瀝青混凝土心墻壩心墻滲水原因分析與防滲處理

【摘要】在大壩的施工過程中，對瀝青混凝土心墻壩技術的使用比較普遍，其能夠提高水利工程的穩定性。但是，如果在施工過程中對質量的控制不到位，就會導致瀝青混凝土心墻壩心墻出現滲水現象，這就要求施工人員要掌握相應的防滲處理技術。本文對瀝青混凝土心墻壩心墻滲水原因進行分析，并就其防滲處理措施進行探討。

【關鍵詞】瀝青混凝土；心墻壩心墻；滲水原因；防滲處理

瀝青混凝土心墻壩具有很強的抗變形能力，其蓄水能力受海拔和氣候條件的影響比較小。但在實際的使用過程中，混凝土心墻壩心墻卻容易出現滲水現象，從而影響水利工程的正常使用，造成水資源的浪費。因此，需要采取相應的措施對其進行處理。

1 、 滲水原因分析

1.1 工程背景

某水庫的集雨面積為450.36km2，區間的有效積水面積為108.45km2，水庫的總容量為1269.8萬m3，水庫能夠滿足當地農業發展的灌溉需要，為當地居民提供部分生活用水，還具備下游防洪功能。水庫的正常蓄水位為1198m，校核洪水位為1185.6m，汛限水位為1205.3m，死水位為1168m。水庫是由四部分組成的，一部分是大壩，一部分是溢洪道，一部分是導流洞，還有一部分是放水洞。其中，大壩采用的是瀝青混凝土心墻石渣壩，最大的壩高為65m，壩頂的高程為1287m，壩頂長度為215m，寬度為9m。大壩的防滲系統由兩部分組成，一部分為瀝青混凝土心墻，一部分為壩基灌漿帷幕。在其下游的壩殼填筑料中，低于5mm的填筑料約占90%左右，通過對現場的實際測量，滲透系數在8.110-4-5.510-6cm/s的范圍內，并沒有達到設計要求，透水性也不夠均勻，有不同程度的滲水現象出現。

1.2 滲水情況分析

在本工程工程竣工投入使用后，就發現存在明顯的滲漏情況，并且水庫中水位越高，滲漏現象越嚴重，在水位接近300m處，其滲漏量能夠達到70L/s，而下游坡處存在很大的滲水面積。因此，施工單位曾前后兩次對壩基和壩體進行防滲處理。在第一次處理時，對壩基河床中的基巖進行灌漿，但沒有起到明顯的防滲作用。在第二次處理時，對壩體上游的反濾過渡料區以旋轉的方式噴筑防滲墻，并在瀝青混凝土心墻之間進行塑性灌漿，但這次處理的效果也不理想。根據在三個不同的時間段測得的數據，當水位分別為234m、228m、215m時，滲漏量分別為30.4L/s、18.24L/s、5.02L/s。推算出水位達到253.2m時，此水庫每年的滲漏量會超過200萬m3。

1.3 滲水原因分析

瀝青混凝土心墻壩心墻滲水的原因可能有以下幾種：第一，當壩體在開展蓄水作業的過程中，瀝青混凝土心墻壩無法與帷幕進行很好的配合，導致大壩出現滲水現象。第二，瀝青混凝土心墻壩出現振動現象，或者在施工過程中的質量出現問題，導致壩體滲水。如果心墻壩中存在漏洞，就會導致壩體的滲透比增大。而瀝青混凝土心墻壩下游的滲透擴散飽和區范圍是有限的，當浸潤線過高時，就會出現大范圍的滲水現象。因此，要對瀝青混凝土心墻壩心墻滲水現象進行有效的控制，就需要提升心墻的質量。

