浅谈几种土质坝体防渗技术在小型病险水库除险加固工程中的应用

谌军武

（溆浦县水电工程建设有限公司 湖南怀化 418000）

浅谈几种土质坝体防渗技术在小型病险水库除险加固工程中的应用

谌军武

（溆浦县水电工程建设有限公司 湖南怀化 418000）

自2008年起，国家通过中央出资、省级及地方配套的方式筹集资金，先后对我县小型病险水库进行了除险加固工程施工。本文针对几种土质坝体防渗技术，结合实践，对各自在我县小型病险水库除险加固工程中的应用进行简单的分析。

土坝坝体防渗；小型水库；应用

1 我县土质坝体防渗方面存在的主要问题

根据统计，我县绝大部分小型水库是修建于20世纪50～70年代末，多年来部分水库一直存在或多或少的问题。造成这种局面的因素主要有：修建水库时人工作业多、机械程度化不高；部分水库修建时标准低、质量控制体系欠完善，检测手段缺乏；维护管理制度不完善，管护措施不到位；出现问题没有能够及时彻底的解决等。由于这些问题的存在，不仅导致部分水库常年不能正常蓄水，不能正常发挥应有的综合效益，同时给当地群众带来了安全隐患，部分水库甚至严重的威胁到了当地人民的生命财产安全。为了确保当地群众生命财产安全，部分病险水库不得不采取措施带病运行，比如控制蓄水位、局部修补、加强观测、空库运行等方式。

在上述存在问题的小型水库中，土质坝的防渗方式有均质坝和心墙坝两种形式。这些水库渗漏通道主要来自两大方面：①大坝基岩存在裂缝，库水经过长期作用，沿基岩裂缝直接或绕道渗漏至坝外；②由于大坝心墙或均质坝体的沉降、外力破坏或其他因素的影响，导致大坝心墙或均质坝体出现裂缝或质量隐患，经过水及重力多种因素的共同持久的作用，形成渗漏通道，从而造成坝体漏水。

2 我县小型病险水库土质坝体防渗除险加固的几种常见处理方式

在近几年的水库除险加固工程施工中，我县对存在问题的土坝坝体防渗处理加固主要有以下三种方式：冲抓回填；高压旋喷灌浆；粘土固化灌浆。

3 几种坝体防渗处理方式的加固原理、适用范围、基本步骤与处理要点

3.1 冲抓回填

加固原理：利用冲抓机械将拟处理的心墙土全部抓出，再分层回填夯实新鲜黄土，在挤密周边土体的同时，达到切断渗水通道，重新构筑一道防渗屏障的目的，从而起到预定的防渗效果。冲抓回填处理方式其实就是一种置换工艺。

适用范围：施工现场及附近有满足心墙填筑要求的合格土体；从经济及安全方面考虑，最大处理范围不宜超过20m；交通条件满足要求，现场有安全操作空间；坝体中不能存在积水或渗漏水。

基本步骤：按设计要求放样，结合现场绘制孔位图，现场标明各孔位位置。机械就位，采用冲抓机械，沿设计加固坝轴线将原有大坝一定厚度范围内的心墙土全部抓出，经验孔合格后，逐层回填新鲜黄（粘）土，采用夯实机械逐层夯实至设计高程。

处理要点：①逐孔施工，造孔一个，回填夯实完成一个；②一般单孔直径为1m，要求跳孔施工，即先后完成1#、3#孔，再施工2#孔。同时要求套孔施工，即后施工的孔要与先施工的孔交叉20～30cm，如图1所示；③大范围施工前，拟先进行实验孔施工。施工时拟先深后浅，从坝中间向两端依次进行；④每孔要求施工至基岩，接触面的处理要结合坝基帷幕灌浆一同处理；⑤施工前，拟用于回填的土体要进行见证取样送检，通过实验确定最佳含水率、虚铺厚度、夯实遍数等基本参数；⑥施工时要经常进行含水率的监控，适时调整土体含水率，保证误差范围在允许范围内，并对夯实的土体进行见证取样及送检；⑦施工全部完成后，要通过第三方现场做渗漏检测实验；⑧资料同步整理，要求真实完整，按要求归档。

