解析水庫壩基防滲中墻幕結合應用

蔣順才

(桃源縣水電工程建設有限責任公司，湖南桃源415700)

摘要：水庫是人們生活必須的一項水利工程，但目前的一些水庫壩體結構可能會出現各種問題，滲漏現象是最嚴重的問題之一，使得水庫存在巨大的隱患，同時威脅到附近居民的安全。墻幕結合處理水工建設中是處理滲漏的主要手段之一，尤其是在水壩基防滲中的應用較為廣泛。本文主要通過對一案例的分析，進一步對水庫的防滲加固工程的施工工藝和存在的問題進行討論。

關鍵詞：水庫;防滲加固;墻幕技術;設計

引言

我國水壩多修建于上世紀七八十年代，但由于當時的技術和資金的限制，使得壩基和壩體的建造都存在或多或少的問題，如壩基覆蓋層清理不干凈，使得水庫儲水后存在滲漏孔洞，情況嚴重的會危及整個大壩的安全，通過對各種方法的使用和研究對比發(fā)現，采用帷幕灌漿技術處理壩基的滲漏，有成本低、速度快、最大化保證壩體結構等優(yōu)點，在近幾年的水壩防滲加固中使用頻繁，對大壩加固防滲技術的發(fā)展起到重要作用，以下是對其技術的闡述。

一、工程案例

1)基本狀況：某水庫大壩為復合土工膜斜墻防滲砂礫石壩，上游壩坡1：3.5，下游壩坡1：2.5。壩基防滲采用的是高壓擺嘖塑性混凝土防滲墻，防滲墻頂部與壩體防滲土工膜相接。大壩上、下游都設有壓震平臺。放水洞布置在右岸，是城門同型無壓洞，斷面尺寸2.6m×2.95m，為全斷面混凝土襯砌。溢洪道布置在放水洞右側，為側槽開敝式。施工期右壩肩沒有做防滲處理，水庫自蓄水運行以來下游滲漏嚴重，水庫大壩存在極大安全隱患，因此，對右壩肩進行了防滲帷幕灌漿處理。

2)原因分析：通過現場勘查，從施工、運行等方面的歷年資料以及滲漏的現狀來看，所有的調查數據都表明大壩存在壩體滲漏隱患。用現代技術進行分析后，得出以下幾個主要原因：

①水庫大壩上游壩殼的填土含水率過高，并且填土的均勻性較差，也沒有進行壓實好，即是由于壩殼的質量不達標，才導致大壩壩體滲水嚴重。

②水庫大壩所建造的斷面采用的材料是漿砌條石，經過研究測試，這種材料并不符合目前對于壩體材料的需求，研究表明，使用漿砌條石砌成的大壩斷面可能會存在著出現裂縫以及斷裂現象的危險，從而引發(fā)較為嚴重的滲漏;

③水庫大壩的壩基是使用碎石狀風化后的花崗巖石，某些段落存在著較為密集的裂隙密集區(qū)域，使得水流通過壩基發(fā)生密集的滲漏;

④水庫大壩壩體的防水涵洞主要是使用漿砌石來進行建造的，同樣經過研究表明，該材料使用時極易出現斷裂或者裂隙的擴大，長此以往會使得水庫壩體滲漏。

3)地質分析：水庫所在地區(qū)基本為巖質岸坡，基巖裸露，巖性堅硬，防滲墻河床覆蓋層為混合土卵石，還混合其他類型的石頭，河床比現有的圍堰低，且圍堰水位較高，在混合土卵石中鑿孔的技術難度較大，而且容易形成塌孔，使得水泥漿大量流失。

二、墻幕結合防滲加固設計方案

通過以上對大壩滲漏的原因分析來看，不僅大壩壩體，放水涵洞和壩基都有一定程度的滲漏，都要對其進行防滲加固處理，通過以往的經驗對比，由于墻幕結合技術的耗資少、速度快、對壩體結構影響小等優(yōu)點，確定選用該技術。施工時，要將使用的灌溉平臺置于上游，便于施工，還要對原來上游坡壩的土工膜進行改善，可以使用復合十工膜來進行防滲處理，使各種防滲技術組成一個完整的防滲系統(tǒng)。

墻幕結合施工設計：

由調查可知，水庫壩體主要使用單管高壓旋噴樁進行防滲加固，而壩基是通過帷幕灌漿防滲技術進行加固，都是單藹排布置，前者孔洞距離為0.4 m，后者孔洞距離為2.0 m，土壩帷幕灌漿施工要在無蓋的狀態(tài)下進行，否則無法列其中存在的裂縫進行沖洗，使得灌漿技術受到很大的限制，水泥漿也很難將基巖接觸段填樸好，造成施工加固失敗。

1)墻幕參數的確定：墻幕結合的防滲工程技術涉及的參數較多，一般要根據具體的水利工程條件來選擇，采用經驗公式，也可以參照已有的工程實例確定參數，如帷幕灌漿孔的位置、孔深和孔距等，但不能不考慮實際，要將地層結構和壩體結構破壞程度達到最小作為施工的基本原則，如通過測量將臨界壓力(壓力升到一定值時注漿量突然增大)作為確定灌漿壓力值的依據。以下是相關參數公式： 。

