簡析水庫除險加固工程的防滲設計及其處理技術

曾浩 河源市水利水電勘測設計院

簡析水庫除險加固工程的防滲設計及其處理技術

曾浩 河源市水利水電勘測設計院

大部分小型水庫建于上世紀六七十年代，基于當時技術、資金和施工工藝影響，水庫質量都達不到當前質量標準要求，導致使用過程中的水庫存在較大安全隱患，所以需要對這些水庫進行除險加固防滲設計及其防滲處理，基于此，本文簡述了水庫工程的防滲要求，對水庫除險加固工程中的防滲設計及其防滲處理技術進行了簡要分析。

水庫除險加固 防滲要求 防滲設計 防滲處理技術

一、水庫工程的防滲要求

本文結合某小型水庫工程為例進行分析，根據某水庫設計要求及實際使用，要求其防滲設計達到標準，進而保障水庫的安全使用。水庫工程的防滲與其承載力的初始設計有關，某水庫設計選擇水庫容量為800萬立方米，水庫的基本功能為灌溉與發電并存的功能性水庫建設。施工環境為紅壤粘土土質局部具有巖石風化成，對防滲的要求偏高。

二、水庫除險加固工程中的防滲設計分析

（一）合理選擇水庫除險加固防滲設計方案。結合某小型水庫狀況，對水庫防滲加固選擇混凝土防滲墻和高壓旋噴灌漿兩個方案。

1.混凝土防滲墻加固方案。沿壩頂中心線增設混凝土防滲墻對壩體進行防滲加固，防滲墻入巖0.5～1.0m，墻下基巖采用帷幕灌漿加固。混凝土防滲墻厚0.6m，并在墻中預埋灌漿鋼管，鋼管直徑110mm。防滲墻軸線長518m，頂高程31.40m，最大墻深24.7m。帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.6m。灌漿段長度分為：第1段2m，第2段3m，以下各段5m。帷幕灌漿防滲線總長466.0m，最大孔深36.3m。

2.高壓旋噴灌漿方案。沿壩頂中心線增加高壓旋噴灌漿對壩體和壩基覆蓋層進行防滲加固，其下透水率大于10Lu的強風化巖層采用帷幕灌漿與之相連接。高壓旋噴灌漿防滲段總長518m，最大孔深23.7m。帷幕防滲段總長466.0m，最大孔深36.3m。帷幕灌漿與上部旋噴灌漿同孔，先進行下部基巖帷幕灌漿施工，然后進行上部旋噴灌漿施工。帷幕灌漿采用自上而下分段阻塞灌漿。旋噴灌漿單排孔距0.80m，最大深度23.7m。基巖灌漿為單排孔，孔距1.6m。

3.加固方案的選擇。混凝土防滲墻方案的優點是，加固工程施工質量容易控制，防滲可靠性較高；缺點是施工速度較慢，施工工期較長，費用略高。高壓旋噴灌漿方案的優點是，施工速度較快，工期較短，費用略低；缺點是穿過不同介質的復雜地層時，施工質量較難控制，防滲可靠性受到影響。經綜合比較，推薦混凝土防滲墻加固方案。

（二）水庫防滲墻加固設計的分析。結合某水庫工程實際，其混凝土防滲墻要求沿壩頂中心線布置，深度按入巖1m控制，在斷層及裂隙密集帶適當加深。

1.計算防滲墻厚度。根據計算，墻體厚度為17.8cm可滿足抗滲要求，混凝土防滲墻采用鉆鑿法施工，墻厚取0.6m。

2.防滲墻的使用年限分析。混凝土防滲墻耐久性主要受滲流溶蝕作用控制，使用年限根據經驗公式計算為103a。根據規范，水庫采用0.6m厚的混凝土防滲墻可滿足50a設計基準期的要求。

3.防滲墻混凝土指標。28d立方體抗壓強度不小于10.0MPa，彈性模量小于15000MPa，抗滲標號大于W6，允許滲透比降大于60。

三、水庫除險加固工程防滲的主要處理技術分析

（一）高壓噴射灌漿防滲處理技術。其是在一定壓力下，使漿液通過注漿管，從高壓噴嘴中射出，注入地基，在射流的切削、攪拌、沖擊的作用下，實現漿液和地基的有效融合，對地基產生滲透、擠壓等作用，提高旋噴樁與周圍土體的承載力與密度，達到預期的處理效果。其主要可以在構筑防滲墻體、地下構筑物修補、加固地基等工程當中應用。高壓噴射灌漿防滲處理技術的可控性、可灌性較好，同時具有節約灌漿材料的特點，目前發展較為快速。其具有不需明挖、施工現場小的優勢，在水庫除險加固工程中得到了廣泛應用。

（二）混凝土防滲墻技術。其主要是對閘壩等在松散透水地基中進行垂直防滲處理，是應用較早的工程防滲技術。其施工工序較為復雜，主要包括固壁泥漿、清孔換漿、連接槽孔、混凝土澆筑。在實際施工中，對槽孔控制與混凝土澆筑的要求非常高。比如在造孔中，需要將孔內泥漿保持在導墻頂面下30-50cm，孔斜率不超過0.4%，槽孔位偏差不超過3cm。槽孔嵌入基巖深度需要達到設計標準，同時在泥漿固壁中存放新制膨潤土漿24小時，在水化溶脹之后，予以使用。在完成清孔1小時之后，保證孔底淤泥厚度不超過10cm。在清孔合格之后，在4小時之內進行混凝土澆筑。在混凝土澆筑施工中，一定要保證混凝土配合比的合理，嚴格檢測混凝土質量，同時對拌和時間、速度等指標予以監理審批。現階段，此項技術越來越成熟，工藝流程也越來越完善，具有較低彈性模量、較大極限變形、較小彈性比等特點，充分發揮了防滲作用。

（三）復合土工膜防滲處理技術。其主要由土工織物、土工膜構成，具有良好的防滲效果。在滲漏水庫坡面上，鋪設復合土工膜之后，在鋪設砂墊層與混凝土，就可以形成一個相對封閉、完整的防滲系統。近些年來，我國采用的土工膜防滲堆石壩壩高超過了60m，取得了一定的防滲成效。在鋪設復合土工膜的時候，要求應力平均，松緊適宜，不要出現繃拉過緊的情況；同時，要求復合土工膜和土面進行緊密連接，不得留有空隙，在鋪設之前，需要對坡面進行平整與壓實，在驗收合格之后，才可以進行復合土工膜的鋪設。其施工流程主要包括：施工準備、鋪設復合土工膜、拼接復合土工膜、質檢、鋪設墊層、鋪設混凝土保護層、質量驗收。為了便于施工，在鋪設復合土工膜的時候，盡可能選用寬幅的，減少現場拼接，根據施工現場的實際情況，盡量在施工單位內完成復合土工膜的拼接，運到施工現場予以鋪設，從而保證施工質量。

四、結語

綜上所述，水庫除險加固防滲要結合具體項目進行設計，從而提高水庫的實際使用能力和抗震能力。并且應用有效的防滲處理技術，可以提高水庫工程的施工質量，確保其在保證農業生產需求以及預防自然災害的作用。

[1]王朝進等.防滲墻在水庫滲流破壞除險加固設計中應用[J].建筑工程技術與設計，2015.

[2]李樹林.水庫大壩除險加固防滲設計處理淺述[J].環球市場，2017.