白蚁巢穴定位灌浆技术在大坝无损修复中的应用

2010-02-13 21:34王甫钊
中国水利 2010年12期
关键词:蚁巢白蚁险情

王甫钊,吴 斌

(湖北省随州市水利局,441300,随州)

白蚁是自然生态系统的物种,分布面积和活动空间广泛。我国南方诸省白蚁危害土质堤坝的现象较为普遍,随着水库大坝的老化,多数水库出现不同形式的渗浸、漏水、管涌等险情,许多险情与蚁害有关。蚁害隐蔽且多样化,破坏力较以往更加严重。如何准确、快捷地探测和处置因蚁害引起的大坝渗漏问题,是21世纪大坝安全管理中的重要课题。

一、水库大坝白蚁隐患分析

1.水库白蚁隐患渗漏现状

水库大坝不同于江河堤防,水库要蓄水,大坝长年处于高水位运行。一般白蚁隐患险情多发生在天气异常、降大雨或暴雨时,此时水库来水量猛,洪水水位增长快,险情威胁大。如:湖北省随州市曾都区游河中型水库2000年6月1日因蚁患引发坝体滑坡。该水库当时因库区连续遭遇大暴雨袭击,降雨历时短、强度大,最大降雨量达101 mm,库水爆满。深夜在副坝渗漏部位、高程69.50m处发生宽5m、深3m、长50m的滑坡,滑坡体积达1500m3,险情严重威胁水库大坝安全。

险情发生后,随州市水利局随抢险组迅速赶赴现场调查,结果显示:该水库副坝白蚁危害严重,其大坝蚁害长度达140m;在大坝桩号0+180m~0+208m,高程 65.50m~72.40m处,长28m的滑坡断面有12处明孔渗水,把渗水集中后测得流量为52L/min,且流量随水库水位的升降而增减;现场在滑坡断面处挖出4个蚁巢菌圃,深层的蚁巢还有多处蚁洞在漏水,说明该水库险情由白蚁危害所致。

2.水库蚁巢隐患存在的原因

水库大坝白蚁隐患原因主要存在三方面因素:一是先天不足。建水库前清基不彻底,坝基存在古墓、古坟、古树蔸等遗留物内隐藏白蚁隐患。二是自然因素。水库虽然每年经过预防、药杀、挖巢、灌浆等措施防治,但治理工作只能局限于库区小范围内,而库区周边、旷野依然存在较多的蚁源,时刻有侵袭坝体的可能。水库白蚁治理工作不是一劳永逸的,短时间内难以灭尽杀绝,只能采取控制源途减少危害。三是人为影响。目前,各地在治理水库白蚁的同时,防治人员都习惯采用单一药杀白蚁方法,缺乏对重大蚁巢隐患的评估,在坝体遗留蚁洞隐患,造成新的漏水险情。

3.白蚁巢与漏水洞的演变过程

水库坝基蚁患一般属于建水库前遗留下来的,随着大坝长年高水位的运行,这些蚁巢受到浸润线的影响或者水的淹没威胁,蚁群弃巢后向坝体上层安全区转移重建新蚁巢,经过十几年或几十年更长时间的营造,在坝体内已构建完整的巢穴系统,形成上下蚁洞网络,构成了大坝安全隐患断面。

二、蚁巢的定位及灌浆方法

蚁巢灌浆是不开挖处理渗漏部位,通过带药灌注泥浆来修复坝体内部空穴的技术。选择注浆位置是这项技术的一个关键环节,是关系灌浆成败的重要因素。

1.蚁巢的确定及灌浆材料

(1)确定蚁巢部位

水库白蚁建巢的特点是多居上游坡,建于浸润线以上和大坝两侧接合部。灌浆洞一般选择土栖白蚁的分群孔为灌浆口最佳,分群孔多修筑于蚁巢上方不易渍水的位置,有一条较大的孔洞直通蚁巢。其次要寻找离巢近的圆拱形蚁路,找准蚁巢圆心点,在白蚁反复出现的部位,注意寻找中心圆点确定巢位。

(2)灌浆材料的选择

水泥黏土浆兼有黏土浆与水泥浆的优点,并且优缺点能得到一定程度的互补。其特点有:①黏土颗粒比水泥颗粒细,具有特殊的物理化学作用,水泥黏土浆流动性和稳定性好,析水率低,可灌性比水泥浆好,是目前防渗帷幕灌浆和充填灌浆最常用的灌浆材料。②结石强度比水泥浆低,渗透系数一般比纯水泥浆要小,强度、抗渗性能比纯黏土浆要高得多。③弹性模量较低,能适应土体变形,而又具有一定强度。④性能与配方调整范围大,渗透系数比较小且变化不大。

2.灌浆料的配制

一要选好土料,一般以粉质壤土或粉质黏土比较合适。二要掌握好硅酸盐水泥标号的配比。三要根据隐患工程的要求,设计合理的水泥黏土浆。用这种方法制成的浆料,既有良好的悬浮流动性,又有较好的析水性能,浆液灌入坝体后易固结密实。

3.灭蚁药的选择

大坝灌浆选用48%“乐斯本”灭蚁乳油,具有高效、低毒、无公害、环保的特点,对周边环境无污染,且具有速效触杀、胃毒和熏蒸作用,对地下多种咀嚼式害虫防治效果显著。该药物在阳光下易挥发,但在土壤中的残留期较长且稳定,预防白蚁期长,效果可达10年以上。该灭蚁药对泥浆的性能没有影响。

