白蟻巢穴定位灌漿技術(shù)在大壩無損修復(fù)中的應(yīng)用研究

王甫釗，吳 斌

（湖北省隨州市水利局，湖北 隨州 441300）

白蟻的分布面積和活動空間非常廣泛，在中國南方諸省危害土質(zhì)堤壩較為普遍。隨著水庫大壩的老年化，多數(shù)水庫出現(xiàn)不同形式的滲浸、漏水、管涌等險情，白蟻危害日趨隱蔽和多樣化，且破壞力較以往更加嚴(yán)重，防不勝防。如何準(zhǔn)確、快捷地探測和處置因白蟻危害引起的大壩滲漏問題是21世紀(jì)大壩安全管理中的重要課題。

1 水庫大壩白蟻隱患分析

1.1 水庫白蟻隱患滲漏現(xiàn)狀

水庫大壩不同于江河堤防，水庫要蓄水，大壩常年高水位運行。一般白蟻隱患險情多發(fā)生在天氣異常、降大雨或暴雨時，此時水庫來水量猛增，洪水位上漲快，險情威脅大。

案例一：隨州市曾都區(qū)游河中型水庫2000年6月1日因蟻患引發(fā)壩體滑坡。當(dāng)時該庫庫區(qū)遭遇連續(xù)大暴雨襲擊，降雨歷時短、強(qiáng)度大，最大降雨量達(dá)101 mm，庫水暴滿。深夜時分在副壩滲漏部位、高程69.50 m處發(fā)生寬5 m、深3 m、長50 m的滑坡，滑坡體達(dá)1 500 m3，嚴(yán)重威脅水庫安全。

現(xiàn)場調(diào)查表明：①該庫副壩白蟻危害嚴(yán)重，其蟻害長度達(dá)140m。②在大壩樁號0+180～0+208 m、高程65.50～72.40 m處，長28 m的滑坡斷面有12處明孔滲水，把滲水集中后測得流量為52 L／min，且流量隨庫水位的升降而增減。③在現(xiàn)場滑坡斷面處挖出4個蟻巢菌圃，深層的蟻巢還有多處蟻洞在漏水，說明該庫險情由白蟻危害所致。

案例二：廣水市十里辦事處揚塘小（2）型水庫蟻洞漏水險情。2007年7月中旬，該庫庫區(qū)連遭大雨襲擊，洪水猛漲，14日下午4時大壩多處出現(xiàn)滲漏、滑坡和塌方險情，此時庫水暴滿，溢洪道淤塞，隨時有潰壩的危險。

險情出現(xiàn)后，廣水市及庫區(qū)辦事處迅速組織100余名干部群眾清除溢洪道淤障，在滲漏處開挖一條臨時排水溝，水庫在安全流量下緊急泄洪。連夜奮戰(zhàn)50 h后，16日下午6時，水庫隱患基本排除。據(jù)水利局工程技術(shù)人員介紹，在大壩修復(fù)中，發(fā)現(xiàn)漏水洞內(nèi)存在較大白蟻巢穴，并挖出白蟻及菌圃。

1.2 水庫蟻巢隱患存在的原因

水庫大壩白蟻隱患主要存在三方面原因：一是先天不足。建庫前清基不徹底，古墓、古墳、古樹等遺留物內(nèi)隱藏白蟻隱患。二是自然因素。雖然水庫每年采取預(yù)防、藥殺、挖巢、灌漿等防治措施，但治理工作只局限于庫區(qū)小范圍內(nèi)，而庫區(qū)周邊、曠野依然存在較多的蟻源，時刻有侵襲壩體的可能。它們有空中飛入的、地面蔓延的、地下偷入的，所以水庫白蟻治理工作不是一勞永逸的，短時間內(nèi)難以徹底殺絕，只能控制源途減少危害。三是人為影響。目前,各地在治理水庫白蟻時，防治人員都習(xí)慣采用單一藥殺白蟻，缺乏對重大蟻巢隱患的評估，在壩體遺留蟻洞隱患，造成新的漏水險情。

1.3 大壩白蟻巢與漏水洞的演變過程

水庫壩基蟻患一般是建庫前遺留下來的，由于大壩常年高水位運行，這些蟻巢受浸潤線的影響或淹沒威脅，蟻群棄巢后向壩體上層安全區(qū)轉(zhuǎn)移并重建蟻巢。經(jīng)過十幾年或幾十年的營造，白蟻在壩體內(nèi)構(gòu)建了完善的巢穴系統(tǒng)，形成上下蟻洞網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了大壩安全隱患斷面。

