綜述小型水庫土石壩滲漏問題及加固措施

黃為

【摘 要】土石壩的主要建筑材料為土，砂礫石和石渣，卵石以及爆破石料，因其具有就地取材，減少建筑材料運輸過程，有利于機械化施工，降低工程造價的優(yōu)點，因而在實際工程中得到了較為廣泛的使用。根據(jù)土石壩筑壩技術和筑壩工藝的不同，土石壩可以分為定向筑壩，碾壓式土石壩，水中填土土石壩等類型。近幾年來，由于大壩施工機械得到了廣泛的使用使得大壩施工人員數(shù)量的不斷減少，壩體防滲技術和防滲材料的不斷開發(fā)和應用，使得土石壩筑壩周期不斷減少，壩體工程費用不斷降低，為土石壩開辟了更為廣闊的發(fā)展前景。為保證土石壩的正常使用，就必須保證土石壩具有良好的防滲性能。但是，現(xiàn)階段，我國壩體防滲技術還不夠成熟，這在一定程度上抑制了土石壩的長久發(fā)展。因此，分析造成土石壩滲漏的原因，并采取有效措施對促進土石壩的發(fā)展具有重要作用。因此，本文將簡要結合深圳市小型水庫土石壩滲漏問題提出相關的解決措施。

【關鍵詞】小型水庫 土石壩 滲漏問題 解決措施

本文將結合在各種不同的工程建設以及土石壩加固過程中遇到的問題所積累的經(jīng)驗，簡要對小型水庫土石壩滲漏問題及相關的加固措施進行相關的研究和分析，希望可以為土石壩滲防滲技術提供有用的參考價值。

1 原因分析

土石壩滲流破壞機理大致可以歸結為以下：土石壩主要是由土，砂礫石和石渣，卵石以及爆破石料等材料構成的散粒體結構，使得顆粒之間都具有一定的縫隙。水庫蓄水后，在水壓力（靜水壓力和動水壓力）的作用下，水流沿著土石壩壩身，壩基和壩段兩岸中的縫隙中滲流到下游，造成壩基和壩身的滲流。但是，不是所有的滲流都會造成壩體和壩基的滲漏，當滲流在設計滲流量以內時為正常滲流，當滲流超過設計滲流量時，就會造成壩體的滲漏，具體表現(xiàn)為壩體和壩基在滲流量過大且集中的作用下發(fā)生管涌和滲漏。基于以上土石壩滲流破壞機理，大致可以將造成土石壩滲漏的原因歸結為以下幾點：

1.1設計滲流量和其他壩體設計，土方回填因素

如上所述，只有當土石壩實際滲流量大于土石壩設計滲流量時才會出現(xiàn)壩體和壩基的管涌現(xiàn)象。因此，對土石壩滲流量設計不當是造成土石壩發(fā)生滲漏現(xiàn)象的主要原因。同時，土石壩設計原因造成的土石壩滲漏還包括以下幾點：（1）溢洪道（水利工程中的防洪設備）尺寸設計不當；（2）沒有設計土方回填壓實標準；（3）在土石壩設計中未考慮后坡反濾體等。土方壓實的原因主要表現(xiàn)在：土石壩的主要材料主要為土，砂礫石和石渣，卵石以及爆破石料等材料構成的散粒體結構，使得材料之間具有較大空隙，水流在水壓力作用下沿著空隙滲入壩體和壩基內，造成滲漏。而土方壓實的主要作用就是減少顆粒之間的縫隙。但是在工程施工中，由于壓實方法和壓實機械的選擇不適當，往往會影響壓實效果，在一定程度上影響了壩體和壩基的防滲性能。

1.2小型水庫土石壩工程施工質量不高導致土石壩滲漏

土石壩施工質量直接影響到土石壩的防滲性能，在實際的工程施工中，土石壩施工質量造成的滲漏主要原因可以歸結為以下幾點：1、土石壩各結合部位質量有待提高。土石壩在施工中由于工期和質量要求，往往會采用分期分段填筑施工，同時要求設置橫縫和縱縫，這些施工中的結合部位都會影響壩體和壩基的防滲性能。結合部位主要可以分為壩體與壩基結合面，壩體與岸坡積混凝土部分的結合以及壩體橫縫和縱縫之間的接縫；2、大壩填筑土料含雜質較多，并有較大土塊未碾碎壓實；[1] 3、土石壩每層填筑厚度大于40cm，在施工接頭處沒有采取有效的接頭處理措施。

1.3自然環(huán)境因素—工程地質及水文地質條件

土石壩壩址的工程地質和水溫地質條件直接影響土石壩的筑壩質量。當土石壩建筑在兩岸地質條件較差，巖體透水性較大，巖石節(jié)理發(fā)育不夠完整，巖體之間裂隙較大，且在建水庫時沒有對其進行全方位的處理，會直接造成土石壩筑壩質量低，壩體和壩基滲流嚴重等問題。同時，土石壩一般建立在山區(qū)，山區(qū)的交通狀況和可利用資源較少，工程量較大，周期長，施工參與人員數(shù)量多等無形之中增大了土石壩的筑壩難度。

