綜合防滲技術在水庫加固中的應用分析

摘要：隨著全球氣候變化及人類對水資源需求的日益增加，水庫作為重要的水資源儲存設施，其安全性和穩定性日益受到關注，特別是部分土壩其建設年代較早，受當時施工技術、施工工藝影響，壩體材料、碾壓質量無法滿足規范要求，壩體內部不可避免存在質量缺陷，在內、外力影響下，產生壩體滲流破壞情況。部分大壩采用單一的防滲方式進行處理，無法徹底消除滲漏病害。結合工程實例，進行水庫大壩的綜合防滲技術應用分析，以期為水庫大壩防滲設計與實踐提供科學指導。

關鍵詞：水庫加固"綜合防滲技術"工程實例"技術研究

Research"on"Comprehensive"Anti-seepage"Technology"in"Reservoir"Reinforcement

ZHENG"Yonghui

Xiamen"Branch"of"CSCEC"AECOM"Consultants"Co.，"Ltd.，"Xiamen，"Fujian"Province，"361006"China

Abstract："With"global"climate"change"and"the"increasing"demand"for"water"resources"by"human"beings，"reservoirs，"as"important"water"resource"storage"facilities，"have"received"increasing"attention"on"their"safety"and"stability."Especially"for"some"earth"dams"whose"construction"dates"back"to"an"earlier"time，"affected"by"the"construction"techniques"and"processes"at"that"time，"the"dam"body"materials"and"rolling"quality"failed"to"meet"the"requirements"of"the"specifications."Inevitably，"there"were"quality"defects"inside"the"dam"body，"and"under"the"influence"of"internal"and"external"forces，"seepage"damage"of"the"dam"body"occurred."Some"dams"were"treated"with"a"single"anti-seepage"method，"which"could"not"completely"eliminate"the"seepage"diseases."This"research"conducts"an"application"analysis"of"comprehensive"anti-seepage"technology"of"reservoir"dams"in"combination"with"engineering"examples，"hoping"to"provide"scientific"guidance"for"the"anti-seepage"design"and"practice"of"reservoir"dams.

Key"Words："Reservoir"reinforcement;"Comprehensive"anti-seepage"technology;"Engineering"examples;"Technical"research

水庫是我國防洪工程中運用廣泛的措施之一。在需要防洪區域的上游河道建設大壩成庫，能夠有效削減下游防洪區的洪峰流量，起到避免或減輕下游洪澇災害，水庫興利庫容也可以作為下游灌溉、供水、發電使用，利用水庫對徑流進行空間和時間的重新分配，達到充分利用和開發水資源。近年來，隨著社會經濟發展，特別是在一些較發達城市，水庫逐步開發，不僅在水資源配置上發揮作用，在城市微氣候調節、城市水景觀中亦起到至關重要作用。由此可見，本研究探討利用綜合防滲技術手段處理水庫大壩存在滲漏安全隱患是有必要的。

1""水庫的基本情況

1.1""工程概況

水庫位于廈門市海滄區境內，水庫壩址以上集雨面積為"1.58"km2"。水庫大壩始建于"1965年，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧景觀的小"（1）型的水庫。經過安全鑒定，水庫大壩為三類壩。

大壩為均質土壩，水庫大壩設計防洪標準為"50"年一遇，校核標準為"1"000"年一遇。壩頂寬度為"5.2"m，頂寬度為"5.0～6.0"m"，最大壩高為"12.5"m，壩頂高程"為31.60"m。迎水面為漿砌條石防浪墻，高1.25"m，厚0.25"m，墻頂高程為32.80"m。大壩迎水坡坡比為"1：2.5，壩面為干砌塊石護坡，厚0.25"m，靠近右岸位置設有一處下壩臺階；背水坡坡比自上而下分別為"1：2.5、1：3.0、1：2.4、1：1.4，"采用草皮護坡，分別在高程"26.44"m、24.61"m、23.64"m"處設置馬道，并在高程"25.04"m"以下設置砌石貼坡排水。

根據地勘現場鉆探、原位注水壓水實驗與室內土工實驗，揭露壩體填筑土主要為堆填殘坡積黏性土為主，填筑料壓實度為"85%～93%"，平均值為"88%"，壩體滲漏系數屬中～弱透水性；大壩壩基主要為礫砂層中等透水性，為壩基滲漏的主要通道。采用高密度電法進行驗證，進一步明確大壩滲漏通道位置與所處高程，其滲流通道分布如圖1所示，基本與地質勘察揭露的壩基滲漏一致，并排除兩側繞壩滲漏存在的可能性。

經研判，可以明確水庫大壩存在壩基滲漏，需要采取必要的防滲處理以消除安全隱患。

2""綜合防滲加固方案

土石壩防滲處理方式包括構建塑性混凝土防滲墻[1-2]"、高噴灌漿成墻防滲[3]、土工合成材料防滲膜[4]等方式。其中，塑性混凝土防滲墻是在原有混凝土防滲墻基礎上添加柔性墻體材料，其彈性模量更加接近周邊土體，能夠更好地適應地基變形，避免開裂，其防滲效果較好，但施工復雜、工期較長、投資較大；高噴灌漿成墻防滲對砂類土地層防滲有較好效果，且施工簡單、速度較快、受天氣影響小；復合土工膜防滲一般用于全壩坡面防滲處理，可以結合大壩迎水坡修建進行，施工簡單，投資較小。

