淺析中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)的處理措施

王堂振　王堂釗

摘要：中小型水庫(kù)大壩是水利工程常見(jiàn)形式，在整個(gè)水利工程中扮演著重要角色，確保水庫(kù)大壩具有較強(qiáng)的穩(wěn)固性及防滲能力是尤為重要的，可以顯著提升水庫(kù)大壩工程質(zhì)量，是充分發(fā)揮水庫(kù)蓄水功能的前提，所以，就需要提高對(duì)中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)的重視力度。文章強(qiáng)調(diào)了中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)的重要意義，從其基本設(shè)計(jì)原則出發(fā)，指出了幾種常用水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)處理措施，并結(jié)合工程實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，具有一定的技術(shù)指導(dǎo)和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：中小型水庫(kù)大壩；除險(xiǎn)加固；防滲設(shè)計(jì)；基本原則；處理措施

從當(dāng)前我國(guó)水利工程整體運(yùn)行使用情況來(lái)看，其中仍存在較多薄弱環(huán)節(jié)，尤其是水庫(kù)大壩部分，經(jīng)常因?yàn)榫S護(hù)和檢修工作不到位，造成滲流現(xiàn)象的出現(xiàn)。不僅會(huì)降低水庫(kù)大壩的穩(wěn)固，降低其蓄水防洪能力，而且還容易引發(fā)險(xiǎn)情，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，就需要加強(qiáng)水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)。

1.中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)的重要意義

在水利工程中，中小型水庫(kù)是最為常見(jiàn)的建筑物，其主要作用是攔洪蓄水和調(diào)節(jié)水流，不僅能夠供地區(qū)生產(chǎn)生活用水需求，確保水資源的合理利用，同時(shí)還能用作水力發(fā)電及水產(chǎn)養(yǎng)殖，實(shí)現(xiàn)水資源利用率的最大化，在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。我國(guó)地域遼闊，河流分支眾多，相對(duì)的人工建設(shè)的水庫(kù)數(shù)量也比較多，但是，大量水庫(kù)都是在上世紀(jì)50-70年代間完成修建的，尤其是很多中小型水庫(kù)。受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)條件的限制，水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量普遍較低，存在較多的質(zhì)量隱患問(wèn)題，再加上水庫(kù)投入使用較長(zhǎng)，很多水庫(kù)都存在不同程度的維護(hù)不到位現(xiàn)象，降低了水庫(kù)的正常使用性能，導(dǎo)致水庫(kù)大壩穩(wěn)固性較弱，滲流現(xiàn)象比較常見(jiàn)，水庫(kù)大壩病害情況嚴(yán)重，發(fā)生險(xiǎn)情的概率較大難以確保水庫(kù)基礎(chǔ)作用的有效發(fā)揮。

在推進(jìn)水利工程建設(shè)過(guò)程中，必須提高對(duì)原有水庫(kù)大壩改良的重視力度，做好水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲處理工作，尤其是建設(shè)使用時(shí)間較長(zhǎng)、存在病害現(xiàn)象的中小型水庫(kù)大壩。在對(duì)中小型水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從水庫(kù)大壩工程特點(diǎn)及地區(qū)用水需求出發(fā)，找出存在的病害情況及險(xiǎn)情隱患，結(jié)合水庫(kù)大壩溢洪道泄流水面線基本情況，采取針對(duì)性有效措施，對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行加固處理，提高其防滲性能，消除中小型水庫(kù)大壩存在的病險(xiǎn)隱患，提高水庫(kù)大壩的安全性，確保其基礎(chǔ)應(yīng)用作用的充分發(fā)揮，增強(qiáng)水利工程的設(shè)計(jì)及建設(shè)的科學(xué)性及實(shí)用性，更好地服務(wù)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。所以，加強(qiáng)中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)，是當(dāng)前我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展過(guò)程中尤為重要的一項(xiàng)工作。

