多頭小直徑防滲墻在小型水庫防滲處理中的應用

王明來

（江蘇省水利工程科技咨詢股份有限公司，江蘇 南京 210000）

多年來，水庫堤壩防滲加固問題一直是水利工程施工中的重要環節，由于滲水成因較為復雜、環節眾多，而且環環相連，大壩的施工質量得不到保證，防滲效果達不到要求。進行水庫堤壩防滲加固施工不僅有利于提高社會效益和經濟效益，而且在人民的生產生活中也扮演著極為重要的角色。本文主要對多頭小直徑防滲墻在小型水庫防滲處理中的效果及作用進行分析。

1 防滲加固方法

1.1 塑性混凝土防滲墻

塑性混凝土防滲墻采用液壓抓斗進行施工，易受水文地質和氣候環境的影響，液壓抓斗的施工效率較低，在開挖過程中抓斗往返運轉，造成槽段塌孔，進而使得槽段銜接處結合部位形成夾泥縫，甚至不連續等。同時，在混凝土澆注過程中，由于槽段塌陷物墜落，易在防滲墻上部墻體內形成夾洞。因此，對于一般較大的工程，這種方法不太適用。

1.2 多頭小直徑防滲墻

多頭小直徑防滲墻是利用多頭小直徑深層攪拌樁機在多個孔洞中進行深層攪拌灌漿，在鉆頭充分鉆孔的同時，注入水泥漿，將水泥漿與原本的泥土進行充分的攪拌，形成樁柱，由于樁柱體參透系數比較小，且整體性、防水性較好，因此相對天然墻體的抗壓強度而言要高很多，多個樁柱體連接在一起，形成一個防滲墻，以此產生防滲作用。當前我國在小型堤壩中，主要在以下四種情況中采用多頭小直徑防滲墻，以達到較好的防滲截滲效果。

1.2.1 高噴灌漿防滲墻

該種方法利用高壓技術將水泥漿液放入機械中進行充分的攪拌，水泥漿液也可利用干粉代替，但必須要在干粉中注入一定量的水，使其可以形成單獨的樁體。形成樁體后，將其放入墻體中，能夠達到截滲的效果。這種方法對高堤壩來說，其防滲效果極好，但是由于用來攪拌水泥漿液的機械過于龐大，結構也過于復雜，使工人難以更好地對該設備進行控制，造成工人在工作時，樁體難以有效地形成，并且該種防滲截滲的方法因為過于復雜，難以操作，并不適用于小型堤壩[1]。

1.2.2 鋪設防滲膜

在堤壩的上游部位，人工鋪設具有足夠厚度的防滲膜，并用土體對其進行覆蓋，達到防滲的效果。但該種方法對施工人員的技術要求很高，不僅要求施工人員在鋪設土工膜時，保證土工膜的平整，還要求土工膜的焊接具有絕對的牢靠性。唯有保證這些工作的工作質量，才可使鋪設的防滲膜形成一個完整的整體。而且，該種防滲方法在后期需要工人對防滲膜進行定期的保護和維修。

1.2.3 多頭小直徑防滲墻

該種方法形成的墻體不僅具有優良的質量，并且其塑性非常好，在后期不易老化，使用年限很長。相對于其他墻體或防滲膜來說，需要用到的建材不僅用量少，而且造價低，產生的墻體質量也比其他的墻體或防滲膜好，不僅為企業節省出大量的建造成本，還減少了后期維修和保護墻體的人工和成本。

1.3 沖抓套井黏土井柱防滲墻

這種方法利用沖抓錐進行造孔，并對原來堤壩的雜物進行清理，使之形成一個直井，然后用泥土進行填充，孔和孔套形成一個接連的墻體。這個墻體防滲性比較好，形成的墻體對孔體周圍的泥土起到一個鞏固作用，增加了泥土之間的密度，降低滲透。

