解析水庫壩基防滲中墻幕結(jié)合應(yīng)用

蔣順才

(桃源縣水電工程建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南桃源415700)

摘要：水庫是人們生活必須的一項(xiàng)水利工程，但目前的一些水庫壩體結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)各種問題，滲漏現(xiàn)象是最嚴(yán)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(jié)合處理水工建設(shè)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(yīng)用較為廣泛。本文主要通過對一案例的分析，進(jìn)一步對水庫的防滲加固工程的施工工藝和存在的問題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：水庫;防滲加固;墻幕技術(shù);設(shè)計(jì)

引言

我國水壩多修建于上世紀(jì)七八十年代，但由于當(dāng)時的技術(shù)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(yán)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(xiàn)，采用帷幕灌漿技術(shù)處理壩基的滲漏，有成本低、速度快、最大化保證壩體結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，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(shù)的發(fā)展起到重要作用，以下是對其技術(shù)的闡述。

一、工程案例

1)基本狀況：某水庫大壩為復(fù)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(shè)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(cè)，為側(cè)槽開敝式。施工期右壩肩沒有做防滲處理，水庫自蓄水運(yùn)行以來下游滲漏嚴(yán)重，水庫大壩存在極大安全隱患，因此，對右壩肩進(jìn)行了防滲帷幕灌漿處理。

2)原因分析：通過現(xiàn)場勘查，從施工、運(yùn)行等方面的歷年資料以及滲漏的現(xiàn)狀來看，所有的調(diào)查數(shù)據(jù)都表明大壩存在壩體滲漏隱患。用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)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(jìn)行壓實(shí)好，即是由于壩殼的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，才導(dǎo)致大壩壩體滲水嚴(yán)重。

②水庫大壩所建造的斷面采用的材料是漿砌條石，經(jīng)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(xiàn)裂縫以及斷裂現(xiàn)象的危險(xiǎn)，從而引發(fā)較為嚴(yán)重的滲漏;

③水庫大壩的壩基是使用碎石狀風(fēng)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(jìn)行建造的，同樣經(jīng)過研究表明，該材料使用時極易出現(xiàn)斷裂或者裂隙的擴(kuò)大，長此以往會使得水庫壩體滲漏。

3)地質(zhì)分析：水庫所在地區(qū)基本為巖質(zhì)岸坡，基巖裸露，巖性堅(jiān)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(xiàn)有的圍堰低，且圍堰水位較高，在混合土卵石中鑿孔的技術(shù)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(jié)合防滲加固設(shè)計(jì)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(jìn)行防滲加固處理，通過以往的經(jīng)驗(yàn)對比，由于墻幕結(jié)合技術(shù)的耗資少、速度快、對壩體結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)點(diǎn)，確定選用該技術(shù)。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(jìn)行改善，可以使用復(fù)合十工膜來進(jìn)行防滲處理，使各種防滲技術(shù)組成一個完整的防滲系統(tǒng)。

墻幕結(jié)合施工設(shè)計(jì)：

由調(diào)查可知，水庫壩體主要使用單管高壓旋噴樁進(jìn)行防滲加固，而壩基是通過帷幕灌漿防滲技術(shù)進(jìn)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(jìn)行，否則無法列其中存在的裂縫進(jìn)行沖洗，使得灌漿技術(shù)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(shù)的確定：墻幕結(jié)合的防滲工程技術(shù)涉及的參數(shù)較多，一般要根據(jù)具體的水利工程條件來選擇，采用經(jīng)驗(yàn)公式，也可以參照已有的工程實(shí)例確定參數(shù)，如帷幕灌漿孔的位置、孔深和孔距等，但不能不考慮實(shí)際，要將地層結(jié)構(gòu)和壩體結(jié)構(gòu)破壞程度達(dá)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(jù)。以下是相關(guān)參數(shù)公式： 。

T= H/[J]

式中T-防滲墻體厚度，cm;

H—設(shè)計(jì)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(jìn)行施工，先進(jìn)行現(xiàn)場測試，再確定相關(guān)數(shù)值，比如灌漿注漿壓力、注漿流量及提升速度等施工參數(shù)。帷幕的深度與相對不透水層深度有關(guān)，只有帷幕深入和不透水層相對，才能有效地截?cái)酀B漏，起到防漏加固的作用。

2)墻幕結(jié)合施工中的標(biāo)準(zhǔn)

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(jìn)行。

③孔距為2m，段長1.5m~5m左右。

④灌漿壓力，要根據(jù)現(xiàn)場測試的臨界壓力來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，防止破壞高壓噴灌墻。一般為0.5MPa。1.5MPa。

⑤防滲標(biāo)準(zhǔn)：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(jìn)行。

壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：是指將每5 min。10 min測讀的壓人流量值記錄下來，當(dāng)連續(xù)四次讀數(shù)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(jié)束試驗(yàn)，取最終值作為計(jì)算值。

⑦灌漿前，孔內(nèi)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(diǎn)和質(zhì)量控制措施

(一)孔壁的穩(wěn)定措施

通過前文的原因分析調(diào)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(jìn)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(guān)措施來增加其穩(wěn)定性。首先在成槽過程中，要使用優(yōu)質(zhì)的膨潤土水泥漿來修護(hù)孔壁，同時根據(jù)泥漿漏失的嚴(yán)重程度，適當(dāng)?shù)募哟竽酀{的比重，嚴(yán)重時，還要向槽內(nèi)添加黏土，同時用鉆頭對地層開縫，使得黏土褥以進(jìn)入，每鉆一層就要抓取進(jìn)尺，指到修到漏失地層。這種施工方法的優(yōu)點(diǎn)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(yán)重制約抓斗上程的進(jìn)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(jìn)行擊扣，使其破碎。

2)使用化學(xué)藥劑對孤石、漂石的表面實(shí)行聚能爆破;

3)利用地質(zhì)鉆機(jī)在石頭內(nèi)鉆孔，然后用炸藥進(jìn)行孔內(nèi)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(shù)難度較大的一個工藝，在進(jìn)行壓水試驗(yàn)后就要進(jìn)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(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)據(jù)等都要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定來制定，可以根據(jù)實(shí)際情況做出適當(dāng)調(diào)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(dāng)結(jié)合摻和外加劑的方法進(jìn)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(jié)束。當(dāng)灌漿速度小于10L/min時，需要兌純水進(jìn)泥漿中，加快灌漿速度。

(四)封孔

要在每個灌漿孔都結(jié)束灌漿后才能進(jìn)行封孔，根據(jù)技術(shù)要求，一般采用分段壓力封孔，白下而上進(jìn)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(jié)束后閉漿一整天。對于已經(jīng)封孔好的灌漿孔，等其泥漿凝固后，還要對孔內(nèi)的污水和浮漿進(jìn)行清理，當(dāng)孔洞上端空余部分大于3rn，要用機(jī)械壓漿，若小于3m，可以直接使用水泥漿進(jìn)行封實(shí)。

四，結(jié)束語

綜上所述，水庫壩體幕墻結(jié)合的方法是一種技術(shù)要求很高的技術(shù)，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(chǎn)生影響，但若合理施工，這種方法既有效的實(shí)現(xiàn)了上墻下幕兩者有效的結(jié)合，還最大程度的節(jié)省了壩基修復(fù)工程的資金和時間，后期的防滲效果也得到了保證為促進(jìn)我國水庫的建設(shè)做出巨大貢獻(xiàn)。

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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。