壩體防滲設(shè)計(jì)方法與處理技術(shù)工藝探討

□陳偉強(qiáng)

（深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計(jì)有限公司）

壩體防滲設(shè)計(jì)方法與處理技術(shù)工藝探討

□陳偉強(qiáng)

（深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計(jì)有限公司）

在我國，水庫為常見水利工程，國內(nèi)水利的建設(shè)年代比較久遠(yuǎn)，目前諸多水庫存在危險，主要包含壩基滲漏嚴(yán)重、設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)比較低與壩體滲漏等，容易危及到壩體的安全。所以需要復(fù)核壩體防洪的標(biāo)準(zhǔn)，評價滲流安全與結(jié)構(gòu)的安全，同時對病險水庫實(shí)施防滲設(shè)計(jì)，確保壩體穩(wěn)固性。文章主要分析了壩體出現(xiàn)滲漏的主要原因，深入分析壩體的防滲設(shè)計(jì)方式方法，深入研究壩體防滲處理的技術(shù)與工藝，以期延長壩體使用壽命。

壩體；滲漏原因；加固方法

1 前言

目前，國內(nèi)水利建設(shè)還處在迅速發(fā)展的時期，并且水庫使用率越來越大，而水庫壩體防滲是水壩加固中的重要環(huán)節(jié)。所以需要應(yīng)用科學(xué)措施，強(qiáng)化壩體加固設(shè)計(jì)，對河道防洪的安全問題和病險水庫問題進(jìn)行解決。在加固設(shè)計(jì)水庫時，需要嚴(yán)格按照水利行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并且對比選設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，確保防滲加固的措施可靠、安全。

2 實(shí)例分析壩體發(fā)生滲漏的主要原因

2.1 工程簡介

本次研究的壩體在壩腳外的5～180 m位置，有7處發(fā)生滲漏與涌泉，每秒鐘的流量為0.07 m3。經(jīng)過堵塞與截流等方式處理以后，效果不夠顯著，水庫的滲漏問題仍沒有得到解決，并且水庫無法正常蓄水，水壩壩面有多處發(fā)生垮塌，壩體也極度不規(guī)則。而溢洪道只可以當(dāng)作導(dǎo)墻砌筑與基礎(chǔ)開挖，無法正常的溢洪。在經(jīng)過相應(yīng)治理以后，在現(xiàn)溢洪道的出口底板，也就是下游河床的左岸發(fā)現(xiàn)存在巖溶的漏水點(diǎn)，每秒鐘的滲漏量是0.12 m3，其滲漏方式主要是巖溶的管道流。本次研究水庫為某區(qū)域農(nóng)灌蓄水的骨干水利工程，對于糧食豐收至關(guān)重要，因?yàn)樗畮斓臐B漏比較嚴(yán)重，導(dǎo)致溢洪道的底板發(fā)生沉陷與變形。而且該水庫有著潛在的安全問題，嚴(yán)重威脅到下游居民財(cái)產(chǎn)與生命安全，制約了灌區(qū)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。基于此，需要相關(guān)人員將工程隱患徹底消除，保證工程能夠順利進(jìn)行，繼而確保水源供給，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2.2 分析壩體發(fā)生滲流的原因

2.2.1 接觸帶的滲漏

本水庫的施工主要是把當(dāng)?shù)剞r(nóng)民工的隊(duì)伍當(dāng)作主要施工人員，缺少技術(shù)性人員，技術(shù)力量相對薄弱。此外，在壩基開挖時，沒有將巖石的強(qiáng)風(fēng)化層徹底清除，繼而導(dǎo)致水庫蓄水以后下游發(fā)生滲漏。

2.2.2 壩體的滲漏

在修建壩體的過程中，因?yàn)楫?dāng)時歷史條件的限制，施工隊(duì)伍主要是農(nóng)民工，缺乏技術(shù)性人員，并且沒有嚴(yán)格控制壩體的施工工藝，未完善質(zhì)量控制的體系，嚴(yán)重影響了壩體輾壓的質(zhì)量，使得土體不夠密實(shí)。在壩體建成以后，壩身以及接觸帶上尚有漏水的情況，繼而導(dǎo)致壩體產(chǎn)生浸潤面，嚴(yán)重影響了壩體施工質(zhì)量。