圖1 水庫白蟻巢與漏水洞演變過程Fig.1 Developing process of termitarium to leakage hole

2 蟻巢的定位及灌漿方法

蟻巢灌漿不開挖處理滲漏部位，它通過帶藥灌注泥漿來修復(fù)壩體內(nèi)部空穴。選擇注漿位置是這項技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是關(guān)系灌漿成敗的重要因素。

2.1 蟻巢的確定及灌漿材料

（1）首先要確定蟻巢部位。水庫白蟻建巢一般多居上坡，多建于浸潤線以上和大壩兩側(cè)結(jié)合部。

（2）灌漿洞的選擇。一般選擇土棲白蟻的分群孔為灌漿口最佳，分群孔多修筑于蟻巢上方不易漬水的位置，有一條較大的孔洞直通蟻巢。其次要尋找離巢近的圓拱形蟻路。

（3）找準(zhǔn)蟻巢圓心點。注意觀察有白蟻反復(fù)活動并多次出現(xiàn)的部位，尋找中心圓點確定蟻巢位置。

（4）灌漿材料的選擇：水泥粘土漿兼有粘土漿與水泥漿的優(yōu)點，并且優(yōu)缺點能得到一定程度的互補(bǔ)。①粘土顆粒比水泥顆粒細(xì)，具有特殊的物理化學(xué)作用。水泥粘土漿流動性、穩(wěn)定性好，析水率低，可灌性比水泥漿好，是目前防滲帷幕灌漿和充填灌漿最常用的灌漿材料。②結(jié)石強(qiáng)度比水泥漿低，滲透系數(shù)一般比純水泥漿要小，強(qiáng)度、抗?jié)B性能比純粘土漿要高得多。③彈性模量較低，能適應(yīng)土體變形而又具有一定強(qiáng)度。④性能與配方調(diào)整范圍大，滲透系數(shù)比較小且變化不大。

2.2 灌漿料的配制

第一要選好土料，一般以粉質(zhì)壤土或粉質(zhì)粘土比較合適。第二要掌握好硅酸鹽水泥標(biāo)號的配比。第三要根據(jù)隱患工程的要求，設(shè)計合理的水泥粘土漿。用這種方法制成的漿料，既有良好的懸浮流動性，又有較好的析水性能，漿液灌入壩體后易固結(jié)密實。

2.3 滅蟻藥的選擇

（1）大壩灌漿選用48%“樂斯本”滅蟻乳油，具有高效、低毒、無公害、環(huán)保型等優(yōu)點，對周邊環(huán)境無污染。

（2）藥效特點：具有速效觸殺、胃毒和薰蒸作用，對地下多種咀嚼式害蟲防效顯著。

（3）該藥物在陽光下易揮發(fā)，但在土壤中殘留期較長且穩(wěn)定，預(yù)防白蟻期長，效果可達(dá)10年以上。

（4）該滅蟻藥對泥漿的性能沒有影響。

2.4 灌漿措施

（1）灌漿方法。 ①采用 HBN50／1.5 型水泥砂漿泵灌漿。該設(shè)備小巧、性能好，便于操作，一輛摩托車拖運就足夠，適合偏遠(yuǎn)山區(qū)水庫施工。②灌漿口一般要求選擇在粘土層能承受較大壓力的地方，保證漿液的暢通。③對接方法。當(dāng)灌漿管插入蟻洞后，要用棉絮阻塞、用粘土夯實，以免漿管受壓脫落，影響蟻洞灌漿效果。④泥漿稠度。水泥粘土漿配制時，粘土摻量視工程實際情況而定，泥漿密度一般為 1.3～1.5 g／cm3，灌漿時先稀后稠。 蟻巢穴大，吸漿量大，滲透性強(qiáng)，要加大漿液密度至 1.5～1.65 g／cm3，并確保改用稠泥漿后注漿順利。

（2）灌漿壓力。壓力是控制灌漿質(zhì)量的重要因素，較大的灌漿壓力可使?jié){液迅速擴(kuò)散，壓入細(xì)小的毛細(xì)支管，能加快土層析水，使?jié){液盡快密實固結(jié)。中、小型水庫大壩灌漿時，孔口壓力一般控制在0.1～0.2 MPa，使其由低向高依次慢灌，直至壩面淺土層蟻洞冒漿為止。

（3）灌漿程序。白蟻隱患灌漿技術(shù)不同于其它的探測灌漿方法，不需要另外鉆孔，只要找準(zhǔn)注漿口，使?jié){液由分群孔→主蟻巢→衛(wèi)星副巢→主蟻路→若干條支路→若干條分支路→淺土層→取食路灌滿整個蟻巢系統(tǒng)，在殺滅白蟻同時填充蟻巢空穴。

