垂直防滲技術在大壩除險加固工程中的應用研究

摘? 要：水庫大壩主要功能為防洪、灌溉、養殖等，若存在防滲質量問題，將會帶來嚴重的安全隱患。為了有效提升工程防滲效果，本文提出了垂直防滲技術，在全面了解垂直防滲技術類型的基礎上，結合具體案例，對大壩除險加固工程中垂直防滲技術應用要點進行了分析與探討，以期進一步推動垂直防滲技術在大壩工程中的應用。

關鍵詞：垂直防滲技術;大壩除險加固;類型

中圖分類號：TV543.8? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）09-0000-00

0 引言

我國具有較為豐富的水資源，但地區分布不均，為了有效防治水害、調節水資源，修建水利工程意義重大。我國多數小型水庫工程建于上世紀中期，基于技術等因素，目前，很多工程已存在很多病害問題，這其中滲漏問題最為突出。水庫滲漏不單單會影響工程正常功能的發揮，還會造成嚴重的安全問題，甚至危害下游人民群眾的人身安全。近年來，極端天氣日漸增多，集中暴雨時常發生，一旦形成洪水，將會給水庫大壩的承載力和安全造成嚴重威脅。為此，必須重視大壩防滲施工，垂直防滲技術因具有機械化水平高、占地面積小、防滲效果好等優勢，將其用于大壩除險加固工程十分必要[1-2]。

1 垂直防滲技術概述及類型

土石壩滲流控制當中，主要分為水平防滲和豎直防滲兩種類型，其基本原理都是利用增加土工壩滲透路徑和減小滲透坡降的方式，起到保持土壩滲透穩定的效果。相比水平防滲而言，垂直防滲在透水地基防滲處理當中應用效果更為顯著，可大大減少滲流量。除此之外，垂直防滲技術的優點還包括：機械化水平高、占地面積小、便于管理和維護等。目前，常見的垂直防滲技術類型很多，比如土工合成材料鋪設、混凝土防滲墻等，具體如下：

1.1 土工合成材料鋪設

土石壩防滲當中，最常用的一項技術是鋪設土工合成材料，其具有簡單、高效等特點。主要分為2類，其一，不透水的土工膜、復合土工膜，其二，透水土工織物，其中第一類主要屬于隔水防滲;第二類主要為反濾排水。復合土工膜的主要材料包括2大類，高分子聚合物、土工織物，兩者相互復合，可構成平面狀防滲膜，此類材料具有極小的滲透系數，通常為10-11～10-12，在大壩防滲當中具有良好的應用效果。

1.2 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是指采用鉆機等設備，打孔于松散透水地基當中，并通過泥漿固壁，隨后將混凝土或其他防滲材料灌注于孔內，進而構成地下連續墻。一般來講，混凝土防滲墻在各類地層當中均可適用，因此，可按照地層選擇不同成槽工藝，尤其是在較大深度地基處理當中，此方法較為成熟，但缺點也較為明顯，即成本高[3]。

1.3 高壓定向噴射灌漿

高壓噴射灌漿是指通過高壓水泥漿的沖擊作用，使漿液和被灌地層中土的顆粒摻和，從而形成凝結體，最終實現防滲效果。這項技術源于日本，在總結大量施工經驗的基礎上，我國專家學者進行了不斷升級改造，由旋噴灌漿轉化為定向噴射灌漿，實踐證明其在土石壩壩基防滲當中具有良好的應用效果。

1.4 劈裂灌漿

劈裂灌漿是指在加固土壩過程中，在一定壓力作用下，沿壩軸線小主應力面有控制地劈開壩體，并將泥漿灌入，形成漿壩互壓，構成一個連續的整體泥墻，達到良好的防滲效果。在泥漿濕化作用下，壩體很可能出現沉陷，這種情況下，將進一步提升壩體的密實度。也就是說，采用劈裂灌漿技術，不僅能夠達到防滲效果，還能加固壩體。相比其他技術，其優勢在于施工方便，工期短，且可就地取材，成本低[4]。

2 工程概況

某大壩工程修建于20世紀50年代，按照從南到北，可劃分為7個工程地質段，堤基土質主要為粘壤土，一些部分存在輕粉質砂壤土，其中第一工程地質段存在弱透水性砂性土，其他工程地質段當中，堤身、堤基滲透系數如表1所示。

在高水位行洪過程中，堤防很容易出現堤下滲漏問題，在背水側堤腳周圍，或者沿堤河處甚至會發生流砂、管涌、砂沸等情況。加之本工程運行時間較長，行洪時，工程實際行洪能力很難滿足設計標準，據維修及以往資料可知，本工程堤防和建筑物已發生多次險情，沿線堤防背水坡滲水、坍塌部位較多，存在大量安全隱患。為有效提升工程運行安全，決定對其進行防滲加固處理。

