要求，同样，水位也要达到设计的要求，一般在施工前的15d左右，对水位进行适当的降低工作，保证施工环境能够满足施工要求。