水庫大壩防滲灌漿處理技術(shù)研究

【摘要】水庫作為水利工程的重要組成部分，在灌溉、防洪防旱以及居民用水的各個方面都發(fā)揮著巨大作用，隨著水庫工程的不斷增多，水庫大壩的滲漏問題也更加受到關(guān)注。大壩是水庫的主要結(jié)構(gòu)，一旦大壩出現(xiàn)滲水、漏水的問題，不僅會影響整個水庫的正常運行，而且還會帶來很大的安全隱患，因此水庫大壩防滲一直是水庫工程施工的重點、難點。本文以防滲灌漿技術(shù)為主要研究內(nèi)容，將其在水庫大壩防滲施工中的應用進行幾點分析。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩；防滲灌漿；加固

引言

水庫大壩的防滲施工是水庫施工的核心環(huán)節(jié)之一，只有保障大壩的穩(wěn)固、不滲水，水庫的作用才能夠真正得以發(fā)揮，而防滲灌漿處理技術(shù)是現(xiàn)階段在我國水庫大壩施工中應用極為普遍，效果也十分顯著，不僅可以提升大壩的整體性能，有效防止了滲水、漏水以及開裂等問題，還有效提升了大壩的穩(wěn)定性，同時這種技術(shù)的經(jīng)濟成本較低，在人口眾多、用水緊迫、水庫工程建設(shè)壓力日益增加的中國，顯得尤為適用。

1、水庫大壩灌漿防滲加固技術(shù)綜述

為了能夠有效防止?jié)B漏所帶來的巨大經(jīng)濟損失以及滲透所帶來的破壞作用，水庫大壩防滲處理一直都是不可缺少的重要施工環(huán)節(jié)，水庫作為重要的水利工程項目，其安全問題與周圍居安慰以及國家利益緊密相連，一旦發(fā)生漏水，水資源必然會遭到浪費，如果問題嚴重，不僅是經(jīng)濟損失，而且周邊人民的生命安全，都會受到威脅。采用灌漿防滲加固處理技術(shù)，可以有效解決大壩滲水的問題，保障水庫系統(tǒng)的正常運行。灌漿防滲加固最近幾年在我國的應用已經(jīng)十分普遍，相較于其他施工技術(shù)來說，灌漿技術(shù)在施工理論以及施工方法上都已經(jīng)進入了成熟階段。目前在我國水庫大壩施工中常見的幾種技術(shù)如下：

1.1 劈裂帷幕灌漿技術(shù)

這種技術(shù)是借助應力的分布規(guī)律以及泥漿灌注的壓力進行施工的，灌漿孔的布置要沿著大壩軸線，采用這種施工技術(shù)可以有效避免大壩沿著軸線的方向開裂，同時還有效的解決了土壩壩體的滲透問題，提升了土壩的穩(wěn)定性，值得一提的是，這項技術(shù)在我國首創(chuàng)，經(jīng)過多年的應用與完善，其技術(shù)優(yōu)勢更加明顯。首先，它充實了大壩結(jié)構(gòu)中的裂縫以及空洞，有效修復了壩體，恢復了壩體完整，減少了滲透現(xiàn)象。其次，通過固結(jié)壓力，小主應力增加，大主應力不變的原理，大大降低了剪應力，增加了抗剪強度，提升了整個壩體的穩(wěn)定性。最后，有效克服了壩體內(nèi)部的管涌，沖刷以及拉應力。

1.2 高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

高壓噴射灌漿防滲技術(shù)是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來的。其原理是利用射流作用切割攪動地層，改變原地層的結(jié)構(gòu)和組織，同時灌入水泥漿或復合漿形成凝結(jié)體，借以達到加固地基和防滲的目的。

1.3 振動沉模防滲板墻技術(shù)

振動沉模防滲板墻技術(shù)的動力設(shè)備是振動錘，在其兩根軸上各裝有偏心塊，動機帶動偏心塊產(chǎn)生偏心力.當兩軸相向同速運轉(zhuǎn)，橫向偏心力抵消，豎向激振力相加，動體系產(chǎn)生垂直往復高頻率振動.