3 施工方案確定

為有效處理本工程堤防背水坡滲漏病害，本文決定采用垂直防滲施工方案，在東堤、西堤堤防迎水側堤坡上開槽鋪膜，防滲處理全長107.2km，其中102.14km為機械垂直鋪塑防滲處理長度。與建筑物接頭部位采用高壓定噴灌漿法，處理長度為1.397km。

4 垂直防滲施工工藝

4.1 測量平整場地

施工前，要對開挖區域的平面位置、水平標高、水準點等進行詳細校核、測量，保證測量結果準確，從而構成一個完善的控制網。隨后，在迎水側堤坡處，利用挖掘機土方開挖，保證場地平整、堅實。一般來講，相比設計水位高度，鋪膜施工作業平臺頂高程應高出1m以上，這樣才能達到機械鋪膜的施工需求。

4.2 機械垂直鋪膜

第一，開槽。在施工軸線上開槽，挖槽刮刀的寬度為24.5cm，保證槽孔寬度在0.26m以內，通過垂直鋪膜設備尾部卷揚裝置進行挖槽深度控制。根據鋪膜深度施工控制表，對挖槽深度進行合理控制。要求在設計槽深以上，大于0.2m左右。

第二，卷膜。按照垂直鋪膜設計深度，合理選擇塑膜規格。沿幅寬方向，通過專用設備整齊地卷在φ50mm的鍍鋅管上，50m為每卷膜的長度，成卷之后，直徑需控制在槽寬以下，便于槽孔內膜卷能夠順利轉動。

第三，塑膜聯接。采用縫合工藝連接土工膜卷和卷，一般以尼龍線為縫合線，縫合搭接寬度在10cm以上，采用雙排縫線。

第四，塑膜鋪設。按照設計規定，緩慢放下膜卷，保證土工膜不變形、不拉裂，準確向設計深度位置下沉，保證土工膜高于槽孔約6cm，且在槽口進行固定壓實。待形成槽孔之后，通過起吊、牽引設備將鋪膜桿懸掛在槽孔內，并不斷向前牽引，在開槽機前行過程中，同時完成展膜施工，并緊貼槽壁上游側鋪設塑膜。

4.3 回填溝槽

完成上述施工作業后，由膜下游側逐步回填，施工過程中，可采用挖掘機先在溝槽背水側槽口部位堆積回填土方，隨后利用人工方式，向槽內回填，保證鋪膜與上游側緊貼，并壓實回填土表層，保證其密實度在原堤身以上。通過7～10d沉降之后，溝槽內的泥漿水逐步消除，此時若槽內回填土頂面下沉，則需二次補充回填溝槽[5]。

5結語

綜上所述，作為基礎性工程設施，大壩水庫工程在促進地區經濟發展、提供生產生活用水及抗洪防澇等方面具有重要意義。由于我國地質水文條件復雜，很多工程安全性和穩定性受到了不同程度的影響，隨著水利工程使用年限的增長，滲漏問題極為普遍，若不及時處理，將大大影響工程運行控制的可靠性。為了有效提升工程的防滲效果，解決滲漏問題，必須慎重選擇防滲施工技術。相比水平防滲技術，垂直防滲技術適用性更強，尤其是在透水地基防滲處理當中應用效果更為顯著，可大大減少滲流量。因此，在具體施工當中，必須結合工程實際，規范施工流程，掌握施工技術要點，提高防水效果[6]。

參考文獻

[1]孫士洪.復合土工膜水平防滲施工及質量控制要點[J].山東水利，2019（10）：47-48.

[2]盧祿.平原水庫壩基防滲膜水平鋪蓋長度的確定[J].中國水運（下半月），2019，19（1）：169-170.

[3]葉夢蛟.抽水蓄能電站上水庫垂直帷幕防滲施工方案淺談[J].湖南水利水電，2019（3）：13-16+44.

[4]張君.水庫大壩灌漿施工技術及其防滲加固策略[J].治淮，2019（6）：43-44.

[5]吳舅槐.白礤水庫除險加固大壩防滲處理方案設計[J].廣西水利水電，2019（2）：71-75-78.

[6]萬建平.水庫除險加固工程中低彈模混凝土防滲墻的應用[J].水利科學與寒區工程，2019，2（1）：122-124.

收稿日期：2020-08-03

作者簡介：李永亮（1983—），男，河南鄭州人，本科，工程師，研究方向：材料試驗。