图1 冲抓回填套孔孔序示意图

3.2 高压旋喷灌浆

加固原理：先利用钻机在坝顶上造孔，再把带有喷头的灌浆管下至坝体预定位置，然后利用高压设备把高压射流从特制的喷嘴中喷射出，以冲击、切割土体。当能量大、速度高、呈脉动状态的射流动压超过土体的强度时，土粒便从土体上剥落下来，一部分细小的土颗粒随浆液冒出地面，简称冒浆；其余土粒在射流作用下，与同时灌入的浆液混合，在坝体中形成质地均匀、密实连续的板墙或柱桩等凝结体，从而达到防渗和加固坝体的目的。

适用范围：施工现场及附近没有满足心墙施工要求及数量的土体；处理范围内无卵石、块石及树根等杂物的坝体；存在少量渗漏或地下水的坝体；交通条件、动力电源等满足施工要求。

基本步骤：按设计要求放样，结合现场情况绘制孔位图，现场确定并标明孔位。钻机就位，造孔。浆液、水、气系统准备就位，造孔完成并经验孔合格后，下喷射管，旋喷作业，缓慢提升钻杆，直至整孔灌浆结束。

处理要点：①灌浆顺序、单孔直径、邻孔搭接满足设计要求（如图2所示）；②处理段应深入基岩，并且与坝基灌浆搭接不少于1m；③制定有断杆、塌孔、突遇不明地质、因故中断等现象的处理方案；④造孔孔深、倾斜率的偏差控制在规范允许范围内；⑤施工用水泥、外加剂等原材料应进行见证取样送检，检验结果合格；⑥严格控制灌浆压力、浆液配比、钻机提升速度；⑦做到每施工一孔，连续完成一孔，不得中断；⑧对不明情况的地质条件应会同设计、监理及建设单位共同商定处理方案；⑨施工全部完成后，要通过第三方现场做渗漏检测实验；⑩资料同步整理，要求真实完整，按要求归档。

图2 高压旋喷灌浆孔序示意图

3.3 粘土固化灌浆

加固原理：粘土固化剂灌浆就是用80～90%的粘土、15～20%的水泥和水泥用量15～20%的固化剂，按2.1～1：1的浆液水料比通过高速搅拌后，参照帷幕灌浆施工工艺注入坝体，固结（或填充）密实坝体处理范围内的松散土体（或空洞）等隐患，以达到消除渗漏，提高坝体防渗抗渗能力的目的。

适用范围：施工现场及附近有满足心墙施工要求的土体；处理范围内无卵石、块石及树根等杂物的坝体；存在少量渗漏或地下水的坝体；交通条件、动力电源等满足施工要求。

基本步骤：按设计要求放样，结合现场绘制孔位图，并在现场标明各孔位位置。钻机就位，采用泥浆护壁钻进或冲击套筒钻进等方式造孔。造孔完成并经验收合格后，搅拌设备、灌浆设备及计量等设备到位，具备灌浆条件后，按照设计要求，自下而上分段灌注，直至封孔结束。

处理要点：①按设计孔序分三次施灌，一序孔孔距4m，二序孔孔距4m，三序孔孔距2m，最终孔距1m（如图3所示）；②选择合适机具；选择合适的护壁方式；③制定有断杆、塌孔、突遇不明地质、因故中断等现象的处理方案；④造孔孔深、倾斜率的偏差控制在规范允许范围内；⑤施工用水泥、固化剂及土料等原材料应进行见证取样送检，检验结果合格；⑥严格控制灌浆压力、浆液配比。采用循环和纯压式相结合的方式，自下而上的灌注；⑦做到每施工一孔，连续完成一孔，不得中断；⑧对不明情况的地质条件应会同设计、监理及建设单位共同商定处理方案；⑨施工全部完成后，要通过第三方现场做渗漏检测实验；⑩资料同步整理，要求真实完整，按要求归档。

图3 粘土固化灌浆孔序示意图

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1004-7344（2016）05-0144-02

2015-11-15

谌军武（1980-），男，工程师，专科，主要从事水利水电工程现场施工及技术指导工作。