山沟坪水库的防渗处理方案

吴浩雪

(南靖县水利局水利水电工程建设与管理股，福建 漳州 363600)

1 水库大坝防渗工程情况

南靖县船场镇山沟坪水库大坝于1975年12月正式投入使用，主河道长1.28 km，河道坡降为15%，参照《水库大坝安全评价导则》中SL258-2000对于大坝防渗等级规定,将南靖县船场镇山沟坪水库大坝安全评为C级。由于其建设时间较早，相关维修制度及维修记录管理不完善，结合其设计报告审查，大坝坝基广泛覆盖全风化花岗岩,全风化花岗岩为弱透水性，可视为坝基满足防渗要求。

2 水库大坝防渗设计中常用技术

2.1 防渗帷幕技术

防渗帷幕技术是指在水库大坝上形成了一道类似帷幕的阻水防渗带，该技术施工时为保障实际应用效果，应提高完工质量，尽量降低重复处理，避免出现防渗失效的情况。一般来说，防渗帷幕要深入到大坝底部不透水基层往下5～10 m左右的位置，若施工深度过低，虽然能够在短时间起到防渗效果，但就长远应用而言，其施工质量难以支持长时间的水压冲击，无法发挥水库大坝的长期防渗应用，出现节点渗漏现象。除此之外，在实际进行防渗墙搭接施工的过程中，为保障整体施工质量，一方面，要确保机架和钻杆垂直，垂直偏差要控制在1.50%以下，另一方面，要严格按照设计要求控制喷浆量以及搅拌提升的速度。实际施工环节，根据渗漏情况的不同，可以制定相应的前期规划，在考虑到工程预算成本的情况下，进行防渗帷幕组合，采用双排、三排等多样化的施工工艺，保证水库大坝防渗效果。

2.2 双液灌浆技术

水库大坝防渗施工中，双液灌浆技术是一种较为常见的处理技术，其成本低廉、工艺简单、实用性强，广泛应用于各种水利工程中。在完成大坝主干作业后，配置灌浆浆液，并利用管道系统将浆液输入渗漏区域中，形成较为结实大坝防渗区域，集合双液注浆加固技术能有效提高工程稳定性，如图1所示。一般来说，由于水泥浆的流动性较低，采用纯水泥浆的灌浆方式，降低注浆管堵塞的情况发生概率。应保证施工环境温度在7℃～25℃，若温度>25℃，应及时加入冷水进行搅拌，防止因温度过高影响灌浆质量。加强对注浆强度及注浆时间的控制，采用镀锌铁管、钢管等抗腐蚀性较高的材质作为注浆管，按照规定比例进行注浆材料添加。灌浆技术的实施能够将水库大坝渗漏区域中的散落岩石进行固结，尤其对于整个大坝的基础加固效果。在实际注浆过程中要做好参数控制工作，保证水灰比满足建筑要求，若出现注浆问题，要及时中断注浆，找出问题原因，采取有效措施进行处理。

图1 双液灌浆机液压注浆泵图

2.3 大坝闸门施工技术

大坝闸门墙是一种土体加筋技术，它一般在水库大坝地基中连续造孔，使其与其周围土体牢固结合而成，在钢筋网与混凝土面层的作用下，经过混凝土浇筑后，形成较为结实的防渗工程，从而实现水库大坝防渗效果。它的施工技术主要分为以下几点：①应提高大坝闸门的自身混凝土强度，防止在其阻止大坝渗透时出现损坏情况；②要保证大坝闸门与岩土之间直接接触，并具有相对运动的力，从而形成支护阻力；③常见大坝闸门有桩基大坝闸门、混合大坝闸门、槽孔型大坝闸门等多种类型，要根据不同类型的地基情况，选择适应的大坝闸门施工类型；④施工人员要注意大坝闸门本体的防护措施，在容易发生断裂事故的连接位置用钢丝进行固定，考虑到经济成本的情况下，选择造价较低的材料。

3 南靖县船场镇山沟坪水库大坝的防渗处理方案探讨

3.1 防渗帷幕大坝设计

若想发挥南靖县船场镇山沟坪水库大坝的最大防渗效果，应强调对大坝安全性与稳定性的防渗帷幕设计重视程度，设计人员要根据施工现场资料，计算出大坝的安全性指标，以及大坝基底应力、抗滑稳定性的具体数值。经过多次模拟试验后，得到最优化的大坝防渗帷幕设计方案，强调工程竣工检修时的项目计算，得到相应的抗滑稳定系数。在大坝尺寸设计时，涉及高港、书洋、梅林、奎洋、船场、南坑至山城岩前汇合花山溪等地区作业施工，常会使用混凝土进行大坝养护。针对坝闸的有无进行防渗设计时，其设计要点存在一定的差异性，主要是根据取水方式进行设计，保证水量设计尺寸符合工程防渗方面要求。注意要在探测好施工地点的实际情况后进行数据分析，修建相应的消能设施，如消力池等，发挥防渗功能的设计效用。设计人员要考虑到南靖县船场镇山沟坪水库的实际情况，避免出现集中水流或折冲水流等意外引水流态，对整个防渗工程安全运转产生一定影响。实际设计施工环节，要减少大坝在运行时的振动频率，保证闸门硬度要与实际施工地点相匹配。

