水庫(kù)大壩防滲與加固工程處理技術(shù)探討

蔡范光

(江西省民盛水利建設(shè)有限公司，江西九江332005)

1 水庫(kù)大壩防滲加固的必要性

水庫(kù)可以起到防洪、蓄水、灌溉、供水電的功能以及養(yǎng)殖水產(chǎn)的作用，能帶給人們?nèi)粘Ｉ詈芏嘁嫣?。但隨著早期水庫(kù)使用年限的增長(zhǎng)，我國(guó)很多水庫(kù)開(kāi)始老化。這就出現(xiàn)工程老化，防洪功能降低，達(dá)不到有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。而新興建的水庫(kù)，由于施工中存在一些技術(shù)隱患也令工程本身出現(xiàn)達(dá)不到規(guī)定要求的低質(zhì)工程問(wèn)題。這樣的水庫(kù)大壩就成為病險(xiǎn)水庫(kù)，工程無(wú)法正常運(yùn)行影響其發(fā)揮效益甚至嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因此必須對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行大壩的防滲和加固處理來(lái)保證其使用功效[1]。

2 水庫(kù)大壩防滲加固技術(shù)概述

2.1 水庫(kù)壩體防滲技術(shù)

水庫(kù)壩體防滲技術(shù)就是對(duì)水庫(kù)壩體進(jìn)行防止水滲漏或控制滲透穩(wěn)定的一種技術(shù)。具體的防滲技術(shù)又分為水庫(kù)壩體滲流控制技術(shù)和土石壩綜合防滲技術(shù)兩種[2]。

2.1.1 水庫(kù)壩體滲流控制技術(shù)

水庫(kù)壩體滲流控制技術(shù)的主要內(nèi)容就是通過(guò)一系列的活動(dòng)來(lái)確定浸潤(rùn)線的位置、滲流流量、滲透壓強(qiáng)、壓力以及流速。

2.1.2 土石壩綜合防滲技術(shù)

目前，廣泛應(yīng)用于水庫(kù)大壩維修的是復(fù)合土工膜防滲技術(shù)。復(fù)合土工膜防滲技術(shù)是將含有聚氯乙烯和聚乙烯成分的塑料薄膜與無(wú)紡布復(fù)合而成的具有防滲作用的土工膜為基礎(chǔ)材料，應(yīng)用于水庫(kù)壩體施工中的一種技術(shù)。其具有比重小、延展度高、適變力強(qiáng)、耐腐抗凍，使用期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 水庫(kù)大壩加固技術(shù)

目前水庫(kù)大壩常用的加固技術(shù)有:

2.2.1 土石壩加固技術(shù)

通過(guò)水泥或混凝土筑建物降低大壩浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)來(lái)加固壩體的一種方法?；炷良庸痰脑靸r(jià)略高于水泥，它是在地上開(kāi)槽施工，在地基中以泥漿固壁，開(kāi)鑿成連鎖樁柱孔或槽形孔后將防滲料回填筑成連續(xù)墻。水泥土加固技術(shù)則是以水泥為固化劑，利用小直徑深層攪拌器具把水泥漿噴入土體攪成水泥土，固化劑與土體間通過(guò)物化反應(yīng)使土體固結(jié)成穩(wěn)定性、整體性、強(qiáng)度良好且不透水的水泥土墻已達(dá)到加固的目的。

2.2.2 高壓噴射灌漿防滲加固技術(shù)

在水庫(kù)大壩的防滲加固工程中，利用高壓將防滲加固原料噴射進(jìn)土體的技術(shù)就是高壓噴射灌漿技術(shù)。它與常規(guī)混凝土防滲加固相比，在某種程度上節(jié)省了施工成本，同時(shí)提高了防滲抗災(zāi)能力。該技術(shù)具有低造價(jià)、開(kāi)挖量小、易于施工、占地少且與周圍環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。高壓噴射灌漿施工工藝包括測(cè)量放線、造孔、試噴和下噴井、噴射灌漿以及終噴靜壓灌漿五個(gè)步驟。

3 防滲加固工程施工中存在的問(wèn)題與對(duì)策

由于水庫(kù)大壩的地質(zhì)水文條件不盡相同，因此對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行防滲加固應(yīng)從整體出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。近年來(lái)，對(duì)防滲與加固工程的處理多采用綜合防滲加固的辦法。這樣能夠具體問(wèn)題具體分析，對(duì)于同一大壩的不同險(xiǎn)情有針對(duì)性的加以除險(xiǎn)，在維修水庫(kù)大壩方面取得了良好的效果?，F(xiàn)以實(shí)例加以分析:工程概況，某縣某河中游大型水庫(kù)，正態(tài)下庫(kù)容為2 846萬(wàn) m3，水庫(kù)流域面積650 km2，可用于防洪、灌溉、水電等方面。水庫(kù)興建時(shí)間久遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，地質(zhì)勘察資料或缺，存在不少工程質(zhì)量問(wèn)題。主壩壩體是由砂質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及其夾碎石堆筑而成的風(fēng)化土，其滲透系數(shù)過(guò)大;壩基與壩肩主要成分為細(xì)砂巖何粉砂巖，巖體為斷層發(fā)育，完整性差且風(fēng)化深，巖層透水強(qiáng)。水庫(kù)壩基和壩肩嚴(yán)重滲漏已影響安全運(yùn)行，現(xiàn)對(duì)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)。設(shè)計(jì)采用綜合防滲加固處理，分別對(duì)壩體采用充填灌漿、壩基的全風(fēng)化層采用3管高壓旋噴、基巖部分采用帷幕灌漿進(jìn)行除險(xiǎn)取得了十分良好的效果。