2 方案選比

塑性混凝土防滲墻可以適用于各種墻體，適用性比較強。由于墻體澆筑時是開槽的，施工質量易于控制，且墻體的塑性可以使墻體和壩體之間完美融合，防滲效果比較好，具有很好的耐久性，可以延長壩體的工作年限；多頭小直徑防滲墻成本低，取材方便，可以節省工程時間，且墻體的耐久性和緊密性也比較好，與其他防滲墻的效果不相上下，在這三種方法中，這種方案在保證質量的同時可以保證施工企業的利益；沖抓套井黏土井柱在保證施工質量的前提下施工速度快，施工周期短，防滲效果滿足需要，但是這種方案的缺點是井柱施工需要進行黏土回填，在回填的過程中不易把握回填的質量，如果回填的黏土粘度不夠，或填充的量過多或過少，都可能會造成墻體防滲效果的減弱，不能達到理想的效果[2]。

綜上所述，三種方案都可以滿足墻體的防滲功效，滿足堤壩的需求，但多頭小直徑防滲墻具有施工簡便、周期短、成本低、防滲功能好等特點，就施工企業而言，這個方案既可以保證工程質量，又能夠保證企業效益，是施工過程中的首選方案。

3 防滲加固設計

對于多頭小直徑防滲墻的厚度可以用公式（1）來計算

式中：T 代表的是墻的厚度；△H 是最大水游與最小水游的差值；[J]指的是多頭小直徑允許水力坡降。調查得知，最高水位為65.90 m,下游堤背處的水位為62.20 m，多頭小直徑允許水力坡降為30 m。經過計算，墻體厚度為0.15 m。考慮施工中存在的誤差，選用樁徑為40 cm 的樁體,且樁體之間的距離為30 cm。成墻厚度要大于30 cm，噴灰量大于50%。防滲墻設置在距離大壩壩頂中心1.0 m 處迎水一端，墻頂的高度達到66.10 m,墻體深入壩基中大概1.5 m～2.0 m，滲透墻的平均深度為5.0 m。為保證施工質量，施工過程中應嚴格按照這些數據進行施工，以免產生或大或小的問題，影響施工進度，延長施工周期。

4 大壩滲流安全復核

4.1 計算斷面及地層簡化

結合歷年壩高、地形和災難發生的位置，選取代表性的層面作為計算滲流的復核斷面，對水庫地質進行分析，一般選取的是大壩的典型剖面，斷面樁號為0+306.4。

4.2 計算參數的選取

按照地質報告計算各斷面水層的滲透壓系數，如果地質報告中存在沒有提供滲透系數的土層，則需要按照本土層的地質特點，進行工程類比選定。根據經驗、填土成分、施工方法等因素來計算壩體的滲透系數。最終確定滲透系數為3.27E-04 cm/s,壩體為中等透水性，滲透系數為9.83E-07 cm/s，壩體為弱透水性。

4.3 計算工況

根據相關規定，滲流計算選擇工況有三種，分別是正常水位、設計水位、校核水位。

4.4 計算成果及分析

采用二維穩定有效滲透元法對滲透進行詳細計算，并利用Auto-BANK- 水工結構性有限元分析系統對計算數據進行分析。該水庫的壩身和壩坡下游土層為粉制壤土，結合類似工程變形判定，滲透的破壞形式為流土破壞，每個接觸的土層之間不會產生由接觸擠壓所造成的土壤流失。由計算結果分析可知，大壩加固后橫剖面上的計算等勢線分布符合一般均質壩的滲透規律[3]。

5 結論及建議

多頭小直徑防滲墻不僅操作簡單，用料少，成本低，而且成墻滲透性低，強度大，可以起到非常有效的防滲截滲的效果，尤其在小型堤壩中效果更為明顯。如果能夠熟練地掌握多頭小直徑防滲墻的工作原理，了解其工作流程，明確施工時需要注意的要點，便可以對該方法進行靈活運用，更好地解決堤壩滲漏問題，保證水庫的蓄水輸水功能。