防渗漏技术在小型水库除险加固中的应用

□刘　琼　□王　虔　□李磊磊（河南省商丘市柘城县水利局）



防渗漏技术在小型水库除险加固中的应用

□刘琼□王虔□李磊磊（河南省商丘市柘城县水利局）

河南省的一些小型水库大部分建成于20世纪50-70年代，由于先天不足及后期运行管理缺失普遍存在不同程度的病险问题，随着城市化的快速发展，水库功能及其下游土地利用情况发生了较大的变化，因此对水库的防洪、供水、景观功能及其行政管理提出了更高的要求。基于小型水库除险加固项目中所用到的防渗漏技术，结合实际案例，全面分析了提升防洪能力、提升坝体防渗能力、提升坝坡防渗抗震能力以及提升涵洞稳定性的有效方法和技术，为项目顺利实施与实现预期目标提供可靠的技术支持。

小型水库；除险加固；防渗漏技术

1　工程任务与目的

2011年河南省启动了小（2）型病险水库除险加固规划实施工作，到2015年底前，完成了1193座小（2）型病险水库除险加固任务。除险加固的主要任务是：现场调查各小型水库的实际情况，分析各水库存在的主要问题，针对实际存在的问题并根据各水库的损毁程度、用途和重要性，提出除险加固方案并加以实施，消除小型水库的安全隐患并提高水库安全，使之能正常运行并发挥效益。另有条件适当增加库容的水库采取较简单易行的工程措施，增加调蓄库容，充分挖掘和利用好本地水资源。对于存在异常渗漏的水库而言，防渗漏一直都是除险加固设计的重点问题，需根据项目的具体渗漏情况、地质情况以及相对重要性采取不同的防渗漏措施，以确保防渗效果。

2　小型水库除险加固防渗漏技术

2.1水库渗漏的分类

水库渗漏一般可分为三类：坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏。针对不同的渗漏形式，采用不同的防渗漏技术处理。

2.2土石坝防渗技术

渗漏是土石坝的常见问题之一，尤其是病险水库，其防渗处理尤为重要。如果实际渗流在限度以内，则并不会对土体造成渗透破坏，属于正常渗流，但如果超过限度，则会对土体造成一定渗透破坏，属于异常渗透，应对其进行预防和处理。针对于土石坝渗漏问题的处理方法有：浇筑混凝土防渗墙、劈裂灌浆、土工膜、高压喷浆、排水减压井与透水料盖重、帷幕灌浆、振动沉模防渗板墙以及防渗心墙等，具体内容如下。

2.2.1浇筑混凝土防渗墙

主要是指在坝轴线上修建一个防渗墙，以起到防止渗漏的作用，施工流程如图1所示。防渗墙不仅可以修建在坝体上，也能深入至基岩下方一定的深度，对坝体与坝基之间的渗漏通道进行截断。这一防渗技术具有使用范围广、可不放空水库、施工质量控制方便、耐久性突出等优势，防渗效果较为显著，可适应多种复杂地质条件。

在早期的防渗墙施工中，大多运用乌卡斯钻机进行施工，施工效率较为低下，且成本较高。随着技术改革的不断深入，尤其是液压抓斗等设备、技术的普及，使得防渗墙施工变得十分简单，在保证墙体质量的同时还能大幅缩减成本。目前而言，防渗墙已经广泛用于各类水库建设工程当中，并收获了良好的效果。

图1　混凝土防渗墙施工流程示意图

2.2.2劈裂灌浆

主要是指在坝体轴线方向上布设竖向钻孔，依靠高压灌浆劈裂小主应力面，然后向其中灌注泥浆，构成厚度为5～20 cm的连续性墙体，以起到防止渗漏的作用。灌浆过程中，泥浆不断湿化坝体，间接提高其密实程度。该方法不仅具有防渗作用，还能对坝体进行加固。这一防渗技术具有操作简单、成本低等优势。但适用范围较为狭窄，通常只能使用在高度在50 m以下的均匀坝体或宽心墙坝当中，且在施工中需降低水位，压力较难控制，如果操作不当将会发生坝体失稳等情况。此外，灌注的泥浆需要很长的时间进行凝结，耐久性相对较差，对施工队伍的水平与经验也有着极为严格的要求。

2.2.3土工膜

该方法主要是指在坝体上游坝坡上铺设土工膜，提高坝体防渗能力。土工膜是一种具有较强防渗能力的材料，且其质地较软，可很好的适应坝体形变，工序十分简单。该方法具有施工简单、成型快，成本低等优势。但在实际施工中要求水库完全放空，长时间使用会出现老化情况，慎选用该方法。