3.1 水庫(kù)壩體施工中存在的問(wèn)題

在施工過(guò)程的高噴參數(shù)試驗(yàn)階段，由于開(kāi)挖檢查結(jié)果不太理想，樁間搭接較少或搭接效果不理想，施工參數(shù)指標(biāo)調(diào)整不合適等原因?qū)е逻_(dá)不到設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)進(jìn)行了3次調(diào)試。壩基由于滲透大比較容易卡鉆和塌孔。而在后期的高噴灌漿施工中存在孔口不返漿以及竄漿情況。

3.2 解決對(duì)策

針對(duì)以上工程中的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)應(yīng)采取了以下3種解決方法:①試驗(yàn)中3次調(diào)試等原因可以在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，從實(shí)地情況、施工工藝以及開(kāi)挖情況等多方面進(jìn)行考察和預(yù)測(cè)，減少設(shè)計(jì)出錯(cuò)幾率，增加準(zhǔn)確可靠度。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)尋求最佳調(diào)試效果，切不可為趕工期敷衍了事。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。高壓噴射灌漿成墻均厚應(yīng)≥20 cm，綜合滲透系數(shù)值應(yīng)≤0.00001 cm/s。當(dāng)高噴鉆孔深≥40 m時(shí)，建議底層加設(shè)雙排旋噴套裝。帷幕灌漿透水率＜5 Lu，并且耐久性足夠。試驗(yàn)選擇施工參數(shù)是保證施工質(zhì)量的重要前提。只有施工參數(shù)選定正確適合，才能保證整個(gè)防滲加固工程的高質(zhì)高量。因?yàn)槌蓸吨睆接绊懼畨?、氣壓和提升速度。成樁直徑與水泥耗量、水壓力成正比，與提升速度成反比，而施工成本與提升速度成反比，工效與提升速度成正比，可見(jiàn)施工參數(shù)對(duì)確保工程質(zhì)量和控制工程成本的重要性。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)遵循試驗(yàn)孔選擇的代表性和真實(shí)性原則。②對(duì)于空隙滲漏大的情況可在造孔時(shí)采取高濃度泥漿固壁，鉆孔時(shí)加大泥漿固壁濃度并大轉(zhuǎn)速緩慢進(jìn)尺，以避免大顆粒細(xì)砂下沉產(chǎn)生塌孔卡鉆;對(duì)于灌漿中孔口不返漿現(xiàn)象。可采取停止提升并摻入適量塑性指數(shù)16的黏性土及粒徑約2 mm的天然中砂，同時(shí)將水壓、氣壓相對(duì)調(diào)低至38 MPa和0.65 MPa，可以減少高噴切割作用力，避免漏漿。此操作直到孔口正常反漿后在馬上恢復(fù)水、氣壓;對(duì)于灌漿時(shí)出現(xiàn)竄漿的情況，可視工程具體情況采取摻砂子并降低水壓和氣壓的復(fù)合方法來(lái)應(yīng)急，待靜置一定時(shí)間后便可以正常灌漿。③應(yīng)注意高噴灌漿設(shè)備(水泥漿泵等)及周圍建筑物(高壓水機(jī)房、氣壓力機(jī)房等)的合理布置，設(shè)計(jì)中盡量減少水、氣壓損失。一般三管機(jī)房到孔口平距應(yīng)控制在40 m內(nèi)為宜，過(guò)長(zhǎng)則容易爆裂影響施工效果;應(yīng)加強(qiáng)對(duì)灌漿過(guò)程的實(shí)時(shí)檢查，保證起始過(guò)程均能按試驗(yàn)設(shè)定參數(shù)貫穿于整個(gè)灌漿的過(guò)程。高壓旋噴灌漿技術(shù)并不是復(fù)雜的施工，只要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定的要求施工，通常情況下都能取得良好的灌漿效果。但是受到目前社會(huì)行業(yè)間的歷史通病影響，仍會(huì)存在偷工減料的思想，這會(huì)導(dǎo)致樁體斷樁情況出現(xiàn)，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的定時(shí)非定時(shí)檢查，減少此現(xiàn)象的發(fā)生幾率。此外，還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行聯(lián)合檢收制度，做到每孔鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)便由監(jiān)理組織相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)收。不合格不能進(jìn)行下一道施工工序。如實(shí)完整記錄下現(xiàn)場(chǎng)情況并落實(shí)責(zé)任簽字到人。

4 結(jié)語(yǔ)

防滲加固是水利工程中重要的維護(hù)手段，它具有長(zhǎng)期性的特點(diǎn)，應(yīng)持之以恒的保持施工質(zhì)量。水庫(kù)大壩的防滲加固施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響大壩功能的完整和使用的安全。從防滲加固工程的設(shè)計(jì)、審查、施工、驗(yàn)收下手，對(duì)防滲加固處理技術(shù)的每個(gè)環(huán)節(jié)加以重視和控制，把好每級(jí)質(zhì)量關(guān)是確保大壩運(yùn)行穩(wěn)定安全的有效措施。

[1]李繼業(yè)，翟愛(ài)良，劉福臣.水庫(kù)壩體滑坡與防治措施[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2013:45－46.

[2]卓廷召.對(duì)水庫(kù)大壩防滲加固技術(shù)的探討[J].沿海企業(yè)與科技，2010(12):107 －109.