水利工程中壩體防滲技術分析

摘 要：在水利施工中，土石壩最為常見的問題是由于多種原因所造成的滲漏以及裂縫問題，這也是造成土石壩受到破壞的重要因素。壩殼堆石體具有更加高的變形模量，而這種比心墻的防滲體具有更高變形模量的情況，很容易導致非常嚴重的拱作用。這種原因導致在蓄水的過程中心墻出現水力劈裂現象，產生裂縫，嚴重危及了大壩的安全。這種情況會隨著大壩高度的增加而逐漸突出。文章以某個水庫的大壩出現滲漏現象為例，通過分析現有防滲技術，得出最為合適的某水庫施工工程防滲措施。

關鍵詞：水庫；滲漏；高壓噴射灌漿

1 某水庫壩體狀況簡述

某個水利工程建設周期較長，其水庫施工的問題相較更多，其質量也并不是很高，并不符合施工的設計要求。在水庫建設成功后，質量跟不上，經常帶病作業，目前，在主壩的壩體、右壩肩等部位都出現了非常嚴重的滲漏現象，嚴重的危及了水利工程的安全，同時也制約了水位的高度，使水庫無法做到正常的蓄水，嚴重影響了灌溉的面積。這樣的水庫沒有發揮水庫應有的作用，降低了使用的效率，提升了成本。通過實地的考察分析發現，目前該水庫具有以下幾種問題。第一，由于黏土斜墻出現了并不均勻的沉降開裂問題，使得壩體出現滲漏現象。第二，大壩主體的右壩肩部位出現了嚴重的繞壩滲漏的現象，且現象非常的嚴重。第三，排水因為溢洪道的底板和尾端出現嚴重的水毀問題造成了失效。在上述的各種危害中，滲漏現象為這些問題的主要現象。由此可見，防滲漏和抗滲漏現象是整個水利工程維護中的核心問題之一。

2 壩體防滲技術方案確立

通過上述描述，水庫大壩常見的問題是壩體滲漏和裂縫的問題，這也是導致壩體破壞的重要原因。這種貫穿整個大壩的裂縫和滲漏現象，危及了大壩的安全。同時，由于水利工程施工的地基多為軟土地基，因此，很容易出現大壩的沉降變形問題，或是出現壩體與岸坡相連接的位置產生裂縫，威脅整個大壩的安全。另一方面，心墻的土料與堆石料之間的變形模量的差距變大，導致了心墻的上下游出現了大量的剪切變形，造成了裂縫的產生。對于這種情況，通過對現有技術的分析，制定了以下的方案。第一，研究分析壓實黏土的抗拉性。這種抗拉性的研究，我們通常是通過大量的室內外的土工試驗進行的。第二，通過科學合理的計算，運用有限元的方式，研究不同細粒含量的心墻的破壞方式、破壞發生的因素以及產生的條件等。同時，對其發生劈裂和滲透的機制進行分析研究。第三，通過提前進行物理實驗，模擬在水利工程施工中的壩體施工條件與蓄水的條件，研究分析壩體產生裂縫、滲漏的機理，并根據實驗所獲得的數據制定有效的防滲漏的措施，有助于實際水利工程施工的進行。第四，完善心墻堆石壩的分析計算和程序，將三維有限元的方法應用于壩體計算中，提高預測壩體出現滲漏現象和裂縫現象的可能性，及時做出相關的應對。第五，在根據上述各種實驗所得到的理論結果的基礎上，與現場施工中的實際情況進行結合，做出最為合適的防滲和抗滲的具體設計方案，爭取在設計階段減少壩體出現問題的可能性，增強壩體的安全性，提高水利工程施工的最終質量。

