白石水库大坝防渗加固技术分析

宫立刚

(瓦房店市水利勘测设计有限公司，辽宁 瓦房店 116300)



白石水库大坝防渗加固技术分析

宫立刚

(瓦房店市水利勘测设计有限公司，辽宁 瓦房店 116300)

现阶段我国的水坝工程的安全与建设技术都有很大进步，相关水平也得到空前提高。在各种因素下，我国水库大坝的一些关键技术不全面，还存在一些缺陷，特别是在加固技术以及大坝防渗技术方面。文章从大坝渗漏原因着手调查，对影响因素的进行系统性分析研究，进而总结提出水库大坝的加固防渗技术措施以及相应的对策与意见。

水库大坝；渗漏；防渗加固；施工工艺

我国所采取常规防洪措施是建立水库大坝，水库大坝不仅是在防洪中体现巨大的价值，同时还能承担发电等附属功能，为我国经济做出贡献。但是根据关部门统计，我国多数水库大坝修建于改革开放初期，在当时的技术、材料的影响因素下，为水库大坝留下了一些隐患，工程质量不能满足现状[1]。在长久的维修不及时、改善不到位等多方面因素，水库大坝现在已经出现了较为明显的工程问题，这些问题的出现不仅是水库大坝建立时所造成的，也是由于后期对大坝维修不及时所造成的[2]。

冯新权[3]探讨土石坝常见的渗透病害原因，总结土石坝加固处理中的几种防渗处理措施；顾磊等[4]采用有限元法计算了防渗加固前后坝体的渗流特征，结果表明把混凝土防渗墙用在防渗体系取得的效果良好，只有把加固防渗技术更提高一步，才能使水库修复变得简单，才能更加加强我国的防洪体系，保证我国各个河道流域的安全；汪湖海[5]就关于水库大坝加固技术与防渗措施提出在水库大坝加固防渗方面要形成一个完善的安全管理体系。通过加强水库大坝的加固和防渗技术，可以提高水资源的调控能力，发挥环境保护和资源利用，提高环境效益。

1 工程概况

1.1 水库现状

白石水库兴建在辽宁省北票市大凌河上，位于三个市区相接壤的地方，是一座以防洪为主要功能，同时也提供灌溉、供水等相关基本功能。水库坝长500多米，总容量可达1.645×1010m3，可控制流域面积1.7×104km2。水库年均径流量15.7亿m3，最大径流量为3.017×1010m3，最小为5.72×109m3。

经现场核查，白石水库上游混凝土护坡剥蚀严重，无防浪墙；大坝清基不彻底，坝基、存在渗流现象；溢洪道左边墩、中墩裂缝；安全监测和管理设施不完善等。

1.2 造成大坝渗漏的原因

截至2011年，全国有4万座病险水库，水库大坝发生渗漏的原因有很多种，有的是由于砂砾石层不均匀，有的是由于使用的原材料差，也有的是由于岩石在自然条件下产生风化而造成。这3种都是在大坝选址因素、经济实力以及外界条件的影响。

1.3 治理现状

我国在对水库管理方面做的还不太好，专项管理部门所配备的人员却不是专业人员，维修设备、人员、资金不能及时到位。并且大多数的水库大坝在建成以后，政府拨款不及时，假若水库大坝需要维修，所需的费用为水库自营收入，资金链发生断裂，更难以保证工作管理人员的工资。

2 水库大坝防渗加固设计

2.1 大坝工程大坝渗流加固技术分析

在现阶段的大坝防渗处治技术中存在多种不同原理、不同方式的防渗处理方法。这些不同的处理方法可以归纳以下4个方面：

1)水库水坝是一个工期长、施工难度大的一个综合性项目，同时，在水库维修的后期期间，假若初始资金不能有效跟进，那么水库破损就会愈加严重。在大坝建立初期以及后期的维护，整个项目所需的资金投入过大，若是资金链发生断却，整个水库将无效益可言。资金的来源不仅仅是当地的财政、国家在当地财政的基础上对地区进行一定补贴，当水库运行之后，后期的资金主要来源是从水库自营上来供应。同时，政府要根据水库大坝实际情况建立相应的专项专治资金管理系统，这样才会更加保证大坝后期的合理运行。

2)水库大坝工程是一个大项目，其中有很多隐蔽性小项目，假若没有专业人士对这些隐蔽项目进行监测，没能及时探测出这些潜在的危害，最终后带来严重的后果。只有及时监测检查，提前发现问题，寻找专业人员进行立项研究，解决这些隐患，才能抱枕大坝安全运行。为了减轻水库专项治理后期的冗杂情况，可以组织专业人员形成专业的监测维系团队，实行专题调研以及定期检修，并进行总结，形成工作经验汇总，对于下次相类似的工程隐患可以做出快速有效安全治理，减少工作误差。

3)在对水库大坝加固处理过程中，不仅仅要根据之前总结的经验，还要把现有科学合理的新技术、新材料运用起来，为之推广。

4)现有的土石坝防渗处理分为水平防渗和垂直防渗，防渗措施有大都采取混凝土防渗墙，应用较广是灌浆技术，各种施工方法措施可以联合搭配使用。在考虑加固效果的同时还要充分考虑到施工效率以及工程造价，不仅要保证防渗加固的效果，还要保证高效经济性。