2.2.3 壩基與壩肩的滲漏

由于水庫庫區(qū)與壩區(qū)的地質(zhì)比較復(fù)雜，部分巖溶管道與巖溶裂隙開始發(fā)育，庫首與壩區(qū)表面露出了白云巖、灰?guī)r與白云質(zhì)的灰?guī)r，而巖溶裂隙的發(fā)育比較特別，是強(qiáng)巖溶的透水層。此外，因?yàn)閴位鶐r石的表層風(fēng)化比較嚴(yán)重，使得節(jié)理裂隙開始發(fā)育。雖然壩基壩肩與庫首庫盆都進(jìn)行了防滲處理，然而，在長期庫水壓力作用下，裂隙與巖溶管道防滲體漸漸被擊穿，造成管道滲漏與巖層裂隙，致使庫水滲漏。

2.2.4 洪水的調(diào)節(jié)與計(jì)算

本次所選水庫溢洪道是開敞式的溢洪道，根據(jù)實(shí)測得出溢洪道的總寬度是15 m，中間的墩厚有0.52 m，兩個孔凈寬度是14.45 m，而溢流堰頂?shù)母叱虨? 169 m，該水庫未規(guī)定防洪限制的水位，所以起調(diào)水位依然是正常的高水位。按照所求入庫洪水、水庫水位和泄流的關(guān)系曲線，通過瞬態(tài)法計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得出壩體的壩頂部高度需要超過1 171 m。通過實(shí)測資料得出壩體的壩頂當(dāng)下高程為1 170 m，破壞到了防浪墻，因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)范的要求，本壩體壩頂?shù)母叱瘫刃：撕樗话踩叩母叨鹊汀．?dāng)下壩頂高程與防洪要求不符，經(jīng)過現(xiàn)場的檢查得出，防浪墻的底部和壩體防滲的材料有密實(shí)的接觸，將較差防浪墻拆除以后，需要重新建立高0.80 m與寬0.80 m防浪墻，保證防浪墻的高程為1 171 m，壩頂?shù)母叱虨? 170 m，比正常的蓄水位高出1 m。

3 壩體工程防滲設(shè)計(jì)的方法

3.1 溢洪道側(cè)墻的加高與加固

在溢洪道原側(cè)墻的迎水面水泥漿出現(xiàn)空鼓與脫落現(xiàn)象，需要將原有的舊縫徹底清除，通過水泥漿進(jìn)行勾縫，并且溢洪道的側(cè)墻砌筑1.50 m高的條石。

3.2 放水系統(tǒng)的加固

雖然放水系統(tǒng)與溢洪道比較類似，但是放水系統(tǒng)不僅需要一次性清除既有的舊勾縫，而且要進(jìn)行二次勾縫，同時固結(jié)灌漿全線，降低滲漏量。

3.3 壩體的加固處理

首先，培厚與壓載。如果壩體的背水坡實(shí)際高程在30.12～36 m之間，需要實(shí)施培厚與壓載。其次，對壩體實(shí)施劈裂灌漿。因?yàn)閴误w的密度不夠均勻，容易加大滲透的系數(shù)，所以需要實(shí)施劈裂式的灌漿，對壩體孔隙進(jìn)行充填，提升壩體的密實(shí)度，降低棱體的滲流量，減小浸潤線。最后，加大加高排水的棱體。將排水棱體加至25.70 m高程以后，根據(jù)1：1.20的比例增加棱體。

4 壩體防滲處理技術(shù)與工藝

4.1 帷幕灌漿的技術(shù)

在壩體防滲處理的技術(shù)中，帷幕灌漿施工的原理是在壩體工程的基礎(chǔ)部分開始帷幕式的鉆孔，鉆孔完成以后，對孔洞中灌注一定量的水泥，水泥凝固以后在壩體工程基巖的表層形成一層保護(hù)層，由于水泥凝固后的滲水性比較差，所以可以將水分阻擋在外，防止水分通過基巖滲入壩體工程內(nèi)部，對壩體造成破壞。帷幕灌漿技術(shù)有兩種分類方法：第一種是根據(jù)鉆孔孔洞底部位置來劃分，可以分為孔底接觸到不透水巖石層的封閉式帷幕灌漿和孔底未接觸到不透水巖石層的懸掛式帷幕灌漿；第二種是根據(jù)鉆孔孔洞的排數(shù)來劃分，可以分為兩排灌漿孔的帷幕灌漿技術(shù)與多排灌漿孔的帷幕灌漿技術(shù)。

4.2 高壓噴射灌漿的技術(shù)