2 措施

2.1土石壩滲漏問題的處理—壩基處理

灌漿是加固基礎的主要方法。根據(jù)灌漿方法和灌漿使用范圍的不同，基礎（巖基）灌漿主要可以分為：帷幕灌漿，固結灌漿，接觸灌漿。帷幕灌漿的主要機理就是減少壩基滲流量，達到減少滲透壓力的效果，從而維持基礎的滲流穩(wěn)定性。帷幕灌漿的重點就是合理的安排灌漿時間和灌漿地點。一般情況下，帷幕灌漿必須在水庫蓄水前完成，在基礎灌漿廊道內完成基礎的帷幕灌漿，這樣有利于提高灌漿壓力，保證灌漿質量。固結灌漿就是通過灌漿降低基礎的透水性能，達到提高基礎的強度和整體性的目的，其需要解決的主要問題就是確定灌漿地點和灌漿孔的深度的選擇。一般情況下，固結灌漿最好是在壩體基層混凝土上進行且灌漿孔深度不能超過40m且不能小于5m，且交錯格網(wǎng)布置，這樣不僅有利于形成較大的灌漿壓力，還可以提高灌漿效果。接觸灌漿的主要目的是通過混凝土與壩肩和壩基之間的結合，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。接觸灌漿一般應該在混凝土達到穩(wěn)定強度和穩(wěn)定溫度之后，通過混凝土鉆孔灌漿機械完成。

2.2土石壩滲漏問題的處理—壩體處理

對土石壩滲漏問題的處理主要技術手段可以分為修建混凝土防滲墻和高壓噴射灌漿。防滲墻是一種修建在水下的松散結構，其主要作用是防滲的地下連續(xù)墻。防滲墻的修建關鍵是防滲墻體建筑材料的選擇和防滲墻的施工順序。現(xiàn)階段，采用的主要防滲墻材料有塑型混凝土，普通混凝土，粘土混凝土自凝灰漿，固化灰漿以及粉煤灰混凝土。防滲墻的施工順序根據(jù)不同的墻體類型和施工方法存在或多或少的差異，但大致包括以下幾步：（1）造孔前的準備；（2）鑿空成槽；（3）終孔驗收；（4）槽孔澆注；（5）竣工驗收。高壓噴射灌漿的主要機理是通過鉆孔機械鉆孔，然后運用帶有特質金屬噴嘴的灌漿管，通過高壓將泥漿等噴射到地層中，在泥漿沖切，升楊置換位移握裹，擠壓滲透作用下，使周圍巖體被置換和混合，以此提高巖體的穩(wěn)定性。這種施工方法具有灌漿可控性好，使用范圍廣，施工機械簡單，可操作性強，工程造價低等優(yōu)點，因而得到了較為廣泛的應用。

3工程實例

三洲塘水庫位于深圳市，屬于鹽田河流域。該工程為均質土石壩，主要的筑壩系數(shù)有：壩高15m，上下游壩坡坡比為1：2.6和1：2.25（下游壩坡平臺以上），1：2.75（下游壩坡平臺以下）。土石壩筑壩材料為花崗巖（均勻性一般），壩體滲流系數(shù)和土體壓實度經(jīng)查資料分別為中等透水性和81%，均表現(xiàn)為不符合規(guī)范要求。三洲塘水庫自1971年，至今已有40年作用的歷史，已經(jīng)出現(xiàn)了一定的滲漏現(xiàn)象。采取有效手段處理三洲塘滲漏問題對延長三洲塘使用周期具有重要作用。

3.1三洲塘水庫產生滲漏現(xiàn)象的原因

三洲塘水庫滲漏現(xiàn)象產生原因主要包括以下幾點：1、壩體內存在樹根，螞蟻窩，裂縫等不利因素；2、三洲塘水庫建成時間較早，由于當時施工技術和施工質量檢測技術較低，導致土層壓實強度不足，水平和垂直滲透系數(shù)大小關系不合格；3 如上所述，土石壩的筑壩材料為花崗巖，但是花崗巖為沙礫質粘性土導致壩體單薄，無法形成滲流通道。

3.2解決方案

對壩身的處理

基于以上產生原因，本文總共總結出三種處理措施：（1）混凝土防滲墻處理。（2）高壓噴射灌漿處理。（3）沖抓套井黏土回填防滲墻。但是，混凝土防滲墻雖然能夠到達較好的防滲效果，但是施工工程量較大，且施工技術要求較高；沖抓套井黏土回填防滲墻雖然具有施工工藝簡單，工程造價低的優(yōu)點，但是，由于沖抓套井黏土回填防滲墻不適合粘性土；高壓噴射灌漿具有灌漿可控性好，使用范圍廣，施工機械簡單，可操作性強，工程造價低等優(yōu)點。綜合考慮各施工方法的優(yōu)缺點，最終選擇高壓噴射灌漿的處理方法。

對壩基的處理

高壓噴射灌漿只能夠解決壩身的防滲問題，對于壩基和強風化，弱風化部位的滲透處理，需要借用帷幕灌漿。帷幕灌漿的主要灌漿材料為普通硅酸鹽水泥，且經(jīng)過帷幕灌漿處理后的基巖透水率不能夠大于5Lu（透水率單位）。

4結論

造成土石壩滲漏的原因多種，根據(jù)造成滲漏的原因以及工程的實際條件，選擇合適的加固措施，不僅可以提高工程的防滲性能，還可以降低工程造價。

參考文獻：

[1]白靜，王文龍.深圳市小型水庫大壩防滲處理方案[J].中國農村水利水電，2012，08：129-131.

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