解析水库坝基防渗中墙幕结合应用

解析水库坝基防渗中墙幕结合应用

蒋顺才

(桃源县水电工程建设有限责任公司，湖南桃源415700)

摘要：水库是人们生活必须的一项水利工程，但目前的一些水库坝体结构可能会出现各种问题，渗漏现象是最严重的问题之一，使得水库存在巨大的隐患，同时威胁到附近居民的安全。墙幕结合处理水工建设中是处理渗漏的主要手段之一，尤其是在水坝基防渗中的应用较为广泛。本文主要通过对一案例的分析，进一步对水库的防渗加固工程的施工工艺和存在的问题进行讨论。

关键词：水库;防渗加固;墙幕技术;设计

引言

我国水坝多修建于上世纪七八十年代，但由于当时的技术和资金的限制，使得坝基和坝体的建造都存在或多或少的问题，如坝基覆盖层清理不干净，使得水库储水后存在渗漏孔洞，情况严重的会危及整个大坝的安全，通过对各种方法的使用和研究对比发现，采用帷幕灌浆技术处理坝基的渗漏，有成本低、速度快、最大化保证坝体结构等优点，在近几年的水坝防渗加固中使用频繁，对大坝加固防渗技术的发展起到重要作用，以下是对其技术的阐述。

一、工程案例

1)基本状况：某水库大坝为复合土工膜斜墙防渗砂砾石坝，上游坝坡1：3.5，下游坝坡1：2.5。坝基防渗采用的是高压摆啧塑性混凝土防渗墙，防渗墙顶部与坝体防渗土工膜相接。大坝上、下游都设有压震平台。放水洞布置在右岸，是城门同型无压洞，断面尺寸2.6m×2.95m，为全断面混凝土衬砌。溢洪道布置在放水洞右侧，为侧槽开敝式。施工期右坝肩没有做防渗处理，水库自蓄水运行以来下游渗漏严重，水库大坝存在极大安全隐患，因此，对右坝肩进行了防渗帷幕灌浆处理。

2)原因分析：通过现场勘查，从施工、运行等方面的历年资料以及渗漏的现状来看，所有的调查数据都表明大坝存在坝体渗漏隐患。用现代技术进行分析后，得出以下几个主要原因：

①水库大坝上游坝壳的填土含水率过高，并且填土的均匀性较差，也没有进行压实好，即是由于坝壳的质量不达标，才导致大坝坝体渗水严重。

②水库大坝所建造的断面采用的材料是浆砌条石，经过研究测试，这种材料并不符合目前对于坝体材料的需求，研究表明，使用浆砌条石砌成的大坝断面可能会存在着出现裂缝以及断裂现象的危险，从而引发较为严重的渗漏;

③水库大坝的坝基是使用碎石状风化后的花岗岩石，某些段落存在着较为密集的裂隙密集区域，使得水流通过坝基发生密集的渗漏;

④水库大坝坝体的防水涵洞主要是使用浆砌石来进行建造的，同样经过研究表明，该材料使用时极易出现断裂或者裂隙的扩大，长此以往会使得水库坝体渗漏。

3)地质分析：水库所在地区基本为岩质岸坡，基岩裸露，岩性坚硬，防渗墙河床覆盖层为混合土卵石，还混合其他类型的石头，河床比现有的围堰低，且围堰水位较高，在混合土卵石中凿孔的技术难度较大，而且容易形成塌孔，使得水泥浆大量流失。

二、墙幕结合防渗加固设计方案

通过以上对大坝渗漏的原因分析来看，不仅大坝坝体，放水涵洞和坝基都有一定程度的渗漏，都要对其进行防渗加固处理，通过以往的经验对比，由于墙幕结合技术的耗资少、速度快、对坝体结构影响小等优点，确定选用该技术。施工时，要将使用的灌溉平台置于上游，便于施工，还要对原来上游坡坝的土工膜进行改善，可以使用复合十工膜来进行防渗处理，使各种防渗技术组成一个完整的防渗系统。

墙幕结合施工设计：

由调查可知，水库坝体主要使用单管高压旋喷桩进行防渗加固，而坝基是通过帷幕灌浆防渗技术进行加固，都是单蔼排布置，前者孔洞距离为0.4 m，后者孔洞距离为2.0 m，土坝帷幕灌浆施工要在无盖的状态下进行，否则无法列其中存在的裂缝进行冲洗，使得灌浆技术受到很大的限制，水泥浆也很难将基岩接触段填朴好，造成施工加固失败。

1)墙幕参数的确定：墙幕结合的防渗工程技术涉及的参数较多，一般要根据具体的水利工程条件来选择，采用经验公式，也可以参照已有的工程实例确定参数，如帷幕灌浆孔的位置、孔深和孔距等，但不能不考虑实际，要将地层结构和坝体结构破坏程度达到最小作为施工的基本原则，如通过测量将临界压力(压力升到一定值时注浆量突然增大)作为确定灌浆压力值的依据。以下是相关参数公式： 。

T= H/[J]