2.2 大坝渗流原理和主要方法

针对这些情况，我们一般使用防渗灌浆或截止措施来解决渗透或减少饱和线，使用防滑桩或压舱物和其他措施改善滑动稳定安全系数[6]。大坝渗漏采取的最好的办法就是减少饱和线，在近几年的土工合成材料飞速发展，一些新材料被运用到防渗加固上。基础渗流治疗通常基于上游车间、切、阻塞的下游“指导、减、行”的原则，所谓的车间、切、阻断”是构建毯子，截水墙和帷幕灌浆，以减少渗透泄漏量；“指导、减、行”是一个建设指导渗透过滤的身体，减压井、排水沟等减少浮力[7]。

3 白石水库加固施工

3.1 施工要求依据

1)严格遵循合同文件、业主指令及其他要求的范围内进行生产生活设施及其他临时设施的总体布置。

2)充分利用施工现场的交通、通讯等条件，合理设置五大施工区，避免重复设置。

3)合理利用空间，减少耕地占用和征用，做好土地保护，避免水土流失和土壤侵蚀。

4)符合法律法规和合同约定，结合利于生产、便于管理的原则综合考虑。

5)根据施工图纸等，进行本标段的施工总体布置。

6)严格执行相关法律法规、标准规范的有关规定，并遵循节能、环保的基本要求，做到安全生产、文明施工。

3.2 主要施工技术方案

3.2.1 施工工序及施工工艺流程

图1 施工工序图

3.2.2 施工准备

大坝混凝土防渗墙施工准备工作主要包括施工平台修筑、钢筋混凝土导墙修筑、槽段划分及设备机具选型等工作。具体如下：

1)为满足混凝土防渗墙施工期设备布置要求，在上游坝脚115.0高程处搭建宽度约1 0m的施工平台，防渗墙轴线上游侧宽7.0m，下游侧宽3.0m。

2)平台修筑完毕，进行导墙基槽开挖和钢筋混凝土导墙的浇筑。导墙应充分考虑地质条件、施工方法和难度、外部施加荷载以及工期、成本等因素，进行合理设计。应确保导墙承载能力满足各种外在施加的施工荷载要求，并保证其不会因下部土体发生局部坍塌而发生变形甚至断裂[8]。

3)混凝土导墙施工前将底部基础进行夯实，以便于上部进行扎筋、支模和混凝土浇注。施工过程中重点控制混凝土的施工配合比和水灰比，振捣使用插入式振捣器。

3.2.3 防渗墙墙体施工

防渗墙墙体施工可以依据相关条令法规参照施工工序及施工工艺流程进行施工。

图2 施工工艺流程图

3.3 防渗加固质量检测与分析

3.3.1 防渗墙质量检测

1)对混凝土防渗墙施工过程中的槽孔深度、偏差、槽宽，浆液比重、黏度、含砂量以及坍落度、扩散度等指标进行检测，检测结果均符合标准。

2)现场取抗渗试块六组，经实验室检验，在0.8MPa压力下，六组试块均未出现渗水现象，表明试块符合要求。

3)对防渗墙工程进行探地雷达无损检测，雷达侧线应该沿着渗墙墙体轴线布置。检测结果表明墙体整体度较好，未出现墙体中断、墙体混凝土离析等不密实现象；

3.3.2 防渗加固质量分析

1)水库大坝防渗加固工程中所使用的各类原材料质量合格。

2)帷幕灌浆检查孔检测的基岩透水率均小于设计透水率要求，工程质量合格。

3)混凝土防渗墙的施工工艺，成槽质量等满足设计要求。

4)防渗墙渗透系数符合要求，未发现有断墙等现象。

5)墙体密实性较好，未发现墙体混凝土离析现象。钻孔电视图像显示混凝土防渗墙体结构密实，没有发现断墙等质量缺陷，工程质量合格。

4 结 语

水利大坝作为水利工程的重要组成部分，其修建年代久远，施工技术基础薄弱，并且在经过长期运行后，大坝在使用期间逐渐出现裂缝、渗漏等危害，直接威胁其安全稳定。因此，通过对辽宁省北票市白石水库进行混凝土防渗墙的施工，有效提高水库大坝的安全稳定性，确保其等功能的正常高效发挥。同时也可以看出防渗加固技术要不断通过完善的设计理论、思路进行策划，依靠可靠的施工水平、技术能力来实施保障，利用先进的质量检测手段来检查和纠正，最终实现质的飞跃。

[1]巩向伟,侯丰奎,张卫东,等.水库大坝安全监测系统及自动化[J].水利规划与设计,2007(02):65-68.

[2]徐江,赵其兴,袁晓华,等.ANSYS在混凝土拱坝温度场仿真计算中的应用[J].水利规划与设计,2008(04):75-78，98.

[3]冯新权.牟山水库防渗墙的研究[D].南京：河海大学,2005.

[4]顾磊，王宁，柴先墩，等.昌梨水库大坝防渗加固效果评价[J].南水北调与水利科技，2014，12(02)：167-170.

[5]汪湖海.关于水库大坝加固技术与防渗措施的几点思考[J].黑龙江水利科技,2012(07):189-190.

[6]董婷婷.辽宁省市际以上界河信息调查与成果分析[J].中国水能及电气化,2016(05):30-32.

[7]王海芝.石质山区坡改梯工程设计实施中的问题与思考[J].水利建设与管理，2014(12):30-32.

[8]徐飞.沈阳地区水资源短缺原因分析及对策研究[J].水资源开发与管理，2015(01)：24-26.

1007-7596(2017)02-0082-03

2017-02-16

宫立刚(1975-)，男，辽宁大连人，工程师，从事水利工程设计、测量等工作。

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