本工程結合現場實際情況，對于迎水坡"23.53"m"以上壩坡，結合迎水坡干砌塊石翻砌，通鋪復合土工膜；對于高程"23.53"m"以下壩坡，采用雙管高噴成墻防滲方案處理，加固斷面如圖"2所示。

防滲加固處理后，對大壩最大斷面進行滲流穩定分析計算復核[5]。計算采用加入邊界條件后，按照有限深透水地基、排水體發揮作用、下游無水的均質土壩進行。壩坡穩定分析計算方法采用有效應力不計條塊間作用力的瑞典圓弧法。

滲流穩定分析成果顯示，經綜合防滲處理后，壩體最大出逸水力坡降由"0.413"降低至0.292"，出逸點位置由"22.5"m下降至"21.00"m，大壩壩坡防滲加固最小穩定系數由"1.25提高至"1.65。

2.1""高壓旋噴灌漿施工

高壓旋噴灌漿[6-7]包括單管法、雙管法和三管法。結合現場實際條件，選用雙管法。雙管法利用高壓泥漿泵產生"20～25"MPa的漿液，同時利用空氣壓縮機產生"0.7～0.8"MPa的壓縮空氣，在灌漿孔內同軸雙重噴嘴形成兩種射流，可以有效切割破壞土體，使其成樁直徑達到"0.8～1.5"m。

本工程在迎水坡"23.58"m位置沿著壩軸線布置一道灌漿孔，高噴漿液壓力為"25"MPa，壓縮氣體壓力為"0.7"MPa，輸漿率為"70～100"L/min，漿液密度"為1.4～1.5"g/cm，成樁樁徑為"0.8"m，孔距為"0.5"m，樁長為"5～12.0"m，要求穿透中砂層進入全風化層"1.0"m，樁頂砍樁后澆筑"1.0"m×1.0"m""C20砼帽梁。

2.2""復合土工膜防滲施工

土工膜鋪設于迎水坡全坡，可以節省施工投資，且能夠達到較好的防滲效果。土工膜下部與高噴墻頂部帽梁結合，頂部與防浪墻結合，壩肩兩側設置齒墻把復合土工膜壓住。土工膜施工是在灌漿完成后，與帽梁同步施工。施工時，結合迎水坡翻砌，要求先確保壩坡基面平整、無尖石、樹根等雜物，基面清理好后，夯實平整。鋪設時，不宜過緊，要略微松一些，且膜底不能留有氣泡、空隙。鋪設時，要與保護層同步進行，靠近膜的保護層選用級配砂，且不允許有大顆粒。

本工程選用在迎水坡+復合土工膜方案，相較于在壩頂灌漿方案，主要有幾點考慮。

一是樁深問題。本工程最大壩高為"12.5"m。若于壩頂"31.55"m高程處灌漿，則最大樁長達到"20"m；若于迎水坡"23.58"m處灌漿，則最大樁長為"11"m，可以縮減樁長"9"m，可以減少旋噴灌漿鉆孔斜率控制難度。二是投資問題。若于迎水坡處灌漿，則總進尺約為"2"219"m；若于壩頂灌漿，則總進尺達"5"669"m。相較于壩頂灌漿方案，在防滲效果均滿足的前提下，本工程采用的“高壓旋噴灌漿+防滲膜”綜合防滲方案投資更經濟。

3""結語

綜上所示，綜合防滲技術在均質土壩防滲技術中的運用可以有效提高水庫大壩壩體、基礎的防滲能力，對消除水庫大壩滲漏隱患、提高水庫大壩安全運行有著積極作用。實踐證明，本工程運用的綜合防滲技術是有效果的，可以在其他類似水庫工程中借鑒、使用、比選，為類似工程項目提供參考。

參考文獻

[1]"黃曉.水工防滲墻塑性混凝土強度影響因素試驗研究[J].水利技術監督，2021"（1）：15-17.

[2]"陸嘉偉，張繼勛，任旭華.深厚覆蓋層塑性混凝土心墻壩應力變形特性研究[J].三峽大學學報（自然科學版），2021，43（4）：19-24.

[3]"李軍懷.水庫大壩灌漿施工技術方法與防滲加固處理研究[J].建材發展導向，2022，20（24）：120-122.

[4]"高大鵬.水利工程中灌漿技術的應用[J].黑龍江水利科技，2021，49（9）：177-179.

[5]"賈慶穩.某水庫土石壩滲流穩定安全計算與分析研究[J].水利技術監督，2020"（4）：282-285.

[6]朱臨瑞.沿江復雜地層無返漿高壓旋噴復合灌漿工藝與應用研究[D].長沙：長沙理工大學，2020.

[7]張維鑫.復雜地層無返漿高壓旋噴復合灌漿機理及漿液性能研究[D].長沙：長沙理工大學，2020.