水庫除險加固工程中防滲處理設計的應用探討

姜成啟

(徐州市水利建筑設計研究院，江蘇銅山221000)

1 我國水庫除險加固工程的現狀

水庫具有防洪興利的作用，為人們的生活和徑流調節提供了便利。中國作為世界上擁有水庫數量最多的國家，目前大約8.7萬座，而大部分水庫修建于上世紀的50～70年代，限于當時的經濟和技術水平，很多水庫現在都出現了問題。1975年的“板橋事件”，給人們留下了慘痛的教訓，水利部先后于2001年和2004年組織編制了兩期病險水庫除險加固規則報告，先后對全國的1 346座和2 117座大中型和中西部小型水庫進行了除險加固。2008年的《全國病險水庫除險加固專項規則》開始了中國乃至實際上最集中、最大規模的水庫維修工程。在2008－2011年間，中國投入 620多億元對7 356座水庫進行了除險加固。2011年，水利部宣布:經過除險加固，基本上解除了637座縣級以上城市、0.11億hm2良田以及大量基礎設施的潰壩洪水威脅，保證了水庫下游1.44億人的生命安全。2010年7月，經國務院同意，啟動了5 400座重點小一型水庫的除險加固。2011年4月，又啟動了全部4.1萬座小二型病險水庫的加固工程，其中中央負責1.59萬座，地方負責2.5萬座。按照中央的計劃，至2015年，大規模的、由國家集中力量完成的除險加固工程將宣告全部完成，中國將基本消減病險水庫。

2 防滲處理技術的應用

水庫的滲漏問題，是水庫除險工程中面臨的最主要的問題，而造成水庫滲漏的原因以及壩體的滲漏位置也是復雜多樣的，因此給水庫除險加固工程的實施增加了難度。一般來說，對水庫的的滲漏采取“上堵下排”，上下結合的方式進行處理。在施工中，通常會用到對壩面較大裂縫用灌縫加固膠灌注、采用環氧砂漿勾平縫、修建混凝土防滲墻或者帷幕灌漿等辦法。目前，國內外的水庫防滲處理技術主要有混凝土防滲墻技術、復合土工膜防滲處理技術、高壓噴射灌漿防滲技術、套孔沖抓回填防滲墻技術和振動沉模防滲板墻技術。

2.1 混凝土防滲墻技術

混凝土防滲墻是對閘壩等水工建筑物在松散透水地基中進行垂直防滲處理的主要措施之一，也是應用較早的工程防滲技術。它的施工程序比較繁瑣，主要分為固壁泥漿，清孔換漿、槽孔連接及防滲墻混凝土的澆筑。在施工過程中，對槽孔控制和澆筑混凝土有很高的要求。例如:在造孔中，孔內泥漿面應保持在導墻頂面以下30～50 cm，槽孔位偏差≤3 cm，孔斜率≤0.4%。槽孔嵌入基巖的深度必須滿足設計要求，在泥漿固壁中新制膨潤土漿需存放24 h，經充分水化溶脹后方可使用。清孔結束后1 h孔底淤泥厚度≤10 cm。清孔合格后，應于4 h內開澆混凝土。此外，要嚴格按混凝土配合比上料，不合格混凝土不得入倉，還要嚴格按照監理審批的拌和時間、拌和速度等指標進行。

從目前來看，這種技術已經相當成熟，工藝流程也很完善了，這種技術具有彈性模量低，極限變形大，彈性比小的特點，原材料和配合比適當的塑性混凝土能兼顧力學性能和抗滲性能的要求，但這種技術的弊端是施工所形成的墻體和地基的連接不夠牢固，而且造槽的機械設備相對較大，不利于小型的大壩采用。

2.2 復合土工膜防滲處理技術

符合土工膜是一種新穎的工程材料，它由土工織物、土工膜組成，具有很好的防滲效果。在滲漏的水庫坡面上，鋪上復合土工膜，再在其上層鋪設砂墊層及混凝土，堤頂封頂層混凝土形成一個整體完全封閉的防滲體系。近年來，我國采用的土工膜防滲的堆石壩壩高已達到60 m以上，取得了良好防滲效果。

復合土工膜鋪設應力求平順，松緊適度，不得繃拉過緊;復合土工膜應與土面密貼，不留空隙，在復合土工膜鋪設之前，坡面的平整度、壓實度需達到設計要求并要通過監理工程師的驗收。它的工藝流程分為:施工準備、復合土工膜鋪設、復合土工膜的拼接、質量檢驗、墊層鋪設、混凝土保護層鋪設和驗收。為方便施工，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少現場拼接量，施工前要根據復合土工膜幅寬、現場長度需要，在單位內裁剪，并拼接成符合要求尺寸的塊體，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設，并且要求在干燥暖和的天氣進行，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發現土工膜損壞，應及時修補。所以這種防滲處理技術的弊端是要求嚴格，土工膜容易損害而且還受天氣的影響。

2.3 高壓噴射灌漿防滲技術

高壓噴射灌漿技術是使漿液在很高的壓力下通過注漿管，從噴嘴高壓射出，注入地基，在射流的沖擊、切削、攪拌的作用下，漿液與原地基混為一體，對地基產生擠壓、滲透作用，使旋噴樁及周圍土體的密度和承載能力得以提高，可以應用于構筑防滲墻體、加固地基和地下構筑物的修補。

高壓噴射灌漿的可灌性、可控性好，節約灌漿材料，目前仍處于迅猛發展階段。它的優點是不需明挖、施工現場小，因此，在水庫除險加固工程中廣泛應用。但這種方法成本較高，對現場電力設備的要求也很高，從性價比來看，其防滲性能并不是最優的。

2.4 套孔沖抓回填防滲墻技術

套孔沖抓黏土防滲墻技術是一種垂直防滲處理措施，是利用沖抓式打井機具，在壩內造孔，回填防滲性能好的黏土，分層夯實，形成一道連續的黏土防滲墻，適用于中、小型均質土壩。套孔沖抓回填防滲墻的設計，主要包括鉆孔平面套接布置、孔距、排距、孔深、有效墻厚及回填土料設計等。

套孔沖抓黏土防滲墻技術具有機械設備簡單，施工方便、工程量小、造價低、防滲效果好等特點，適合推廣應用。但這種技術在設計中，如果回填土與巖基相接，其允許滲透比將為正常土體的50%～70%，由于不宜加大防滲墻與基巖接觸面處的防滲墻厚度，可以采用改善涂料性能的辦法來提高涂料允許滲透坡度，如改填水泥，同時避免工程量大。另外，這種技術在雨天不宜施工。

2.5 振動沉模防滲板墻技術

振動沉模防滲板墻技術是一項新技術、新工藝，它的原理是采用大功率、高頻率振動器將專用的空腹鋼模板振動沉入地層中，在振動提拔模板的同時，澆筑水下混凝土或砂漿，形成單元防滲墻體，以達到防滲作用。

振動沉模防滲板墻技術的優點是防滲墻垂直連續，墻面平整，無接縫、縮板、斷板缺陷，完整性好，板墻薄，施工進度快;缺點是對大的卵石、塊石地層沉入困難，不能沉入基巖，深度受限制。

3 總結

在水庫的除險加固工程中，防滲處理是關鍵。而每種防滲處理技術都受一定的限制，在水庫的防滲處理設計中，要針對水庫的自身特征和滲漏情況選擇合適的處理方式，以確保除險加固工程的成功完成。

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