4.灌浆措施

(1)灌浆方法

一是采用HBN 50/1.5型水泥砂浆泵灌浆,该设备小巧,性能好,便于操作,一辆摩托车拖运足够,适合偏远山区水库施工。二是选择灌浆口。要求选择在黏土层能承受较大压力的地方,保证浆液的畅通。三是对接方法。当灌浆管插入蚁洞后,要用棉絮阻塞,用黏土夯实,以免浆管受压脱落阻塞蚁洞影响灌浆效果。四是泥浆稠度。水泥黏土浆配制,黏土掺量视工程实际情况而定,泥浆密度一般为1.3~1.5g/cm3,灌浆时先稀后稠。蚁巢穴大,吸浆量大,渗透性强,要加大浆液密度,一般为 1.5~1.65g/cm3,并确保改用稠泥浆后,注浆顺利。

(2)灌浆压力

压力是控制灌浆质量的重要因素,较大的灌浆压力可使浆液迅速扩散,压入细小的毛细支管,能加快土层析水过程,使浆液尽快密实固结。在中小型水库大坝灌浆时,孔口压力一般控制在0.1~0.2 MPa,使其由低向高处依次漫灌,直至坝面浅土层蚁洞冒浆为止。

(3)灌浆程序

白蚁隐患灌浆技术不同于其他的探测灌浆方法,不需要另外钻孔,只要找准注浆口,使浆液由分群孔→主蚁巢→卫星副巢→主蚁路→若干条支路→若干条分支路→浅土层→取食路的路径,灌满整个蚁巢系统,在杀灭白蚁的同时,填充蚁巢空穴。

三、水库大坝灌浆应用效果及其分析

随州市有27座水库采用定位灌浆灭蚁防渗技术,这些水库经过多年高水位的运行和洪水检验,在大坝背水坡无白蚁,无渗漏,无湿润现象。该灌浆措施在杀蚁灭路、填巢堵洞方面效果明显。

1.水库灌浆后的解剖分析

水库堤坝灌浆的浆体强度、抗渗性能否达到设计要求,必须进行实地检验。随州市水利局对吴山大型、环潭中型、旭光小(1)型、泉水冲小(2)型等7座水库进行了开挖验证。

(1)蚁洞灌浆状况

由主浆液直通蚁巢心脏至卫星副巢,呈树冠状分布,浆液沿着蚁路管的流向由密至疏,向周边延伸。平行坝轴线的浆脉毛细支管多而细,浆体层本身致密呈木纹状,且层纹较薄,仅0.2~0.5cm。蚁路扩散面积最大点达3640m2,最长点的蚁路达120m。

(2)灌浆深度

灌浆深度随着白蚁危害范围一脉筋通,上至堤坝顶部,下至坝脚。在迎水坡或水位线下2m的蚁洞均能堵塞固结,无空隙现象。

(3)泥浆特点

采用水泥黏土浆充填蚁巢,浆液黏稠能快速凝结,经压实后具有较高的变形模量,其变形稳定时间短,高围压下强度衰减小,固结后的强度高,比纯黏土浆要高得多,可提高大坝稳定能力,增强抗裂和防渗性能。

(4)泥浆与衔接强度

在水库蚁巢充填灌浆中,采用水泥黏土浆无损修复漏洞。泥浆悬浮泌水时,形成的泥皮与洞壁凝固,能够牢固黏附洞壁,固结后无开裂现象,达到设计要求。

2.水库大坝灭蚁效果应用比较

一般在白蚁危害严重的水库,采用纯黏土浆充填蚁洞,其体积收缩率大,固结时间长,达不到灭蚁防渗效果。通过在水泥黏土浆中加灭蚁药灌浆或在坝坡浅土层喷洒48%“乐斯本”灭蚁乳油,渗入土层使坝体形成“化学土壤屏障”,能杀死坝体白蚁并预防外来蚁源。

水库除险一般采用帷幕灌浆法。大坝白蚁危害蚁路分布虽然多,但蚁洞孔小,帷幕灌浆很难充填蚁巢,工程投资成本高,防治白蚁效率低。蚁巢定位灌浆法是一项预防大坝白蚁的新科学措施,具有预防期长、投入低、减小劳动强度、降低蚁患风险的特点。

1999年7月随州市水利局水利工程白蚁防治站在马鞍山中型水库桩号0+210~0+310m白蚁危害严重的部位试验,采用48% “乐斯本”灭蚁乳油,在坝坡浅土层进行喷洒和蚁洞灌浆,施药后通过9年的白蚁普查,该断面未发现有白蚁活动。同时在主坝左侧,大坝桩号0+110~0+170m用其他方式施药的断面,多次发现有土栖白蚁活动。据水库大坝管理员多年跟踪观察,该水库使用 “化学土壤屏障法”灭蚁,既能毒杀白蚁,又能预防白蚁且持续时间长,还有驱赶白蚁的作用,至今未发现有白蚁向施药区蔓延。

[1]王甫钊,敖仕州.试论堤坝白蚁点巢定位灌浆止漏[J].中国减灾,1999(1).

[2]严国璋,李俊辉.堤坝白蚁及其防治[M].武汉:湖北科学技术出版社,2001.

[3]李耀华,王甫钊.土坝白蚁漏洞抢护及灌浆止漏[J].中国水利,2003(5B).

猜你喜欢
蚁巢白蚁险情
白蚁巢对土石坝渗流影响分析
我将赤脚走向荒野
灌巢法毒杀红火蚁
粉剂灭巢法毒杀红火蚁
不同生境的红火蚁蚁巢特征及防治药剂筛选
可爱的想象力
可爱的想象力
77岁“蚁人”家中养10万多只白蚁
《生化结合治理白蚁》
残忍的白蚁