高聚物注浆防渗墙在府庙水库大坝防渗工程中的应用

□陈 玲 □涂顺华 □陈 鸣（信阳市水利勘测设计院）

1.引言

在大坝工程中，防渗技术的目的是隔断大坝上、下游的水力联系，降低坝体的渗透系数，通常是通过修建粘土心（斜）墙、水泥土防渗墙及灌浆等手段来实现这一目的。多年来，人们在大坝防渗工程上进行了不懈的探索，取得了许多出色的研究成果，具体体现在防渗技术和方法的应用上。

高聚物注浆技术通过向地下注射高密度聚合物，利用其高膨胀、早强、防水、轻质、环保等特点，达到填充脱空、防止渗漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大体为两类，即树脂和硬化剂。两类材料混合后即发生化学反应，由液体变成泡沫状固体，体积迅速膨胀。针对不同的工程修复需求，可调节各种技术参数（反应时间、密度及膨胀率、强度等等），以达到更好的修复效果，达到防渗的目的。

2.工程概况

府庙水库位于潢川县来龙乡府庙村，处在淮河支流潢河上。水库控制流域面积5.51km2，总库容135.2万m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（1）型水库。水库于1964年12月基本建成，主要建筑物由大坝、溢洪道、输水洞等组成。防洪标准采用20年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。校核水位45.40m，最大库容135.2万m3。水库大坝为均质土坝，坝顶长920 m，坝顶高程为45.45～47.00m，最大坝高6.4m，坝顶宽5.0～9.5m。

水库兴建时，建筑材料缺乏，加之群众性施工，施工质量差，又经过40多年的运行，大坝坝体渗漏，大坝与坝基接触渗漏。为了确保水库的安全运行，充分发挥水库工程效益，需对该水库大坝进行防渗加固。

3.存在的渗漏问题

坝体存在的问题主要为填筑质量问题。水库运行期间观察结果表明：高水位时（44.60m以上）桩号0+100～0+650、下游坡高程在42.10m以下至坝脚段，渗漏严重，并伴有散浸现象，坝脚局部沼泽化。据调查及勘察资料揭示，坝体填筑主要为低液限粘土，黄褐色,黄色,灰褐色,灰色,湿，土呈可塑状,填筑不均，夹灰色耕植土，填土较杂乱。标准贯入试验5～6击不等,干密度试验8组，范围值 1.46～1.65g/cm3，其中 ρd≥1.64g/cm3的 2组，占25%。干密度ρd<1.64g/cm3的6组，占75%，水库大坝坝体填筑质量较差，由于填筑质量差而引起上游坝坡塌陷、坝体渗漏等现象。经钻孔注水试验显示，坝体渗透系数K=5.33×10-5～4.86×10-4cm/s，呈弱～中等透水性。

大坝坝基由抗渗透性能较好的低液限粘土（Q3al-pl）组成。土层厚度较大，分布区域广，呈黄色～棕黄色，稍湿，土的状态硬塑状态，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，承载力特征值fak＝250kPa。经钻孔注水试验知，坝基渗透系数10-6～10-7cm/s，属微透水～极微透水层。坝体填筑前曾进行过清基，并沿坝基纵向开挖有截渗槽，但坝基施工时坝基截渗槽结合较差，河槽段清基不彻底，汛季库水位高时，沿坝外坡脚渗漏，下游坝脚处常年渗水，因此该大坝存在接触渗漏问题。

4.大坝渗漏处理方案比选

针对大坝坝体渗漏及大坝与坝基接触渗漏采用以下3种处理方案进行比较：方案一：大坝劈裂粘土灌浆；方案二：水泥土深层搅拌桩防渗墙；方案三：高聚物注浆防渗墙防渗。

经比较可知：

劈裂灌浆技术主要适合于处理存在压实质量差或有裂缝、洞穴、水平夹砂层等隐患的土坝和结构性较强的粉细砂或土砂夹层透水地基；水泥土深层搅拌桩防渗墙是由混凝土灌注桩搭接而形成连续密实的混凝土墙体。由于混凝土防渗墙是隐蔽工程，该坝坝顶工作面又较为狭窄，其成墙的斜度及厚度很难保证，该方案在流砂、淤泥、砂卵石层等其它工艺难以处理的地层中，优势较为明显；高聚物注浆防渗墙有高膨胀、早强、防水、轻质、环保等特点，针对不同的工程修复需求，可调节各种技术参数（反应时间、密度及膨胀率、强度等等）。

故选定了高聚物注浆防渗墙方案对府庙水库进行大坝防渗处理。

5.高聚物注浆防渗墙设计

5.1 基本原理及技术特点

高聚物注浆技术通过向地下注射高密度聚合物，利用其高膨胀、早强、防水、轻质、环保等特点，达到填充脱空、防止渗漏、加固地基等目的。注射的高聚物材料大体为两类，即树脂和硬化剂。两类材料混合后即发生化学反应，由液体变成泡沫状固体，体积迅速膨胀。针对不同的工程修复需求，可调节各种技术参数（反应时间、密度及膨胀率、强度等等），以达到更好的修复效果。主要技术特点如下：

高膨胀性：在空气中形成的泡沫状固体体积可达液体体积的20倍以上；早强：一般15min可达到90%以上的强度，并且具有较好弹性；不需要养生，有利于工程抢险；防水：形成的泡沫状固体为闭孔材料，防水性能优良；轻质：材料膨胀固化后，其自重一般不到同体积水泥浆的10%，极大地减少了自重对地基的附加荷载；耐久：材料寿命可达数十年；环保：对环境无污染，适用于水下工程抢修；易控：整个施工过程在监控下完成，注浆压力、温度及注浆量可根据需要调节。

5.2 施工设备

成孔设备采用液压静力触探车，探头采用特制的劈裂探头。

5.3 孔距

注浆孔沿坝轴线布设，注浆孔劈裂方向与坝轴线夹角取10～15°。

5.4 注浆效果

浆液能够沿预设的劈裂缝向外扩展，形成直立的高聚物薄片体，中间厚，周围薄，厚度约为0.5～2.5cm。

5.5 工程设计

高聚物注浆防渗墙布置在坝轴线处，处理范围为桩号0+080～0+670段，全长590m，墙底深入坝基低液限粘土层1.0m，墙顶高程为45.60m。

施工成孔设备采用液压静力触探车，探头采用特制的劈裂探头，注浆孔沿坝轴线布设，注浆孔劈裂方向与坝轴线夹角α取10～15°。

6.结论

府庙水库经过高聚物注浆防渗墙处理后，库水库达到正常蓄水位时，经检测数据表明未发现渗漏情况，说明府庙水库高聚物注浆防渗墙处理效果明显，满足了设计要求。