3 水庫大壩灌漿應(yīng)用效果及其分析

隨州市有27座水庫采用定位灌漿滅蟻防滲技術(shù)，經(jīng)過多年高水位運行和洪水檢驗，大壩背水坡無白蟻、無滲漏、無濕潤現(xiàn)象。該灌漿措施在殺蟻滅路、填巢堵洞方面效果明顯。

3.1 水庫防滲效果前后比較

內(nèi)容詳見表1。

3.2 水庫灌漿后的解剖分析

水庫堤壩灌漿的漿體強(qiáng)度、抗?jié)B性能否達(dá)到設(shè)計要求，必須實地檢驗。隨州市水利局對吳山（大型）、環(huán)潭、旭光、泉水沖等7座水庫進(jìn)行了開挖驗證。

（1）蟻洞灌漿狀況。漿液直通蟻巢心臟至衛(wèi)星副巢，呈樹冠狀分布，漿液沿著蟻路管的流向由密至疏，向周邊延伸。而且，平行壩軸線的漿脈毛細(xì)支管多而細(xì)，漿體層本身致密呈木紋狀，且層紋較薄，僅 0.2～0.5 cm。蟻路擴(kuò)散面積最大點達(dá) 3 640 m2，最長點的蟻路達(dá)120 m。

（2）灌漿深度。隨著白蟻危害范圍一脈相通，上至堤壩頂部，下至壩腳。在迎水坡或水位線下2 m的蟻洞均能堵塞固結(jié)，無空隙現(xiàn)象。

（3）泥漿特點。采用水泥粘土漿充填蟻巢，漿液粘稠能快速凝結(jié)，經(jīng)壓實后具有較高的變形模量，其變形穩(wěn)定時間短，高圍壓下強(qiáng)度衰減小，固結(jié)后的強(qiáng)度高，比純粘土漿要高得多，能提高大壩穩(wěn)定能力，增強(qiáng)抗裂和防滲性能。

（4）泥漿銜接強(qiáng)度。泥漿懸浮泌水形成的泥皮于洞壁凝固，能夠牢固粘附于洞壁，固結(jié)后無開裂現(xiàn)象，達(dá)到設(shè)計要求。

3.3 水庫大壩滅蟻效果應(yīng)用比較

（1）一般在白蟻危害嚴(yán)重的水庫，采用純粘土漿充填蟻洞，其體積收縮率大，固結(jié)時間長，達(dá)不到滅蟻防滲效果。通過在水泥粘土漿中加滅蟻藥灌漿或在壩坡淺土層噴灑48%“樂斯本”滅蟻乳油，滲入土層使壩體形成“化學(xué)土壤屏障”，能殺死壩體白蟻以及預(yù)防外來蟻源。

（2）水庫白蟻隱患除險時，多數(shù)采用帷幕灌漿或錐探灌漿法。雖然水庫大壩的危害蟻路分布廣，但蟻洞孔小，帷幕式或錐探式灌漿法很難充填蟻巢，且工程投資成本高，防治白蟻效率低。蟻巢定位灌漿法是一項新科學(xué)預(yù)防大壩白蟻的措施，預(yù)防期長，投入成本低，能減小勞動強(qiáng)度，降低蟻患風(fēng)險。

表1 隨州市部分水庫防滲效果比較Table 1 :Effect of seepage prevention at some reservoirs in Suizhou city

（3）“化學(xué)土壤屏障法”預(yù)防白蟻實例比較。1999年7月，隨州市水利局水利工程白蟻防治站在馬鞍山（中型）水庫樁號0+210～0+310 m白蟻危害嚴(yán)重的部位試驗，采用48%“樂斯本”滅蟻乳油，在壩坡淺土層噴灑和蟻洞灌漿，通過施藥后9年的白蟻普查，該斷面未發(fā)現(xiàn)有白蟻活動。同時在主壩左側(cè)，大壩樁號0+110～0+170 m用其他方式施藥的斷面，多次發(fā)現(xiàn)有土棲白蟻活動。據(jù)多年跟蹤觀察，該庫“化學(xué)土壤屏障法”既能毒殺白蟻，又能預(yù)防白蟻，且時間長，還有驅(qū)趕作用，鄰近的白蟻總是避而遠(yuǎn)之，至今未發(fā)現(xiàn)有白蟻向施藥區(qū)蔓延。

[1]王甫釗，敖仕州.試論堤壩白蟻點巢定位灌漿止漏[J].中國減災(zāi)，1999(1).

[2]嚴(yán)國璋，李俊輝.堤壩白蟻及其防治[M].湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[3]李耀華，王甫釗.土壩白蟻漏洞搶護(hù)及灌漿止漏[J].中國水利，2003，5(B).