3.2 双液灌浆加固要点

考虑到南靖县船场镇山沟坪水库大坝的渗漏地点主要在下游及大坝结构体中，常采用高压喷射灌浆、劈裂灌浆或土工膜防渗等方式进行坝体防渗加固，可以根据不同水域的受力情况及实际防渗需求，选择上游卧倒或下游卧倒两种模式。在资金投入环节，若采用高压喷射灌浆，其资本投入较高，不过防渗效果较好；若采用劈裂灌浆或土工膜防渗，其资本投入较低，不过大坝防渗效果较差。平卧大坝常选用多主横梁焊接结构，以及MC.B内衬无油润滑轴承，配合不锈钢材质的铰座，进行坝体防渗加固，满足整个水库大坝的长期防渗需求。高压喷射灌浆防渗加固的特点主要为：利用钻机按单排灌浆，利用高压水汽进行土体切割，在汛期到来时，通过敞泄不对汛期泄洪进行影响，从而提高自身防渗效果。

3.3 大坝闸门防渗施工

通过对南靖县船场镇山沟坪水库大坝的特点分析，在进行防渗处理时，应结合大坝节制闸施工，降低大坝主体的防渗压力。常见的水库大坝闸门主要有三种设计形式，即弧形闸门、平板闸门、拱形闸门，这三种闸门都能够满足在南靖县汛期、非汛期抬高上游水位的需求。首先，弧形闸门在设计时需要采用升式平板定轮焊接钢闸门。在正常水流时，闸门垂直运动实现底部挡水，溢出水量从门顶流出，而在汛期时，门体高度能够超出水位50 m以上，从而满足敞泄需求，降低大坝的防渗压力。一般来说节制闸闸门门叶是主横梁焊接结构，其吊点设置在边梁顶部，采用简支滑动轴承滚轮，根据实际情况满足局部开启的要求。其次，平板闸门的特点主要为，在大坝日常使用时，闸门主干会在平台上，通过敞泄不对大坝水流流通进行影响，且建筑物排架较高，需要相应的资金投入较低，进行闸门等部位维修时容易操作。最后，常见的拱形闸门为半圆拱形结构，如图2所示，将其圆弧点凸向上游，在进行防渗处理时，能够根据实际情况临时成为受压拱。可以在每个拱形排架上布置若干导向卷筒，有效降低节制闸门闭合时对整个建筑结构带来的影响，提高防渗效果。此外，拱形闸门上部能够设置人性通道，主要用来交通运输及旅游观光，尤其是闸门水平状态挡水形成的瀑布奇观，是一个具有地方性色彩的标志建筑。不过这种闸门的结构设计较为复杂，金属材料投资成本较高，后续维修作业不便。

图2 拱形闸门图

3.4 南靖县船场镇山沟坪水库大坝防渗处理方案总结

①本次大坝防渗加固设计拟定劈裂灌浆、塑性混凝土防渗墙、复合土工膜防渗、粘土斜墙防渗等4个防渗加固设计方案，从施工、造价、优缺点等方面进行方案比选，经过相关数据分析后，山沟坪水库大坝适合采用劈裂灌浆进行防渗加固。②左右坝头处理方面，由于其地形山体主要为岩石，不适宜采用劈裂灌浆，且右坝头大坝填土与岸坡接触带存在严重的集中渗漏属于局部渗漏，一般情况下，整体性防渗多采用劈裂灌浆，而局部渗漏多采用充填灌浆。③对于大坝渗流及稳定分析可知，在完成劈裂灌浆后，计算得校核洪水降至正常蓄水时坝体渗流扬压力，其浸润线相比加固前降低较多，再次校核洪水位降至正常蓄水位和正常蓄水位降至死水位，通过比较分析可知，当降至死水位工况时的上游坝坡稳定安全系数，均满足规范要求。

4 结语

伴随着中国现代化进程的不断发展，进行水库大坝的防渗处理施工技术探索，对于社会城市化发展的影响程度越来越高。就南靖县船场镇山沟坪水库大坝的实际情况，明确防渗处理管理要点及施工工艺，保障相关项目建设安全。根据不同防渗处理技术适用性和优缺点，结合当地水域的特点，对适用的防渗处理技术进行现场试验，采取具有针对性的施工策略，保证水库大坝长期运行的防渗效果。