2.中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)基本原則

在對(duì)中小型水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循基本的設(shè)計(jì)原則，主要包括以下幾點(diǎn)。第一，應(yīng)該確保除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)符合水庫(kù)大壩建設(shè)特點(diǎn)，在采取相應(yīng)的處理措施之前，先對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行全面勘察，了解水庫(kù)的蓄水、灌溉、防洪等各項(xiàng)基本能力，掌握水庫(kù)水位變化規(guī)律，在枯水期期間完成水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲改良處理。第二，應(yīng)嚴(yán)格按照中小型水庫(kù)大壩防滲規(guī)定，從壩體和壩基的滲流滲徑、滲流坡降、滲水量等多項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，提高除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)方案的規(guī)范性及可行性，使其防滲性能達(dá)到規(guī)定水平。第三，對(duì)于地質(zhì)條件和施工條件復(fù)雜的中小型水庫(kù)大壩，僅僅使用一種除險(xiǎn)加固防滲技術(shù)，是很難實(shí)現(xiàn)較為理想的設(shè)計(jì)效果的，并且還容易出現(xiàn)工程成本較高的現(xiàn)象。所以，在實(shí)際處理過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)中小型水庫(kù)大壩實(shí)際情況，將多種除險(xiǎn)加固防滲技術(shù)加以聯(lián)合利用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的設(shè)計(jì)處理效果，在提高水庫(kù)大壩安全系數(shù)的同時(shí)，減少工程費(fèi)用支出。第四，中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲，在不同部位的設(shè)計(jì)原理是不一樣，壩體和壩基的防滲設(shè)計(jì)原理分別為“前堵、中截、后排”和“前延、中截、后壓排”，應(yīng)嚴(yán)格按照該設(shè)計(jì)原理，在水庫(kù)大壩上游處進(jìn)行防滲加固處理。這些都是中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)時(shí)所要遵循的基本設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而才能保證防滲加固處理的科學(xué)性及有效性。

3.中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)的處理措施

根據(jù)防滲設(shè)計(jì)技術(shù)原理的不同，可以將中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)分為不同類(lèi)型，其中使用比較廣泛的處理方法主要包括以下幾種。

3.1混凝土防滲設(shè)計(jì)

混凝土防滲設(shè)計(jì)，是利用混凝土材料，在壩基豎直面設(shè)置防滲墻，進(jìn)而對(duì)水庫(kù)大壩起到防滲加固效果。混凝土防滲設(shè)計(jì)作用步驟較多，需要先使用專(zhuān)業(yè)器械，在壩基出現(xiàn)滲流現(xiàn)象的位置進(jìn)行造槽作業(yè)，然后再進(jìn)行清孔換漿作業(yè)，再將所有設(shè)置好的槽孔依次連接后，便可以澆筑混凝土，完成防滲墻的設(shè)置，整個(gè)施工過(guò)程比較復(fù)雜。在進(jìn)行混凝土防滲設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)槽孔設(shè)置有著較高要求，應(yīng)將孔內(nèi)泥漿面控制在導(dǎo)墻最頂端30-50cm內(nèi)，將槽孔位置偏差控制在3cm以下，清孔后槽孔內(nèi)的泥漿厚度應(yīng)小于10cm，在確定槽孔設(shè)置合格后，應(yīng)在4h之內(nèi)完成混凝土澆筑。但是，混凝土防滲設(shè)計(jì)對(duì)造槽設(shè)備依賴(lài)性較強(qiáng)，而造槽設(shè)備在小型水庫(kù)大壩中并不適用，并且防滲墻在與地基連接時(shí)，其穩(wěn)固性得不到保障。

3.2高壓噴射灌漿防滲設(shè)計(jì)

在利用高壓噴射灌漿防滲設(shè)計(jì)方法，對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行出險(xiǎn)加固防滲處理時(shí)，是利用噴射裝置的高壓力特性，將漿液灌注到水庫(kù)大壩地基中的孔隙中，在射流的切削、沖擊及攪拌作用下，漿液便會(huì)與地基相結(jié)合形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)大壩地基的改造，使地基的密度及穩(wěn)定性都得到增強(qiáng)，進(jìn)而提高其防滲性能。高壓噴射灌漿防滲設(shè)計(jì)施工作業(yè)面較小，施工任務(wù)量較少，在施工過(guò)程中，不會(huì)對(duì)水庫(kù)大壩地基地面造成損傷，通過(guò)預(yù)先設(shè)定好的套管，可以更加迅速地完成水庫(kù)大壩防滲加固處理，具有較強(qiáng)的可控性及可靠性。但是，該項(xiàng)技術(shù)需要耗費(fèi)大量資金，經(jīng)濟(jì)效益較低，如果從經(jīng)濟(jì)角度考慮，并不是最為理想的水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲處理方法。

