水库大坝防渗与加固工程处理技术探讨

蔡范光

(江西省民盛水利建设有限公司，江西九江332005)

1 水库大坝防渗加固的必要性

水库可以起到防洪、蓄水、灌溉、供水电的功能以及养殖水产的作用，能带给人们日常生活很多益处。但随着早期水库使用年限的增长，我国很多水库开始老化。这就出现工程老化，防洪功能降低，达不到有关规定标准的问题。而新兴建的水库，由于施工中存在一些技术隐患也令工程本身出现达不到规定要求的低质工程问题。这样的水库大坝就成为病险水库，工程无法正常运行影响其发挥效益甚至严重威胁人民生命财产安全。因此必须对病险水库进行大坝的防渗和加固处理来保证其使用功效[1]。

2 水库大坝防渗加固技术概述

2.1 水库坝体防渗技术

水库坝体防渗技术就是对水库坝体进行防止水渗漏或控制渗透稳定的一种技术。具体的防渗技术又分为水库坝体渗流控制技术和土石坝综合防渗技术两种[2]。

2.1.1 水库坝体渗流控制技术

水库坝体渗流控制技术的主要内容就是通过一系列的活动来确定浸润线的位置、渗流流量、渗透压强、压力以及流速。

2.1.2 土石坝综合防渗技术

目前，广泛应用于水库大坝维修的是复合土工膜防渗技术。复合土工膜防渗技术是将含有聚氯乙烯和聚乙烯成分的塑料薄膜与无纺布复合而成的具有防渗作用的土工膜为基础材料，应用于水库坝体施工中的一种技术。其具有比重小、延展度高、适变力强、耐腐抗冻，使用期长等优点。

2.2 水库大坝加固技术

目前水库大坝常用的加固技术有:

2.2.1 土石坝加固技术

通过水泥或混凝土筑建物降低大坝浸润线出逸点来加固坝体的一种方法。混凝土加固的造价略高于水泥，它是在地上开槽施工，在地基中以泥浆固壁，开凿成连锁桩柱孔或槽形孔后将防渗料回填筑成连续墙。水泥土加固技术则是以水泥为固化剂，利用小直径深层搅拌器具把水泥浆喷入土体搅成水泥土，固化剂与土体间通过物化反应使土体固结成稳定性、整体性、强度良好且不透水的水泥土墙已达到加固的目的。

2.2.2 高压喷射灌浆防渗加固技术

在水库大坝的防渗加固工程中，利用高压将防渗加固原料喷射进土体的技术就是高压喷射灌浆技术。它与常规混凝土防渗加固相比，在某种程度上节省了施工成本，同时提高了防渗抗灾能力。该技术具有低造价、开挖量小、易于施工、占地少且与周围环境友好等优点。高压喷射灌浆施工工艺包括测量放线、造孔、试喷和下喷井、喷射灌浆以及终喷静压灌浆五个步骤。

3 防渗加固工程施工中存在的问题与对策

由于水库大坝的地质水文条件不尽相同，因此对水库大坝进行防渗加固应从整体出发进行设计。近年来，对防渗与加固工程的处理多采用综合防渗加固的办法。这样能够具体问题具体分析，对于同一大坝的不同险情有针对性的加以除险，在维修水库大坝方面取得了良好的效果。现以实例加以分析:工程概况，某县某河中游大型水库，正态下库容为2 846万 m3，水库流域面积650 km2，可用于防洪、灌溉、水电等方面。水库兴建时间久远，设计标准过低，地质勘察资料或缺，存在不少工程质量问题。主坝坝体是由砂质黏土、粉质黏土及其夹碎石堆筑而成的风化土，其渗透系数过大;坝基与坝肩主要成分为细砂岩何粉砂岩，岩体为断层发育，完整性差且风化深，岩层透水强。水库坝基和坝肩严重渗漏已影响安全运行，现对大坝进行除险。设计采用综合防渗加固处理，分别对坝体采用充填灌浆、坝基的全风化层采用3管高压旋喷、基岩部分采用帷幕灌浆进行除险取得了十分良好的效果。