通常高壓噴射灌漿技術(shù)指的是利用高壓噴射的方法將配制好的泥漿噴射到土層當(dāng)中，與土層混合從而達(dá)到加固土層的目的。在運(yùn)用高壓噴射灌漿技術(shù)時，壓力要足夠，而且噴射漿料時要均勻，保證每一個部分都有覆蓋。泥漿在與土層混合以后會逐漸凝固，形成一層加固型的防滲層。高壓噴射灌漿有許多種噴射方式，比如：定點(diǎn)式噴射、旋轉(zhuǎn)式噴射、搖擺式噴射等，每一種噴射方式都適用于不同的條件。高壓旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿技術(shù)，一般是用于需要挖基坑的防滲工程當(dāng)中；高壓搖擺式噴射灌漿技術(shù)和高壓定點(diǎn)式噴射灌漿技術(shù)一般是用于固定板面或者墻面的防滲工程當(dāng)中。而在當(dāng)前的壩體防滲工程施工中，使用得最多的就是高壓旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿技術(shù)，因?yàn)槟壳皦误w工程的土層大多是淤泥土層、可塑性粘土等，所以比較適合高壓旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿技術(shù)。在采用高壓旋轉(zhuǎn)式噴射灌漿技術(shù)之前，需要對現(xiàn)場進(jìn)行考察，觀察土層中是否有比較大塊的碎石塊、是否存在其他類型的雜物、水流的速度是否過快等，必要時可以預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.3 混凝土的趾板施工技術(shù)

趾板主要設(shè)置于兩岸基巖、面板的周邊與河床位置，是混凝土的結(jié)構(gòu)，屬于面板底座，同時是防滲的帷幕灌漿壓重板，和面板一起組成壩基防滲體。由于該工程壩高沒有超過70 m，弱風(fēng)化線比較深，所以把趾板設(shè)置在弱風(fēng)化的上部，按照相關(guān)要求地基允許的水力梯度在5～10之間，趾板的最小寬度超過3 m，該工程趾板所能承受最大的水頭是52.32 m，趾板的寬度根據(jù)最大承受的10%水頭來計(jì)算，得出寬度是5.30 m。為了符合趾板的下游面與面板垂直，面板高度需要〉0.90 m，當(dāng)趾板和面板在同一個平面上時，趾板需要超過0.60 m滑模止息的長度。

4.4 鋼筋混凝土的防滲面板施工技術(shù)

本次所研究水庫面板的堆石壩實(shí)際壩高約為52.60 m，按照相關(guān)原則將面板的混凝土強(qiáng)度具體控制設(shè)定為C25，其抗?jié)B的標(biāo)號是W8、抗凍的標(biāo)號是F100。鋼筋混凝土的面板厚度具體公式如下：t等于0.30+（0.002-0.0035）H，在公式中t代表面板的厚度，H代表計(jì)算斷面到面板頂部垂直的離，得出Hmax為50.20 m，tmax在0.40～0.48 m之間，由于該工程的壩高不超過70 m，按照規(guī)范可以使用等厚的面板，厚度是0.40 m。在面板的內(nèi)部設(shè)置了單層雙向的鋼筋，主要用來承受鋼筋混凝土干縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力，橫向與縱向鋼筋的配筋率都是0.40%。面板的混凝土使用滑膜的澆筑方法，為了與壩體變形相適應(yīng)，需要對面板實(shí)施分縫，且縫間距約為12 m，可按照岸坡情況對縫間距進(jìn)行調(diào)整，面板分塊的情況從表1中能夠看出。

表1 面板分塊的情況表

5 結(jié)語

總之，壩體對于我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與農(nóng)業(yè)灌溉有重要作用，需要相關(guān)人員全面分析壩體發(fā)生滲漏的關(guān)鍵性原因與滲漏情況，然后針對壩體滲漏實(shí)際狀況采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決，以在加固壩體穩(wěn)固性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)防滲的目標(biāo)，進(jìn)而促進(jìn)當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)水平的提高。

［1］霍鍵源.那雙坑水庫主壩右段壩體壩基灌漿防滲加固方案設(shè)計(jì)［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，17（8）：1363-1363.

［2］陳丹，王軍，夏姝珺.堆石壩防滲土工膜界面力學(xué)特性的直剪試驗(yàn)方法探索［J］.長江科學(xué)院院報(bào)，2016，33（1）：130-133.

［3］張建平.土石壩老放水涵封堵與混凝土防滲墻銜接施工方法［J］.江淮水利科技，2014，21（4）：22-23.

［4］林樹文.高壓擺噴灌漿技術(shù)在病險水庫壩體防滲中的設(shè)計(jì)與施工［J］.中國水運(yùn)（下半月），2015，15（1）：168-169.

編輯：劉青

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1673-8853（2017）06-0049-02

2017-04-10