我國(guó)水庫防滲除險(xiǎn)技術(shù)淺析

王文海

摘 要：水庫是重要水利設(shè)施，我國(guó)水庫眾多，在興利和防洪中都起著重要作用。然而隨著我國(guó)的病險(xiǎn)水庫增多，在病險(xiǎn)水庫中滲透問題比例大的現(xiàn)象，進(jìn)行水庫的防滲除險(xiǎn)加固的工作已經(jīng)如火如荼的開展。根據(jù)各類水庫出現(xiàn)的實(shí)際問題，選用切實(shí)可用并經(jīng)濟(jì)的方案，是目前主要的研究方向。文章簡(jiǎn)介了幾種防滲技術(shù)，并以切吉水庫為例，根據(jù)實(shí)際選擇合適的防滲方案。

關(guān)鍵詞：水庫；防滲除險(xiǎn)技術(shù)；淺析

1 概述

自開國(guó)以來，我國(guó)大興水利建設(shè)工程，這對(duì)眾多的河流及水利資源是統(tǒng)籌合理的應(yīng)用和調(diào)整控制，這些水利工程對(duì)我國(guó)的發(fā)電、供水、灌溉以及防洪方面創(chuàng)造了非常大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。但是隨著經(jīng)年累月，很多水利工程因?yàn)槭┕べ|(zhì)量、地質(zhì)、水文等內(nèi)因，因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理、管理不恰當(dāng)、前期勘測(cè)不周全等外因，還有一些自然原因，使得很多工程發(fā)生了滲流等安全隱患。由于土石壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、抗震性能好、施工管理方便等的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)有百分之八九十的水利工程都為土石壩，而土石壩出現(xiàn)的問題最多，而在所有事故統(tǒng)計(jì)分析中，有百分之四十五的事故是由滲流問題產(chǎn)生的。

在土石壩設(shè)計(jì)初期，由于實(shí)際建設(shè)完畢的土石壩竣工后與設(shè)計(jì)預(yù)想很難完全一致，所以在計(jì)算滲流時(shí)，不但要計(jì)算滲流的動(dòng)水壓、滲流量，還要確定水力坡降以及浸潤(rùn)線位置，并且要根據(jù)不斷改變的滲流條件，需要設(shè)計(jì)后期加固的補(bǔ)救方案。同時(shí)，水利工程有地下及地上部分，而堤壩加固屬于地下部分的工程施工，能見度低、操作不易，凡此種種不確定的因素堆積在一起，使得在水利工程建設(shè)結(jié)束后，在滲流方面出現(xiàn)問題的可能性增多。

滲流的定義是水或者其他在巖石土質(zhì)介質(zhì)空隙及裂縫中的流動(dòng)，它是多種學(xué)科研究的內(nèi)容，它通過計(jì)算得出的結(jié)果供分析，選擇合理的防滲技術(shù)方案和排滲設(shè)計(jì)，以便在水利工程的運(yùn)行及管理中更好的發(fā)揮水資源的作用，加固做得好也能大大減少對(duì)國(guó)家及人民生命財(cái)產(chǎn)的威脅。

2 水庫大壩防滲技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻最早是意大利工藝，我國(guó)1958年著手研究這方面的施工技術(shù)?；炷练罎B墻按照水平截面可分為四種：圓樁柱型、墻板型、混合樁柱型、墻板樁柱混合型，其中圓樁柱型因?yàn)楹穸炔蛔憬涌p多現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。世界最大的混凝土防滲墻在加拿大，厚達(dá)131米的馬尼克壩防滲墻采用的是混合樁柱型混凝土防滲墻?；炷练罎B墻技術(shù)有較低的彈性模量和較高的抗?jié)B標(biāo)號(hào)，并且強(qiáng)度也適當(dāng)，所以較為常用，施工中的難點(diǎn)是相鄰的墻之間或著樁柱之間的連接技術(shù)，無論在哪一種墻型中，這都是個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。為了防止混凝土與泥漿分隔可采用直升導(dǎo)管澆筑，同時(shí)要控制速度，防止壩體因?yàn)榕蛎涢_裂。

2.2 劈裂帷幕灌漿技術(shù)

前面說到的混凝土防滲墻技術(shù)是最廣泛使用的，而劈裂帷幕灌漿技術(shù)則是我國(guó)首創(chuàng)技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工方便、效率高，投資金額小，而且取材方便，所以推廣迅速。帷幕灌漿顧名思義就是在巖石土質(zhì)介質(zhì)空隙及裂縫中灌入漿液，形成帷幕的防滲技術(shù)。根據(jù)灌漿孔的排數(shù)可分為雙排孔和多排孔帷幕；根據(jù)灌漿孔底部位置可以分為懸掛式和封閉式帷幕。運(yùn)用該技術(shù)的前提是，水庫大壩壩體不能有滑坡型的裂縫。施工中容易出現(xiàn)的問題是裂縫和冒漿，當(dāng)因?yàn)閴误w灌漿張力產(chǎn)生裂縫時(shí)也分縱縫和橫縫兩種，縱窄縫可以自動(dòng)閉合、縱寬縫可以用自重灌漿方法處理；橫縫一般從上游貫通至下游但大都不深，處理方法是加大灌漿時(shí)的壓力，使縫中填充漿液。冒漿可能在壩體的頂部、放水洞、排孔口處出現(xiàn)，也可能在上游或下游出現(xiàn)。如冒漿現(xiàn)象出現(xiàn)在上游壩坡，施工處理方法是用濃漿液間歇灌入；如在下游壩坡出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，可在冒漿位置壓砂形成反濾層也可以加阻漿蓋。

2.3 沖抓套井回填技術(shù)