T= H/[J]

式中T-防滲墻體厚度，cm;

H—設計水頭，cm;

[J]-允許滲透比降，取80。

高壓旋噴灌漿工程一般分為兩個階段來進行施工，先進行現場測試，再確定相關數值，比如灌漿注漿壓力、注漿流量及提升速度等施工參數。帷幕的深度與相對不透水層深度有關，只有帷幕深入和不透水層相對，才能有效地截斷滲漏，起到防漏加固的作用。

2)墻幕結合施工中的標準

①帷幕與高壓噴灌在同一軸線上。

②施工時要沿軸線單排布孔，一般分三道工序施工，按照先后順序進行。

③孔距為2m，段長1.5m~5m左右。

④灌漿壓力，要根據現場測試的臨界壓力來進行參數設置，防止破壞高壓噴灌墻。一般為0.5MPa。1.5MPa。

⑤防滲標準：灌后透水率要小于5Lu。

⑥簡易壓水時間通常為20min，但是要在壓水穩(wěn)定時下，每5min或10min測讀一次壓力流量，便于適時掌控壓水情況，防止造成問題影響后續(xù)工程的進行。

壓水穩(wěn)定標準：是指將每5 min。10 min測讀的壓人流量值記錄下來，當連續(xù)四次讀數中最大值與最小值之差小于最終值的10L/min，或最大值與最小值之差小于10 min時，此時結束試驗，取最終值作為計算值。

⑦灌漿前，孔內殘留小于20cm。

⑧水灰比2：1，1：1.0.8：1.0.6：1，0.5：1五個比級。

三、施工難點和質量控制措施

(一)孔壁的穩(wěn)定措施

通過前文的原因分析調查，可以知道，壩基的覆蓋層主要為混合土卵石，清理不干凈就進行施工時，會不利于成槽過程中的孔壁穩(wěn)定，所以要采取相關措施來增加其穩(wěn)定性。首先在成槽過程中，要使用優(yōu)質的膨潤土水泥漿來修護孔壁，同時根據泥漿漏失的嚴重程度，適當的加大泥漿的比重，嚴重時，還要向槽內添加黏土，同時用鉆頭對地層開縫，使得黏土褥以進入，每鉆一層就要抓取進尺，指到修到漏失地層。這種施工方法的優(yōu)點是能夠快速的修好孔壁，同時保證槽孔的安全。

(二)孤石、漂石的處理

孤石和漂石會嚴重制約抓斗上程的進行，遇到該情況，一般有以下幾個處理措施：

1利用抓斗，即在抓斗上懸掛重錘對石塊進行擊扣，使其破碎。

2)使用化學藥劑對孤石、漂石的表面實行聚能爆破;

3)利用地質鉆機在石頭內鉆孔，然后用炸藥進行孔內爆破，此種方法使用時，要先征得監(jiān)理人的同意，還要就水庫周圍地勢，和孔深、漂石和孤石的大小來確定爆破方案，裝藥量也要適合。

(三)灌漿

灌漿是壩體防滲工程I+l較為重要且技術難度較大的一個工藝，在進行壓水試驗后就要進行灌漿，灌漿工程中要用到的組成泥漿液的成分比例、壓力值和結束標準等數據等都要嚴格按照技術規(guī)定來制定，可以根據實際情況做出適當調整。灌漿中是將泥漿灌入灌漿孔，所以對于灌漿孔的要求很苛刻，要保證橫截面大小基本一致，還要是與水平面垂直的豎直狀態(tài)。有時在灌漿中灌入的泥漿會從斷層通道流失，造成泥漿使用多但效果差的局面，所以要適當結合摻和外加劑的方法進行施工，有時還要問歇·段時間，等灌入的泥漿凝固后重新鉆孔灌漿，再慢慢使其詐常結束。當灌漿速度小于10L/min時，需要兌純水進泥漿中，加快灌漿速度。

(四)封孔

要在每個灌漿孔都結束灌漿后才能進行封孔，根據技術要求，一般采用分段壓力封孔，白下而上進行封孔，每段段長約為15-20m，漿液水灰比采用0.5：1的濃漿，灌注壓力要與該段的灌漿壓力相同，觀察其注入速度，適時的間歇、繼續(xù)注入，灌注結束后閉漿一整天。對于已經封孔好的灌漿孔，等其泥漿凝固后，還要對孔內的污水和浮漿進行清理，當孔洞上端空余部分大于3rn，要用機械壓漿，若小于3m，可以直接使用水泥漿進行封實。

四，結束語

綜上所述，水庫壩體幕墻結合的方法是一種技術要求很高的技術，施上過程中要考慮的因素很多，任何一個環(huán)節(jié)出錯，都會對整個工程產生影響，但若合理施工，這種方法既有效的實現了上墻下幕兩者有效的結合，還最大程度的節(jié)省了壩基修復工程的資金和時間，后期的防滲效果也得到了保證為促進我國水庫的建設做出巨大貢獻。

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[4]黃友富.水庫壩基混凝土防滲墻施工質量控制[J].建設監(jiān)理，2017年01期

作者簡介：

蔣順才(1980.11-)，男，本科，高級工程師，從事水利水電施工工作。