式中T-防渗墙体厚度，cm;

H—设计水头，cm;

[J]-允许渗透比降，取80。

高压旋喷灌浆工程一般分为两个阶段来进行施工，先进行现场测试，再确定相关数值，比如灌浆注浆压力、注浆流量及提升速度等施工参数。帷幕的深度与相对不透水层深度有关，只有帷幕深入和不透水层相对，才能有效地截断渗漏，起到防漏加固的作用。

2)墙幕结合施工中的标准

①帷幕与高压喷灌在同一轴线上。

②施工时要沿轴线单排布孔，一般分三道工序施工，按照先后顺序进行。

③孔距为2m，段长1.5m~5m左右。

④灌浆压力，要根据现场测试的临界压力来进行参数设置，防止破坏高压喷灌墙。一般为0.5MPa。1.5MPa。

⑤防渗标准：灌后透水率要小于5Lu。

⑥简易压水时间通常为20min，但是要在压水稳定时下，每5min或10min测读一次压力流量，便于适时掌控压水情况，防止造成问题影响后续工程的进行。

压水稳定标准：是指将每5 min。10 min测读的压人流量值记录下来，当连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10L/min，或最大值与最小值之差小于10 min时，此时结束试验，取最终值作为计算值。

⑦灌浆前，孔内残留小于20cm。

⑧水灰比2：1，1：1.0.8：1.0.6：1，0.5：1五个比级。

三、施工难点和质量控制措施

(一)孔壁的稳定措施

通过前文的原因分析调查，可以知道，坝基的覆盖层主要为混合土卵石，清理不干净就进行施工时，会不利于成槽过程中的孔壁稳定，所以要采取相关措施来增加其稳定性。首先在成槽过程中，要使用优质的膨润土水泥浆来修护孔壁，同时根据泥浆漏失的严重程度，适当的加大泥浆的比重，严重时，还要向槽内添加黏土，同时用钻头对地层开缝，使得黏土褥以进入，每钻一层就要抓取进尺，指到修到漏失地层。这种施工方法的优点是能够快速的修好孔壁，同时保证槽孔的安全。

(二)孤石、漂石的处理

孤石和漂石会严重制约抓斗上程的进行，遇到该情况，一般有以下几个处理措施：

1利用抓斗，即在抓斗上悬挂重锤对石块进行击扣，使其破碎。

2)使用化学药剂对孤石、漂石的表面实行聚能爆破;

3)利用地质钻机在石头内钻孔，然后用炸药进行孔内爆破，此种方法使用时，要先征得监理人的同意，还要就水库周围地势，和孔深、漂石和孤石的大小来确定爆破方案，装药量也要适合。

(三)灌浆

灌浆是坝体防渗工程I+l较为重要且技术难度较大的一个工艺，在进行压水试验后就要进行灌浆，灌浆工程中要用到的组成泥浆液的成分比例、压力值和结束标准等数据等都要严格按照技术规定来制定，可以根据实际情况做出适当调整。灌浆中是将泥浆灌入灌浆孔，所以对于灌浆孔的要求很苛刻，要保证横截面大小基本一致，还要是与水平面垂直的竖直状态。有时在灌浆中灌入的泥浆会从断层通道流失，造成泥浆使用多但效果差的局面，所以要适当结合掺和外加剂的方法进行施工，有时还要问歇·段时间，等灌入的泥浆凝固后重新钻孔灌浆，再慢慢使其诈常结束。当灌浆速度小于10L/min时，需要兑纯水进泥浆中，加快灌浆速度。

(四)封孔

要在每个灌浆孔都结束灌浆后才能进行封孔，根据技术要求，一般采用分段压力封孔，白下而上进行封孔，每段段长约为15-20m，浆液水灰比采用0.5：1的浓浆，灌注压力要与该段的灌浆压力相同，观察其注入速度，适时的间歇、继续注入，灌注结束后闭浆一整天。对于已经封孔好的灌浆孔，等其泥浆凝固后，还要对孔内的污水和浮浆进行清理，当孔洞上端空余部分大于3rn，要用机械压浆，若小于3m，可以直接使用水泥浆进行封实。

四，结束语

综上所述，水库坝体幕墙结合的方法是一种技术要求很高的技术，施上过程中要考虑的因素很多，任何一个环节出错，都会对整个工程产生影响，但若合理施工，这种方法既有效的实现了上墙下幕两者有效的结合，还最大程度的节省了坝基修复工程的资金和时间，后期的防渗效果也得到了保证为促进我国水库的建设做出巨大贡献。

参考文献：

[1] DL/T5200-2004水利水电工程高压喷射灌浆技术规范技术规程[S].北京：中国电力出版社，2016.

[2] SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京：水利电力出版社.

[3]连华.防渗墙混凝土施工工艺及质量控制[J].中国新技术新产品，201 7年17期

[4]黄友富.水库坝基混凝土防渗墙施工质量控制[J].建设监理，2017年01期

作者简介：

蒋顺才(1980.11-)，男，本科，高级工程师，从事水利水电施工工作。