地基處理技術在病險水庫壩身防滲中的應用

【摘要】我國多數水庫都興建在五至七十年代，由于當時科學水平有限，絕大部分水庫大壩都屬于三邊工程，特別是土石壩心墻，土料沒有經過土工實驗，夯壓不實，經過運行，大壩都出現了散浸、接觸帶滲漏，甚至出現管涌等現象，給大壩安全帶了嚴重危險。本文介紹了地基處理方法在水庫大壩壩身防滲中的應用。

【關鍵詞】高噴灌漿；病險水庫；應用

我國有部分水庫修建的時間比較久遠，因當時勘察、設計及施工技術等不完善，工程中存在著較多安全缺陷，加之在運用過程中管理不善，導致很多水庫在經過多年的使用后出現了不同程度的安全隱患。水庫的安全直接關系到下游人民群眾的財產和人身安全，為確保水庫的安全，應對病險水庫工程采取科學合理的除險加固措施，從而使水庫能夠安全可靠的運行，充分發揮水庫工程的效益，確保人民群眾生命財產的安全。

一、地基處理技術

1、換填墊層法。用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。

2、高壓旋噴注漿法。高噴旋噴注漿法屬置換灌漿法，用高壓水氣切割地層，中小顆粒被水、氣流帶出地表，用水泥漿或水泥粘土漿充填被帶出的顆粒的位置，與相對較粗顆粒形成完整致密的防滲板墻。高噴板墻一般高且薄，在地層中受到很大的水壓力，加之土壓力，墻體自重及墻面摩擦等力等外力作用，特別是當板墻穿過不同的地層時，在層面交接處可能出現較大的內力，而各地層反力系數相差較大時尤為突出，致使板墻局部內力過大而開裂，因此有必要進行結構強度計算，以便在高噴灌漿施工過程中選擇合適的參數，來滿足結構強度的要求。

二、案例分析某水庫高噴防滲墻的應用

該水庫庫區控制流域面積2.39km2，總庫容160×104 m3，大壩為均質土壩，壩頂高程為64.73-65.1m，最大壩高16. 0m，壩頂寬4.8-5.3m，壩頂長246m。根據本工程等別，確定永久建筑物的主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物為5級。

1、水庫病險現象

大壩施工前未進行地勘工作，沒有完整的設計圖紙，無技術人員，施工時只是把樹林、草皮簡單清除，對樹根、獸洞、蛇洞、蟻穴以及表層土均未清除，植物根系腐爛可能形成空洞，成為滲漏通道。壩基粗砂、礫砂層未作截滲處理，大壩清基不徹底。由于壩體碾壓質量遠遠達不到設計要求，興建和加固過程中均沒有嚴格清基，壩身填土土料質量不符合要求，導致滲漏嚴重； 大壩發生不均勻沉降，且上、下游面雜草叢生； 上游壩面為塊石護坡，護坡多處架空及翻動，風化、沖刷較為嚴重，塊石塊徑較小； 底部未見墊層。大壩下游坡坡面雜草叢生，局部有塌坡； 下游坡壩腳局部設有貼坡排水，但運行多年，風化嚴重，排水效果差，從而導致壩址有沿線多處滲漏現象，終年不斷，形成一片沼澤地，靠右壩肩壩址處有兩處滲漏逸出點。左壩肩附近有小塊面積的坍塌，不利于大壩的穩定。

2、大壩防滲處理

（1）大壩防滲方案

根據大壩地質勘察資料及滲流計算成果分析大壩壩體及右壩肩均需進行防滲處理。大壩防滲措施可采用水平防滲、垂直防滲、下游排滲減壓或幾種措施同時采用。考慮到庫區已蓄水運行多年，上游鋪蓋方案需放空水庫，施工工期較長，施工受季節限制，且不能完全解決壩體滲漏及滲透破壞問題，故不予考慮。下游排滲減壓方案管理難度大，維護費用高，也不予采用。根據本工程地質條件和目前比較成熟且應用較廣泛的垂直防治技術的適用性，加固設計防滲處理采用沖抓套井回填黏土心墻。

沖抓套井回填黏土心墻頂高程63.40m，設計墻厚采用0.8m。根據滲流計算結果，墻厚滿足設計要求。根據心墻厚度= 0.8m 的要求，套井排數擬定為1排，排距0.8m，孔距0.755m，造孔直徑1.1m。

（2）大壩補救措施。在施工單位按設計方案進行沖抓套井黏土心墻施工過程中，發現在大壩樁號0+082—0+086 處，現狀的問題為： 樁號0+070和0+170 出現二個集中滲漏點。兩點均為老滲漏點。初步判定，在埋石位置存在滲流通道，大壩黏土防滲墻未能完全封閉。考慮到埋石的直徑較大，且分布不均，經過綜合分析，考慮擬在距沖抓套井黏土心墻中心線1.5m 處，設置兩段高噴灌漿防滲墻，使大壩整個防滲墻封閉。

高噴灌漿板墻施工技術要求：

1）高噴灌漿孔孔距為1. 2m，分二序孔施工，先施工一序孔，后施工二序孔，第一序孔與第二孔需相隔時間5d 以上。

2） 高噴灌漿造孔一般用XF100 型鉆機，回旋鉆進泥漿護壁，鉆孔直徑為127mm。

3） 大壩高噴灌漿施工前，必須先進行現場試驗，以校核設計有關的技術參數是否與實際相符，最終確定具體施工工藝和各種施工技術參數，制定有關的施工規程等。

4） 工程高噴鉆孔的偏斜率應控制在以下范圍見表：

5）高噴灌漿采用純水泥漿灌注，水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，漿液比重1.6T /m3，孔口回漿比重應< 1.2T /m3。

6） 高噴灌漿上升至設計高程后，將高壓水泵及空壓機關閉，提升噴桿，連續或間斷地向孔內靜壓灌注水泥漿，直至孔內混合液凝固不再淅水下沉為止，向孔內進行靜壓灌漿時間一般為2-24h，靜壓灌漿漿液比重應> 1.6T /m3。

7） 高噴灌漿防滲板墻設計指標： ①板墻滲透系數： K≤1×10-6cm /s； ②板墻厚度： 最小厚度15cm，最大厚度（ 接頭部位） 25cm 以上； ③旋轉速度： 10r /min； ④提升速度： 礫石層6-8cm /min，土層8-10cm /min； ⑤高壓水水壓： 32MPa； ⑥排水量： 75L /min； ⑦氣壓： 0.65-0.7MPa； ⑧進漿量： 80 L /min； 瑏瑡漿液比重： ≥1.6T /m3。

3、防滲效果

施工完畢后對水庫現狀滲漏處進行現場檢查，即未發現滲水現象，也未發現新的滲漏位置； 經過竣工驗收以及一個周期蓄水檢驗工作，仍然未發現滲水現象，證明高噴補救效果令人滿意； 連續對滲漏處的跟蹤觀察，據現場水管站有關工作人員介紹，效果顯著，取得了良好的社會及經濟效益。

通過對沖抓套井回填黏土心墻與高噴灌漿配合使用，既可以利用黏土心墻價格低廉、施工方便的特點，與可以發揮高噴灌漿耐久性長，防滲效果好的優勢，對有特殊情況大壩壩身滲漏具有顯著的作用，值得其它工程采用。

參考文獻：

[1]代喬忠. 高壓旋噴灌漿在某水庫土壩防滲加固中的應用[J].人民珠江， 2012（ 01） ： 37 - 38， 55.

[2]徐有前. 高壓噴射灌漿技術在病險壩防滲加固中應用及施工質量控制措施的研究[D]. 合肥： 合肥工業大學， 2013.