白蚁巢穴定位灌浆技术在大坝无损修复中的应用研究

王甫钊，吴 斌

（湖北省随州市水利局，湖北 随州 441300）

白蚁的分布面积和活动空间非常广泛，在中国南方诸省危害土质堤坝较为普遍。随着水库大坝的老年化，多数水库出现不同形式的渗浸、漏水、管涌等险情，白蚁危害日趋隐蔽和多样化，且破坏力较以往更加严重，防不胜防。如何准确、快捷地探测和处置因白蚁危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。

1 水库大坝白蚁隐患分析

1.1 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，大坝常年高水位运行。一般白蚁隐患险情多发生在天气异常、降大雨或暴雨时，此时水库来水量猛增，洪水位上涨快，险情威胁大。

案例一：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。当时该库库区遭遇连续大暴雨袭击，降雨历时短、强度大，最大降雨量达101 mm，库水暴满。深夜时分在副坝渗漏部位、高程69.50 m处发生宽5 m、深3 m、长50 m的滑坡，滑坡体达1 500 m3，严重威胁水库安全。

现场调查表明：①该库副坝白蚁危害严重，其蚁害长度达140m。②在大坝桩号0+180～0+208 m、高程65.50～72.40 m处，长28 m的滑坡断面有12处明孔渗水，把渗水集中后测得流量为52 L／min，且流量随库水位的升降而增减。③在现场滑坡断面处挖出4个蚁巢菌圃，深层的蚁巢还有多处蚁洞在漏水，说明该库险情由白蚁危害所致。

案例二：广水市十里办事处扬塘小（2）型水库蚁洞漏水险情。2007年7月中旬，该库库区连遭大雨袭击，洪水猛涨，14日下午4时大坝多处出现渗漏、滑坡和塌方险情，此时库水暴满，溢洪道淤塞，随时有溃坝的危险。

险情出现后，广水市及库区办事处迅速组织100余名干部群众清除溢洪道淤障，在渗漏处开挖一条临时排水沟，水库在安全流量下紧急泄洪。连夜奋战50 h后，16日下午6时，水库隐患基本排除。据水利局工程技术人员介绍，在大坝修复中，发现漏水洞内存在较大白蚁巢穴，并挖出白蚁及菌圃。

1.2 水库蚁巢隐患存在的原因

水库大坝白蚁隐患主要存在三方面原因：一是先天不足。建库前清基不彻底，古墓、古坟、古树等遗留物内隐藏白蚁隐患。二是自然因素。虽然水库每年采取预防、药杀、挖巢、灌浆等防治措施，但治理工作只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。它们有空中飞入的、地面蔓延的、地下偷入的，所以水库白蚁治理工作不是一劳永逸的，短时间内难以彻底杀绝，只能控制源途减少危害。三是人为影响。目前,各地在治理水库白蚁时，防治人员都习惯采用单一药杀白蚁，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。

1.3 大坝白蚁巢与漏水洞的演变过程

水库坝基蚁患一般是建库前遗留下来的，由于大坝常年高水位运行，这些蚁巢受浸润线的影响或淹没威胁，蚁群弃巢后向坝体上层安全区转移并重建蚁巢。经过十几年或几十年的营造，白蚁在坝体内构建了完善的巢穴系统，形成上下蚁洞网络，构成了大坝安全隐患断面。

图1 水库白蚁巢与漏水洞演变过程Fig.1 Developing process of termitarium to leakage hole

2 蚁巢的定位及灌浆方法

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

2.1 蚁巢的确定及灌浆材料

（1）首先要确定蚁巢部位。水库白蚁建巢一般多居上坡，多建于浸润线以上和大坝两侧结合部。

（2）灌浆洞的选择。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。

（3）找准蚁巢圆心点。注意观察有白蚁反复活动并多次出现的部位，寻找中心圆点确定蚁巢位置。

（4）灌浆材料的选择：水泥粘土浆兼有粘土浆与水泥浆的优点，并且优缺点能得到一定程度的互补。①粘土颗粒比水泥颗粒细，具有特殊的物理化学作用。水泥粘土浆流动性、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、抗渗性能比纯粘土浆要高得多。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。