技術(shù)原理是沖抓打井機(jī)取出防滲質(zhì)量較差的材料，重新在套井內(nèi)回填粘土壓實(shí)形成防滲墻從而實(shí)現(xiàn)防滲目的。具體來說，施工的流程是首先要將水庫水位降到要求高程下進(jìn)行造孔，施工重點(diǎn)是為了保證防滲墻的有效厚度和搭接，要確保鉆孔垂直，到一定深度時(shí)要及時(shí)檢查是否井壁不正并及時(shí)糾正。鉆孔結(jié)束后要確保井底無水、無碎石浮土后進(jìn)行粘土分層回填，粘土質(zhì)量應(yīng)通過檢測(cè)，回填厚度每層40cm（上下浮動(dòng)10cm）為宜。另一個(gè)施工重點(diǎn)是對(duì)回填粘土的夯實(shí)，無論通過室內(nèi)或者現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，都要在夯擊次數(shù)、夯擊距離、夯擊功能等參數(shù)上得以驗(yàn)證，這對(duì)提高粘土的防滲度和密實(shí)度起到至關(guān)重要的作用。沖抓套井回填技術(shù)具備使用的機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、工程量不大、投入資金少，而且防滲效果好，可以在施工中在現(xiàn)場(chǎng)下孔檢查等優(yōu)點(diǎn)，但這種技術(shù)的不足在于可用范圍的局限性，結(jié)合劈裂帷幕灌漿技術(shù)才能全面的解決堤壩滲漏問題。

2.4 土工膜防滲技術(shù)

土工膜分為單糙面土工膜、雙糙面土工膜、長(zhǎng)絲復(fù)合膜、HDPE土工膜等，由于土工膜具有抗拉、抗撕裂、抗頂破等物理性能，其優(yōu)點(diǎn)有延展性好、變形度大、抗腐蝕、耐酸堿老化，當(dāng)然，防滲性能優(yōu)良，故在水利工程中廣泛使用。在施工中，首先要用料徑較小的砂土或粘土找平基面，然后再鋪設(shè)土工膜。使用埋入式的方法，每層覆蓋厚度不小于30cm為宜，在整個(gè)整修防滲系統(tǒng)中，必不可少有墊層、防滲層、過渡層及保護(hù)層。土體要堅(jiān)實(shí)，避免不均勻沉陷、裂紋，與膜接觸面鋪設(shè)粒徑小的沙土或粘土作防護(hù)層。鋪設(shè)時(shí)復(fù)合土工膜不要拉得太緊，兩端埋入土體部分成波紋狀較好，特別是與剛性材料錨固時(shí)，應(yīng)留有一定的伸縮量。施工時(shí)，應(yīng)避免石塊，重物直接砸在土工膜上、最好邊施工、邊鋪設(shè)膜、邊覆蓋保護(hù)層。

3 防滲加固方案選擇

以青海省海南藏族自治州共和縣切吉水庫為例，切吉水庫為土石壩，在1992年已經(jīng)對(duì)壩體使用了單膜加固。在大壩最初建成蓄水時(shí)，壩基滲透就已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)年累月各項(xiàng)排滲功能的效果逐年下降，在下游坡的位置也出現(xiàn)了塌陷及變形，滲透問題亟待解決。切吉水庫大壩上下游護(hù)坡采用的是干砌條石，風(fēng)侵雨蝕后出現(xiàn)風(fēng)化，穩(wěn)固性降低，局部出現(xiàn)凹凸變形，而水庫壩基多用管涌土，根據(jù)勘探的資料，這也是導(dǎo)致滲透的主要因素之一。大壩心墻與上游壩采用的都是粘土料，根據(jù)勘探的地質(zhì)資料，該粘土土質(zhì)不均勻、含礫多，填土的壓實(shí)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)，且含水量偏高，故大壩心墻也存在滲透問題。

根據(jù)以上分析，切吉水庫需要選擇一種工程量小、資金投入合理且防滲加固效果好的方案。經(jīng)過多方面比較，確定在壩體采用低彈模砼防滲墻加固，對(duì)壩基采用帷幕灌漿加固。其原因有：復(fù)合土工膜對(duì)蟻蟲侵害防御不如低彈模鹼耐用，而采用低彈模砼防滲墻加砼面板方案雖然也能較為全面徹底的解決大壩滲透問題，但資金投入較大，加入砼面板后接頭增多質(zhì)量不容易保證。采用低彈模砼并摻加膨潤(rùn)土形成彈模3000MPa以下的柔性防滲墻，既可以滿足墻體強(qiáng)度要求，又與壩體涂料相差不大，且經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。

4 結(jié)束語

本文主要針對(duì)目前我國(guó)水庫大壩存在滲透問題普遍的現(xiàn)象，簡(jiǎn)單介紹了集中防滲技術(shù)，并以青海切吉水庫為例，選擇一種符合實(shí)際需要的防滲加固方案。但水庫大壩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成部分多且出現(xiàn)的滲透問題也各不相同，發(fā)生滲透問題也是多種因素共同作用之下產(chǎn)生的結(jié)果。文章只是簡(jiǎn)單的介紹了幾種防滲技術(shù)，在綜合運(yùn)用方面還需要進(jìn)一步的研究。單一技術(shù)簡(jiǎn)單易掌握，但不能全面徹底的解決水庫大壩的復(fù)雜問題，只有綜合的方法治理，才能解決困難。用綜合治理的方法治理出現(xiàn)問題的土石壩，在我國(guó)雖然成功案例較多，但在對(duì)于各種單一技術(shù)的對(duì)比選擇使用上，還需要多研究多下功夫，研究出新技術(shù)及新工藝，使水庫工程發(fā)揮更好的作用，希望本文能為將來同類防滲除險(xiǎn)加固水利工程設(shè)計(jì)及施工貢獻(xiàn)綿薄之力。

參考文獻(xiàn)

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