振動體系具有很高的質(zhì)量和速度，產(chǎn)生強大的沖擊動量，將空腹模板迅速沉入地層。模板的沉入速度與振錘的功率大小、振動體系的質(zhì)量和土層的性質(zhì)有關(guān)。

2、防滲灌漿處理技術(shù)在水庫大壩施工中的實際應用

基于以上分析，我們可以看到水庫大壩滲漏的影響因素很多，為了能夠保障水庫的綜合效益的發(fā)揮以及下游居民的生命財產(chǎn)安全，全面落實水庫防滲是非常必要的，下面根據(jù)具體案例進行分析。

2.1 案例概述

工程位于某市區(qū)南山北側(cè)，工程分為主壩一座、副壩三座、輸水涵一宗、溢洪道一宗。該工程的集雨面積為7. 8k平方千米，設(shè)計正常庫容551. 3萬平方米，相應正常水位53.8米，主壩最大壩高20. 1米，壩長190米， 1#副壩壩高18. 1米，壩面長162米。工程建設(shè)由當?shù)厮娋衷O(shè)計并指揮運行，由于工程屬于老期工程，當時建設(shè)的時候經(jīng)費優(yōu)先，時間倉促，同時受到一些外部條件的制約，使得工程并未進行地質(zhì)鉆探，基于工程壩基土為粗礫層，工程主壩采用了1.2-1.8米寬的設(shè)計，長106米的粘土鋪蓋層，并設(shè)計了三條截水槽在壩地。本次所研究的主要是1#副壩滲漏問題，主要隱患存在于壩體的底部。

2.2 水庫大壩滲漏的主要原因

水庫在運行一段時間之后，在很多方面會出現(xiàn)裂縫，裂縫的出現(xiàn)必然導致滲漏問題，導致裂縫滲漏的因素有很多，從以往的實踐經(jīng)驗來看，因素來自很多方面，正確分析滲漏的原因，才能夠更好的采取防滲措施，下面針對導致大壩滲漏的問題進行幾點：

2.2.1 很多大壩在修建之初，并沒有全面、科學的進行地質(zhì)勘探，因此在水庫建成運行之后，溢洪道與放水涵管尺寸就無法滿足實際的運行要求，壩身也會出現(xiàn)相對單薄與偏陡的問題，同時防滲體斷面也會相對偏小，不利于水庫的正常運行與維護，甚至有些大壩未進行反濾措施設(shè)置，大壩的出逸點過高或者出現(xiàn)大規(guī)模的滲流。

2.2.2 一部分大壩在修建的時候沒有進行加高處理，在新老土層結(jié)合的方面也沒有進行處理，從大量的實踐調(diào)查分析中還發(fā)現(xiàn)，一部分水庫的主河床段大壩基齒墻兩側(cè)砂層與階段砂層中間的集合部位存在一定厚度的砂層，這些沒有被處理的砂層使得河床與階地結(jié)合的位置處存有空隙，進而滲流問題。另外，如果水庫的涵道表層出現(xiàn)硅脫離，導致鋼筋被水腐蝕，腐蝕之后出現(xiàn)斷裂，進而出現(xiàn)滲流問題。

2.2.3 很多水庫在上游部分非常容易出現(xiàn)河槽護坡沖蝕、風化的問題，同時還伴有砌塊松動，表面剝落腐蝕，不同程度的局部塌陷等等，由于水庫碎石墊層為土石混合物，這些混合物的厚度不同，反濾作用效果不佳，從而極大的影響了大壩的安全運行。

3、防滲加固方案的確定

通過第一部分的分析，能夠看到在常用的幾種防滲灌漿加固技術(shù)中，劈裂灌漿加固技術(shù)的機理明確、工藝先進，同時具有施工速度快、灌漿質(zhì)量好的特點，尤其在經(jīng)濟效益方面的優(yōu)勢顯著。