3.1 水库坝体施工中存在的问题

在施工过程的高喷参数试验阶段，由于开挖检查结果不太理想，桩间搭接较少或搭接效果不理想，施工参数指标调整不合适等原因导致达不到设计要求，试验进行了3次调试。坝基由于渗透大比较容易卡钻和塌孔。而在后期的高喷灌浆施工中存在孔口不返浆以及窜浆情况。

3.2 解决对策

针对以上工程中的实际问题，对应采取了以下3种解决方法:①试验中3次调试等原因可以在进行设计前，从实地情况、施工工艺以及开挖情况等多方面进行考察和预测，减少设计出错几率，增加准确可靠度。进行试验时应寻求最佳调试效果，切不可为赶工期敷衍了事。严格按设计要求进行。高压喷射灌浆成墙均厚应≥20 cm，综合渗透系数值应≤0.00001 cm/s。当高喷钻孔深≥40 m时，建议底层加设双排旋喷套装。帷幕灌浆透水率＜5 Lu，并且耐久性足够。试验选择施工参数是保证施工质量的重要前提。只有施工参数选定正确适合，才能保证整个防渗加固工程的高质高量。因为成桩直径影响着水压、气压和提升速度。成桩直径与水泥耗量、水压力成正比，与提升速度成反比，而施工成本与提升速度成反比，工效与提升速度成正比，可见施工参数对确保工程质量和控制工程成本的重要性。进行试验时还应遵循试验孔选择的代表性和真实性原则。②对于空隙渗漏大的情况可在造孔时采取高浓度泥浆固壁，钻孔时加大泥浆固壁浓度并大转速缓慢进尺，以避免大颗粒细砂下沉产生塌孔卡钻;对于灌浆中孔口不返浆现象。可采取停止提升并掺入适量塑性指数16的黏性土及粒径约2 mm的天然中砂，同时将水压、气压相对调低至38 MPa和0.65 MPa，可以减少高喷切割作用力，避免漏浆。此操作直到孔口正常反浆后在马上恢复水、气压;对于灌浆时出现窜浆的情况，可视工程具体情况采取掺砂子并降低水压和气压的复合方法来应急，待静置一定时间后便可以正常灌浆。③应注意高喷灌浆设备(水泥浆泵等)及周围建筑物(高压水机房、气压力机房等)的合理布置，设计中尽量减少水、气压损失。一般三管机房到孔口平距应控制在40 m内为宜，过长则容易爆裂影响施工效果;应加强对灌浆过程的实时检查，保证起始过程均能按试验设定参数贯穿于整个灌浆的过程。高压旋喷灌浆技术并不是复杂的施工，只要严格执行有关规定的要求施工，通常情况下都能取得良好的灌浆效果。但是受到目前社会行业间的历史通病影响，仍会存在偷工减料的思想，这会导致桩体断桩情况出现，因此应加强对施工现场的定时非定时检查，减少此现象的发生几率。此外，还应严格执行联合检收制度，做到每孔钻孔达到设计高程时便由监理组织相关单位进行现场实测验收。不合格不能进行下一道施工工序。如实完整记录下现场情况并落实责任签字到人。

4 结语

防渗加固是水利工程中重要的维护手段，它具有长期性的特点，应持之以恒的保持施工质量。水库大坝的防渗加固施工质量的优劣直接影响大坝功能的完整和使用的安全。从防渗加固工程的设计、审查、施工、验收下手，对防渗加固处理技术的每个环节加以重视和控制，把好每级质量关是确保大坝运行稳定安全的有效措施。

[1]李继业，翟爱良，刘福臣.水库坝体滑坡与防治措施[M].北京:化学工业出版社，2013:45－46.

[2]卓廷召.对水库大坝防渗加固技术的探讨[J].沿海企业与科技，2010(12):107 －109.