2.2.4高压喷浆

首先，使用钻机成孔；然后，将喷浆管口对准孔口，借助高压喷射对土体进行破坏，并促使其与泥浆进行搅拌，随泥浆喷射喷嘴不断上提，最终形成一个连续防渗墙，以起到防止渗漏的作用。早期该方法只用于粉层或砂层，近几年在砂砾层中也进行使用，效果良好。高压喷浆防渗技术具有施工周期短、成型快等优势，但由于地层情况的多样化，使得施工参数会存在很大的差别，开工之前往往需要进行大量的试验工作，而且由这种方式所形成的防渗墙在性能方面远不及上述提到的混凝土防渗墙，也不支持入岩，在粘性地层中的防渗强度很差，所以应酌情选用该防渗技术。

2.2.5排水减压井与透水料盖重

结合河南省一些水库的实际病险情况，坝基渗漏治理可以分成两种类型，如果渗漏使坝基失稳，则可使用排水减压井与透水料盖重措施予以处理。具体做法为：首先在坝基上覆盖一层无纺布，然后逐层填筑风化材料，并进行夯实，直至其相对密度超出0.75，此时应注意需要按照1：3的坡度设置倾斜，倾斜的方向为坝基下游，在压渗体的下段还需设置相应的排水沟；如果渗漏情况并不能使坝基出现失稳情况，则无需对坝基进行处理，只需在相应的位置设置简易排水沟即可。

2.2.6帷幕灌浆

帷幕灌浆防渗法主要适用于岩石等地基条件，帷幕的顶端与坝体上端直接相连，其底层深入岩层当中一定深度，以此有效减少地下水渗透。帷幕还可以和下游侧的排水系统一同作用，可以起到降低扬压力等作用。对于水工建筑而言，帷幕灌浆自出现以来一直都是地基防渗的常用措施，对于确保建筑安全有着十分重要的作用。

2.2.7振动沉模防渗板墙

该防渗技术主要运用强力振动机理，依靠强大的振动将空腹模板打压至土层当中，在到达一定深度之后向模板中灌注混凝土，然后进行振捣和拔模，浆液存留在槽孔当中会形成多个板墙，将板墙依次连接，即可形成连续防渗板墙。该防渗技术在砂层、砂性土等地质条件中较为常用，造墙的平均深度可以达到20 m，厚度在2～25 cm范围内，个别板墙的厚度甚至可以超过30 cm。该防渗技术在具有较强透水性的沙土层中使用时，极有可能出现塌孔问题，如果墙体实际厚度与设计要求存在较大差距，则还有一定几率出现断墙的情况，但与槽孔连接的各种洞穴等会被浆液完全充填。

2.2.8其它防渗技术

如果坝体和坝基之间的压实不够充分，则就有可能出现绕坝渗漏等问题。其中，坝基和坝体间出现的接触性渗漏，主要是因为坝基处理不合格等造成的，根据工程的实际情况，可适时选用明挖回填粘土、浇筑混凝土防渗墙等措施进行治理。坝体和坝基间存在的接触式渗漏在实际情况中较为常见，由于大坝施工过程中没有对坝肩处的积物进行全面的清理，使得渗漏问题频频发生。为此，可在水库的除险加固中在坝肩上方修建一个混凝土心墙，其高度与校核洪水位持平，同时扩大心墙断面，以此确保在任意高程下都可以满足绕流渗径所提出的长度需求，从而更好的起到防渗作用。

3　结语

防渗加固技术的合理运用消除了潜在的安全隐患，水库的防洪能力与灌溉等基本功能都得到了显著的提高，切实保护了下游居民的安全，有效降低了河南省洪涝灾害的发生几率，提升河南省水资源利用率，美化水库环境，创造了良好的水库景观。

［1］姜海龙，王海秋.浅谈小型水库除险加固中防渗漏主要技术方案［J］.水利建设与管理，2013，02：72-75.

［2］蒙延禄.小型水库除险加固中帷幕灌浆技术的应用［J］.现代物业（上旬刊），2011，07：58-59.

［3］钮新强.水库病害特点及除险加固技术［J］.岩土工程学报，2010，01：153-157.

［4］韦宏奎.帷幕灌浆技术在小型水库除险加固中的应用［J］.技术与市场，2015，07：238+240.

（责任编辑：韦诗佳）

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