3 壩體防滲設計實施

經過多年的水利工程施工，眾多技術人員根據實際的情況，總結出多種防滲加固技術，具體有以下幾種方法：第一，通過機械造槽法制作混凝土防滲墻來防止壩體滲漏。第二，通過在壩體中運用高壓的噴射來灌制漿體防止滲漏。第三，通過劈裂帷幕灌漿的技術加固壩體，填充空隙防止壩體出現滲漏裂縫現象。除了以上的三種外，還有諸如建設土工模來預防滲漏、通過振動沉模來防止滲漏等等。

（1）混凝土防滲墻技術和高壓噴射灌漿防滲技術可在壩體內形成一道滲透系數可達10-6～10-7cm/s的防滲體，本工程主要對此兩種方案進行比較，兩方案均具可操作性，施工技術均較為成熟、安全、可靠，工程經驗較豐富。從投資方面看，兩方案投資相差較小。但就本工程而言，根據大壩鉆孔資料，175-185m高程區段粗粒徑含量明顯大于上、下相臨區段，壩體中粒徑8～20cm含量為10-30%。由于高噴技術的要求較高，在施工中很難把握，因此，主要采用混凝土防滲墻來進行防滲的工作，而且效果較為理想。因此，壩體采用混凝土防滲墻防滲，對于壩基采用帷幕灌漿相結合的方案。

（2）復合土工膜設計。復合土工膜的鋪設范圍是主壩死水位以上的全部上游面及周邊3m范圍內。具體為主壩軸線180m外的左右各3m，共186m；起始高程270.00m，頂部達到壩頂310.00m高程。某水庫校核洪水位308.70m，鋪膜最低水位270.00m，土工膜工作水頭較高，達38.70m。根據規范SL210-98要求，本工程選用PE材料的二布一膜型復合土工膜。參照類似工程，依據廠家試驗資料和數據選用對應厚度的材料。設計選用的復合土工膜特性為：PE膜厚度為0.5mm（可大于0.5mm），總厚度不小于1.5mm。參數為：450g/0.5PE/450g。復合土工膜的滲透系數至少為1×10-11～1×10-12cm/s。完全滿足要求。根據規范要求，進行抗滑計算。

復合土工膜與壩坡整平層的抗滑穩定性計算，施工期抗滑系數：K=1.6>1.4，水位降落期K=1.26>1，均滿足要求。蓄水后水壓力通過土工膜對下墊層產生很大壓力，抗滑安全系數必定很大，能夠滿足要求，不做計算。復合土工膜與保護層的抗滑穩定保護層的底層為沙壤土，根據相關資料，采用無紡布與碎石土的摩擦系數：干-摩擦角30.4°，濕-28.9°。施工期：K=2.04；蓄水期：K=2.45；水位降落期：K=1.8>1.4，滿足要求。

（3）土壩劈裂灌漿技術是提高壩體防滲能力和改善土壩應力狀況的一種加固壩體的技術措施。其技術要點為：第一，通過研究分析壩體的應力規律，運用灌漿壓力劈裂壩體的軸線方向，并及時灌注適當的泥漿，組成垂直的泥墻，堵塞縫隙，提高防滲能力。第二，造孔深度應較隱患部位增加2～3米，泥墻的設計厚度一般可采用5～20厘米，應根據土壩土質、壩高情況等合理確定。泥墻的設計容量，可根據不同的土壩，不同的灌漿方法和漿液中粘粒含量多少提出要求，灌漿一年后應為1.4～1.6噸/立方米。為加速漿液凝固和提高后期強度，可摻入適量水泥，水泥摻量可為15%左右，必要時通過試驗確定。第三，并不是隨便的壓力就可以進行灌漿，所采用的灌漿壓力必須通過嚴格的現場試驗與計算。

4 結束語

通過大量的實驗得出來的水庫壩體防滲技術在實際運用中收到了良好的效果，防滲漏效果良好，為其他水利工程的施工提供了借鑒。合理分析研究各種防滲漏技術，了解各種技術的優缺點，并根據實際的情況，選擇合理的防滲漏技術運用到實際的水利工程中，是每個水利工程相關技術人員的責任。

參考文獻

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