2.2 灌浆料的配制

第一要选好土料，一般以粉质壤土或粉质粘土比较合适。第二要掌握好硅酸盐水泥标号的配比。第三要根据隐患工程的要求，设计合理的水泥粘土浆。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。

2.3 灭蚁药的选择

（1）大坝灌浆选用48%“乐斯本”灭蚁乳油，具有高效、低毒、无公害、环保型等优点，对周边环境无污染。

（2）药效特点：具有速效触杀、胃毒和薰蒸作用，对地下多种咀嚼式害虫防效显著。

（3）该药物在阳光下易挥发，但在土壤中残留期较长且稳定，预防白蚁期长，效果可达10年以上。

（4）该灭蚁药对泥浆的性能没有影响。

2.4 灌浆措施

（1）灌浆方法。 ①采用 HBN50／1.5 型水泥砂浆泵灌浆。该设备小巧、性能好，便于操作，一辆摩托车拖运就足够，适合偏远山区水库施工。②灌浆口一般要求选择在粘土层能承受较大压力的地方，保证浆液的畅通。③对接方法。当灌浆管插入蚁洞后，要用棉絮阻塞、用粘土夯实，以免浆管受压脱落，影响蚁洞灌浆效果。④泥浆稠度。水泥粘土浆配制时，粘土掺量视工程实际情况而定，泥浆密度一般为 1.3～1.5 g／cm3，灌浆时先稀后稠。 蚁巢穴大，吸浆量大，渗透性强，要加大浆液密度至 1.5～1.65 g／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，使浆液尽快密实固结。中、小型水库大坝灌浆时，孔口压力一般控制在0.1～0.2 MPa，使其由低向高依次慢灌，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它的探测灌浆方法，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→取食路灌满整个蚁巢系统，在杀灭白蚁同时填充蚁巢空穴。

3 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，经过多年高水位运行和洪水检验，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。

3.1 水库防渗效果前后比较

内容详见表1。

3.2 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，必须实地检验。随州市水利局对吴山（大型）、环潭、旭光、泉水冲等7座水库进行了开挖验证。

（1）蚁洞灌浆状况。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。而且，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 0.2～0.5 cm。蚁路扩散面积最大点达 3 640 m2，最长点的蚁路达120 m。

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

（3）泥浆特点。采用水泥粘土浆充填蚁巢，浆液粘稠能快速凝结，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，比纯粘土浆要高得多，能提高大坝稳定能力，增强抗裂和防渗性能。

（4）泥浆衔接强度。泥浆悬浮泌水形成的泥皮于洞壁凝固，能够牢固粘附于洞壁，固结后无开裂现象，达到设计要求。

3.3 水库大坝灭蚁效果应用比较

（1）一般在白蚁危害严重的水库，采用纯粘土浆充填蚁洞，其体积收缩率大，固结时间长，达不到灭蚁防渗效果。通过在水泥粘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”，能杀死坝体白蚁以及预防外来蚁源。

（2）水库白蚁隐患除险时，多数采用帷幕灌浆或锥探灌浆法。虽然水库大坝的危害蚁路分布广，但蚁洞孔小，帷幕式或锥探式灌浆法很难充填蚁巢，且工程投资成本高，防治白蚁效率低。蚁巢定位灌浆法是一项新科学预防大坝白蚁的措施，预防期长，投入成本低，能减小劳动强度，降低蚁患风险。

表1 随州市部分水库防渗效果比较Table 1 :Effect of seepage prevention at some reservoirs in Suizhou city

（3）“化学土壤屏障法”预防白蚁实例比较。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+310 m白蚁危害严重的部位试验，采用48%“乐斯本”灭蚁乳油，在坝坡浅土层喷洒和蚁洞灌浆，通过施药后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+170 m用其他方式施药的断面，多次发现有土栖白蚁活动。据多年跟踪观察，该库“化学土壤屏障法”既能毒杀白蚁，又能预防白蚁，且时间长，还有驱赶作用，邻近的白蚁总是避而远之，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].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，2003，5(B).