3.3復(fù)合土工膜防滲設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜防滲設(shè)計(jì)，也是當(dāng)前中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲處理常用方法，土工膜和土工織物是構(gòu)成復(fù)合土工膜的主要材料，具有良好的防滲性能，將其應(yīng)用到水庫(kù)大壩防滲加固中，能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的防滲效果。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工準(zhǔn)備工作是尤為重要的，需先要對(duì)水庫(kù)大壩地基地面進(jìn)行壓實(shí)處理，并保證地面具有良好的平整性，然后才可以鋪設(shè)復(fù)合土工膜。另外，還應(yīng)該搭配混凝土和砂墊層，將其設(shè)置在復(fù)合土工膜上方，形成防滲體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加理想的防滲設(shè)計(jì)效果。在鋪設(shè)復(fù)合人工膜的時(shí)候，優(yōu)先選擇寬度較大的，并使其緊貼地面，不能出現(xiàn)縫隙或者褶皺，并且在施工過(guò)程中，不能對(duì)復(fù)合土工膜造成損傷，避免降低其防滲性能。

4.工程實(shí)例分析

為了解防滲加固設(shè)計(jì)方法在中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲處理中的具體應(yīng)用，結(jié)合某地一小（2）型水庫(kù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)該水庫(kù)大壩實(shí)際滲流情況及具體因素，采取了針對(duì)性的合理化處理措施。現(xiàn)將分析過(guò)程整理如下。

4.1水庫(kù)基本情況

某水庫(kù)為小（2）型水庫(kù)，主要作用是防洪、灌溉和養(yǎng)殖。壩址以上集雨面積8.37km²，總庫(kù)容75萬(wàn)m³，水庫(kù)大壩為5級(jí)建筑物，大壩形式為均質(zhì)土壩，最大壩高為22m，壩頂長(zhǎng)度及厚度分別為50.6m和4.2m。上游壩坡和下游壩坡形式分別為單坡和雙坡形式，其中上游的坡度比為1：2.0，下游的上下坡坡度比分別為1：2.0和1：2.25.并且在下游壩腳處堆設(shè)有排水棱體。對(duì)大壩地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查，可知其粘粒含量為40%左右，土層塑性在7.5-13.2之間，屬于一般性地質(zhì)土層。

4.2水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)

該水庫(kù)大壩有滲流現(xiàn)象出現(xiàn)，經(jīng)調(diào)查分析后，發(fā)現(xiàn)造成滲流現(xiàn)象的因素主要有水壩施工質(zhì)量差、防滲處理不到位兩種。在對(duì)大壩進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用大壩最大斷面值進(jìn)行滲流計(jì)算，在得出具體的結(jié)構(gòu)后，根據(jù)大壩地質(zhì)情況調(diào)查所得資料，可知大壩滲流類(lèi)型為流土滲流，對(duì)多種防滲設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析后，決定采用高壓噴射灌漿防滲設(shè)計(jì)方法，在確定防滲墻軸線后，在大壩上游位置設(shè)置防滲墻，以此實(shí)現(xiàn)防滲加固效果。水庫(kù)大壩經(jīng)改良設(shè)計(jì)后，滲流現(xiàn)象得到了有效控制，防滲性能得到了顯著提高，確保了水庫(kù)的正常使用。

5.結(jié)束語(yǔ)

水利工程作為興利除害、利國(guó)利民的基礎(chǔ)公共工程，在防洪抗?jié)场⑥r(nóng)田灌溉、水源調(diào)配、水力發(fā)電等眾多方面發(fā)揮著重要作用，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。做好中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)，采取有效的處理措施提高其防滲性能，是確保水庫(kù)基本作用及功能有效發(fā)揮的前提，同時(shí)也是水利工程建設(shè)過(guò)程中一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，必須提高重視力度并將其加以落實(shí)。