坝肩坝基渗漏处理方案探索

【摘要】结合岭根底水库特点对坝肩坝基渗透处理几种方案的优劣进行分析比较，选定小型水库土坝坝肩渗透处理方案。

【关键字】坝肩坝基；土工膜；灌浆；防渗墙

岭根底水库位于石家庄赞皇县许亭乡，坐落在滏阳河流域槐河军营支流上，是一座以防洪、灌溉为主的小（2）型水库。水库枢纽由拦河坝、溢洪道、输水洞等建筑物组成。拦河坝为粘土心墙坝，坝长81m，最大坝高17m。坝体上游坝坡为干砌石防护。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰，天然岩石开挖而成。根据现场查勘情况和最新工程测量成果及地质勘察资料，坝基直接坐落于基岩上，岩性为太古界赞皇群石家栏组（Arsh）花岗片麻岩。坝基下全风化基岩厚度2.3～3.2m，揭露全风化岩体多呈砾砂状，节理裂隙多发育。在两侧顶肩段坝基与基岩间风化层未处理干净，导致高水位时发生坝基渗漏现象。

针对本工程情况比较土工膜防渗，坝基灌浆和防渗墙三种方案，综合比较选用最优方案处理坝肩坝基渗漏问题。

1、土工膜方案

土工膜防渗是在上游坝坡及坝脚铺设防渗土工膜，它可以增加渗径、降低渗透坡降，减少渗漏量，降低坝体浸润线，使之满足规范要求。

上游防渗土工膜铺设自高程510.8m开始沿上游坝坡铺设至坝脚，为保证库水不沿上游土工膜底进入坝体内，使坝体内水压力太大，参照《碾压土式石坝设计规范》中“混凝土防渗墙墙底宜嵌入基岩0.5～1.0m”，土工膜向下铺设至中风化花岗片麻岩层1.0m，以截断渗透通道。具体做法自下而上是：10cm中粗砂垫层，复合土工膜水平防渗体，30cm中砂保护层，15cm碎石垫层，30cm干砌石。土工膜在两岸嵌固在山体内。

2、混凝土防渗墙方案

防渗墙是通过建造连续的防渗墙体，截断坝基下的强透水层，降低坝体中的浸润线，使坝后出逸处的渗透坡降减小到允许范围，同时可以减少水库渗漏量，消除了拦河坝渗透破坏隐患，提高了拦河坝的安全度。

目前建造垂直防渗墙的施工方法很多，主要有高压喷射灌浆法、振动沉模板墙、机械垂直铺膜建造防渗体、射水造槽法建造地下混凝土连续墙、钢绳冲击式钻机造槽法建造混凝土防渗薄墙等施工工艺，根据工程地质条件不同各方法具有各自的适用性。結合本工程坝体砾砂层和花岗片麻岩坝基的地质条件，从中选择了高压喷射灌浆防渗、钢绳冲击式钻机造槽建造混凝土防渗墙两种能适应岩石基础的方案进行比较。

高压喷射灌浆是利用钻机把带有喷嘴的筑浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体，达到防渗的目的。高压喷射灌浆防渗优点是适用地基基础条件广泛。防渗效果较好，施工技术成熟，工效高，有较好的耐久性。缺点是在砾砂坝体中灌浆压力不易控制，且坝体心墙厚度仅为2～4m，灌浆压力较大时易使坝体产生水力劈裂，施工质量难以保证，且施工质量受施工队伍素质影响较大，操作不当易对大坝产生破坏，目前已建工程效果均不甚理想。

钢绳冲击式钻机造槽建造混凝土防渗薄墙成槽方法是先钻凿主孔，后劈打副孔；劈打副孔时在相邻的两个主孔中放置接砂斗接出大部分劈落的钻碴，并以泥浆固壁，在泥浆下浇筑混凝土成墙。地层适用性也较广。优点是防渗效果好，且钢绳冲击钻机结构简单， 便于运输维修和操作，适应性能强，价格较低，可以由砾砂坝体直接打至全风化花岗片麻岩。缺点是对施工效率低，工作面大。

以上两种方案在采取相应的工程措施后均可以解决渗透稳定和坝基防渗问题，钢绳冲击式钻机造槽法建造混凝土薄墙方案要求工作面较大，施工费用较高，但是防渗效果好，条件允许时优先选用；高压喷射灌浆受施工队伍的影响较大，一旦施工质量保证不了，高喷灌浆效果将大大降低。经比较垂直防渗选择冲击式钻机造槽法建造混凝土墙方案。

3、土工膜与防渗墙方案比较

两方案均能够解决渗透稳定问题，各有优缺点。垂直防渗方案结构简单，管理方便；从防渗效果方面，垂直防渗方案隔断了坝下的渗漏通道，同时可以减少水库渗漏，水平防渗方案同样截断渗流通道减少渗漏。从施工角度，垂直防渗方案施工简单，耗用人力资源少，但施工场地要求较大，需要填筑施工平台，施工复杂，水平防渗施工简便；从投资方面垂直方案投资较大，水平防渗方案比垂直防渗方案节省约9.8万元。综合考虑小型水库除险加固对投资限制和施工方便程度，本工程选用土工膜防渗方案较有优势。

结 语： 针对近几年小型水库除险加固工程的大力实施，对于小水库土石坝坝肩坝基渗透的问题，结合工程投资限制和施工工艺要求，选择适合其工程特点的处理方案，其他工程在投资允许的情况下，建议优先选用防渗墙方案，不仅管理方便，防渗效果及使用年限均优于土工膜防渗。

参考文献

[1] 高钟璞等.大坝基础防渗墙[M].北京：中国电力出版社，2000.

[2] 河北省水利水电第二勘测设计研究院. 赞皇县岭根底水库除险加固工程初步设计报告[R].2015.1

作者简介：王莉娜，女（汉），河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师.