2 防滲處理措施

2.1 對原防滲體進行修補

通過對大壩瀝青混凝土心墻進行無損檢測， 在大壩的表面存在比較明顯的破碎異常區域，如果想要通過修復其滲漏通道的方式恢復心墻的防滲性能，就需要先解決以下問題：第一，目前，瀝青混凝土心墻是處于壩體內部的，但卻沒有一種可靠的方法，能夠精確的定位出其缺陷部位。第二，由于此大壩心墻的高程超過1187m時，其厚度為40cm，高程低于1187m時，厚度為70cm，所以如果要對其進行鉆孔灌漿處理，鉆孔難度就非常大，灌漿材料也很難與瀝青混凝土緊密的結合。第三，修補時應該采用加熱好的瀝青，在灌注前還需要將鉆孔清理干凈，并對其進行烘干和熱融化處理，如果孔的深度在1m以內，這種方法可行，但超過1m就會影響灌注效果。所以，這種方案不具有可行性。

2.2 對壩體進行灌漿

這種方案主要是在瀝青混凝土心墻中灌注混合漿液，主要灌注位置是過渡料和壩殼料中，漿液結石會與既有的瀝青混凝土心墻結合起來，形成防滲幕體，從而達到防滲的目的。根據相關的施工規范，可將壩體和過渡料灌漿幕體的滲透允許比降控制在6-8的范圍內。同時，還要考慮到壩體擋水過程中，灌漿幕體的水力梯度，所以在布孔的時候，需要將鉆孔位置設計成4排，孔之間的距離控制在1.0-1.5m的范圍內，其形狀最好選擇梅花型。在對壩體的灌漿幕體進行設計時，其滲透系數低于510-5cm/s。在此方案中，帷幕灌漿是在防滲幕體以下進行的，以確保防滲體系的完整性。

2.3 混凝土防滲墻

采用混凝土防滲墻方案，主要是在現有的瀝青混凝土心墻軸線上游，4.5m處的壩殼料中布置新的混凝土防滲墻。不僅能夠使成槽更加容易，不會出現漏漿現象，還能避免破壞現有的瀝青混凝土防滲墻。新增墻體的厚度設計為80cm，墻的最大深度設計為64m，在墻的底部深入弱風化基巖0.5-1.0m。為確保各基巖銜接處的防滲能力，帷幕灌漿需要在防滲墻以下進行。然后，再根據帷幕灌漿相關的試驗資料，對其深度進行設計，在本工程中，將壩高降低3m。

2.4 方案對比

從防滲效果來看，在第二種方案中，能夠形成連續性的防滲體，與現有的防滲系統結合起來提升心墻的防滲能力。通過這種方案形成的灌漿防滲幕體，其滲透系數通常能夠達到i10-5cm/s，幕體結石的強度比較低。而在第三種方案中，墻體能夠達到的滲透系數一般為i10-7cm/s，允許滲透比降一般會超過60，這種方案能夠達到比較好的防滲效果。從施工風險來看，第二種方案基本不會損壞壩體結構，但施工過程中的不可控因素多，對施工技術的要求比較高，施工風險比較大。而第三種方案施工風險比較小，安全性高，施工效果比較明顯，如果在施工過程中發生漏孔、漏漿等事故，可及時的采取相關的預案措施對事故進行處理。但是，為滿足混凝土防滲墻的施工要求，需要將壩頂的結構拆除，使壩體降低從而形成具有一定寬度的施工平臺。因此，應選擇第三種方案對瀝青混凝土心墻壩心墻進行防滲處理。

結束語：

綜上所述，瀝青混凝土心墻壩滲水現象可能是多種原因引起的，為確保其能夠正常的使用，需要對心墻進行防滲處理。在各種防滲處理方案中，混凝土防滲墻的防滲能力比較強，

施工成本相對其他方案更低，能夠達到較好的防滲效果。所以，可通過新增防滲墻的方式提高瀝青混凝土心墻壩心墻防滲能力，對心墻防滲現象進行控制。

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作者簡介：張志光，男，生于1987年07月14日 安徽省蒙城縣人，本科，工程師，主要從事電力工程行業工作。