3.1 劈裂灌漿加固技術(shù)在副壩滲漏施工中的具體應用

3.1.1 防滲劈裂灌漿設(shè)計

3.3.1.1 鉆孔平面布置

從本次工程施工堤壩的地基裂縫以小主應力兩個方面的分布規(guī)律來看，布孔必須要沿著軸線進行，從以往的經(jīng)驗來看，堤壩壩幕劈裂孔的距離要比灌漿孔小，通常為2-3米，最終本次工程孔距定為a=2米。具體1#副壩鉆孔平面布置為：在壩頂進行兩排孔布置，排列距離為b=1米，孔距a=2米，從上游開始第一排到右壩段0+20至左壩段0+140的中間，壩距軸線靠近上游2米，從下游開始第二排到中壩段0+55至0+120布置，靠近上游1米。

3.3.1.2 鉆孔深度

從本次工程的實際情況以及劈裂關(guān)注漿鉆孔（堤基應力場的主要影響深度為Z=2/3B）的要求來看，實際的鉆孔深度設(shè)計如下表1所示。

3.3.2 干法造孔及灌漿方法

一般施工都會采用泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)式鉆進的方法進行造孔，如果是從理論上進行分析，這種方法引發(fā)壩體劈裂的可能性是極大的，因此為了確保工程施工安全，本次施采用干法造孔，比如打入式鉆進或者是沖擊鉆進等等，依據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》，本次灌漿采用孔底灌漿全孔灌注的方式，漿液采用了穩(wěn)定性與流動性良好的10-15%的水泥粘土混合物。

3.3.3 施工主要技術(shù)要點

排設(shè)灌漿孔沿著軸線進行，并保持鉆孔的鉛直；采用分段、分序、分次的灌漿順序，在孔底部注漿的時候，注漿管與管底保持0.5-1米的距離；漿液比重1.2-1.7克每立方米之間，每一次進行灌漿不能低于五次，每兩次灌漿之間的間隔大于五天；封孔用稠漿封，到不再下沉為止即可。

3.3.4 灌漿期出現(xiàn)問題的處理方法

3.3.4.1 裂縫處理

本次壩面在灌漿施工的工程中普遍出現(xiàn)劈裂縫，孔與孔的劈裂縫大部分連通貫穿，次灌漿壩面未出現(xiàn)橫向裂縫，針對這些問題進行以下處理：

3.3.4.2 冒漿處理

壩頂和壩坡冒漿，立即停灌，挖開冒漿出口，用粘土料回填夯實。鉆孔周圍冒漿，采用壓砂處理，而后繼續(xù)灌漿。土壩與涵管接觸帶冒漿，我們采用稠漿間歇灌漿。

3.3.4.3 串漿處理

在灌漿過程中，常出現(xiàn)相鄰兩孔或隔孔注漿管內(nèi)冒漿，這種現(xiàn)象說明堤壩地基己經(jīng)劈裂，在串漿兩孔堤基中，漿脈已經(jīng)溝通。劈裂縫始終13厘米時，用串漿管專用的堵漿塞堵住串漿后繼續(xù)灌漿或?qū)纱疂{孔并聯(lián)同時灌漿。在灌漿的后期，相鄰孔常出現(xiàn)串漿，說明已形成連續(xù)的泥墻。

結(jié)束語

我國對于水利工程建設(shè)的重視以及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，近些年來，更多的堤壩防滲技術(shù)得以問世，每項技術(shù)都具有自身的特色和優(yōu)勢，在實際施工過程中，技術(shù)人員、設(shè)計人員、施工人員必須要依據(jù)工程的實際情況，因地制宜，合理選擇技術(shù)種類，最終達到科學、經(jīng)濟、合理的效果。本文主要是針對幾種創(chuàng)建的大壩防滲灌漿技術(shù)進行了分析，并以具體案例為主，進行了研究，本次案例工程選用劈裂灌漿加固方案進行施工，最終達到滿意的防滲效果，也驗證了本次加固方案的合理性與可行性。希望提供本次研究分析，能夠為我國水利工程的發(fā)展有所助力。

參考文獻：

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作者簡介：馬立平 性別：男 出生年月： 1989年1月 民族：漢族 職稱：助理工程師 學位：大學本科 主要研究方向： 大壩及渠道