水库工程坝体及坝基防渗问题

水库工程坝体及坝基防渗问题

王军

西安水务（集团）石砭峪水库管理有限公司陕西西安710100

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的水利工程的发展也越来越迅速。水库大坝在常年运行及泄洪的巨大压力下，会出现漏渗及坝体本身破坏的情况，因此有必要采取相应方案，来进行坝体、坝基的防渗加固。文章主要以某水库工程的漏渗作为案例，对坝体、坝基的防渗方案进行讨论，包括灌浆、塑性混凝土防渗墙等技术，最终选择最适宜的水库防渗处理与加固策略。

关键词：水库工程；坝体；坝基防渗问题

引言

近年来我国针对存在病险的水库,提出《全国病险水库除险加固专项规划》方案,并对水库工程坝体、坝基的渗漏问题进行加固。对于中小型水库的防渗处理,需要根据区域的地质状况、水库大坝渗漏情况,选择合适方案来完成坝体、坝基的防渗加固。文章主要探讨水库工程坝体及坝基防渗问题,结合工程实际情况,提出水库坝体及坝基防渗方案。

1水库项目工程概况及防渗加固方案选择

1.1水库工程项目的基本概况

某水库属淮河流域沙颍河水系，工程处于北汝河支流黄涧河上，水库控制流域面积89km2，总库容1530.27万m3，属中型水库。某水库大坝坝长295m、最大坝高36.55m，水库工程包括大坝、溢洪道、泄洪洞、坝顶流槽等组成部分。坝址区两岸山高坡陡，基岩裸露，均为白云质灰岩，坝址区河谷成“V”字形，底宽200m左右，河床上层为砂卵石层和粉质粘土，下伏白云质灰岩。某水库于1959年9月动工至1960年完成坝高32m，1974年续建加高。建坝时没有形成连续的防渗体系，坝基砂卵石层厚约13m，采用截水槽防渗，但截水槽未挖至基岩，截水槽下尚有8m厚的砂卵石未截断，为悬挂式，蓄水后漏水严重，坝下游有多处渗水点明流和冒水翻砂现象。右岸坡下伏岩体和坝基下伏强风化白云质灰岩，渗漏量大，存在接触冲刷现象，坝体、截水槽与砂卵石接触面未设反滤，坝基渗漏严重。1988年河南省水利二总队在大坝桩号0-060～0+005段，在灰岩中作水泥帷幕灌浆，其平均深度约为深入基岩10m，虽经检验质量合乎要求，但经蓄水证明，渗漏并未减轻。1993年对河槽段0+000～0+125砂卵石层进行高喷灌浆处理，工程完工蓄水后渗漏现象并没有明显改观。

1.2水库坝体及坝基防渗加固方案的选择

通过勘察对坝体土体进行了渗透试验，对坝基砂卵石层进行了注水试验。主坝坝体壤土实验渗透系数为6.70E-05～1.29E-04，属弱～中等透水，副坝坝体壤土试验渗透系数为6.08E-05～1.27E-04，属弱～中等透水，坝基砂卵石层的渗透系数为4.75E-03，属中等透水。根据渗透试验结果大坝整体抗渗性能较差，并且坝体填土天然干密度合格率31%小于规范规定的90%，填土质量与密实度很不理想，同时结合大坝渗流分析坝体渗透横断面过高，设计洪水位、校核洪水位最大渗透坡降不满足规范要求，在发生高水位泄洪、水流冲击等状况时影响工程运行安全。在对某水库大坝渗漏进行分析后，可知需要进行垂直防渗以解决大坝的漏渗难题。水库大坝垂直防渗，主要包括劈裂灌浆、高喷灌浆、帷幕灌浆、塑性混凝土防渗墙等。劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，堵塞漏洞、裂缝或弱层，以提高坝体的防渗能力，提高坝体变形稳定性。据现场查勘，某水库坝面出现数条横向裂缝，其中有几条贯穿性裂缝，在劈裂灌浆形成帷幕的时候，因为这些横向裂缝的存在，不仅会导致漏浆、冒浆现象，而且这些横向裂缝的存在，也会使所形成的浆体帷幕质量较差。并且劈裂灌浆无法解决水库底层坝基的渗漏，所以某水库大坝不适合使用劈裂灌浆进行防渗。因此考虑使用高喷灌浆防渗、塑性混凝土防渗墙等防渗措施，解决某水库坝体、坝基的渗漏问题。

2高喷灌浆在水库坝体、坝基防渗加固中的应用

2.1高压喷射灌浆的分类

高压喷射灌浆作为钻孔灌浆的方式，存在单管灌浆、双管灌浆、多管灌浆等，通常应用到坝体、坝坡边缘的渗漏加固。其中单管灌浆是在20~25MPa压力下，使用高压泥浆泵进行旋转喷射，土层在喷射压力作用下会与泥浆液、水进行混合，并凝结成为硬度高、板状固结体。双管灌浆法也在20~25MPa压力下进行喷射，但其主要依靠压缩空气机、高压泥浆泵的相互作用，进行空气、浆液的喷射，从而改变土层中的物质含量的配比。多管灌浆包含高压水泵、泥浆泵、压缩空气机等施工工具，从多个施工机械中喷射出水、泥浆液和空气，泥浆液、水、空气在喷射过程中完全混合，并迅速凝固成为板状固体。

2.2高压喷射灌浆的施工方案

在对水库坝体进行高压喷射灌浆防渗加固过程中，可以运用高压喷射定喷、摆喷、旋喷方式，对坝体特定位置进行渗漏加固。某水库大坝壤土的粒径粗细适中，可采用旋转喷射，垂直提升，形成圆柱桩，起防渗抗渗作用。防渗墙轴线布置于坝顶轴线上，造孔桩号自0-050~0+204.50m，全长254.50m，共布孔255个。坝身造孔布置在坝顶，造孔自坝顶至基岩面以下1m，防渗墙采用单排旋喷桩连接，由于深度较大，考虑到孔斜的影响，孔距可定为1.00m，影响范围为1.10m，分两序进行旋喷灌浆施工。

2.3高压喷射灌浆的施工流程

利用合金喷嘴所开展的高压喷射灌浆施工，主要包括钻孔和排孔、喷射管浆液灌入、喷射提升、析水或冒浆分析、灌浆复喷等流程。在水库坝体完成钻孔后，将浆液输送至特定位置，再利用高压泥浆泵、水泵，对防渗位置土质进行破坏，并进行土粒、浆液、水之间的混合搅拌。在使用高压泥浆泵进行喷射灌浆时，需要对喷浆设备的喷射压力、单位时间内灌浆量进行控制。对于灌浆深度较大的喷射情况，应加大高压泥浆泵的灌浆量、喷射压力，降低其在摆喷、定喷、旋喷过程中的摆动和升降速度。但也要对钻孔灌浆的喷射速度进行适当控制，以免喷射浆液过多引起冒浆。最后按照一定的土浆质量比，对土层中的各种物质含量进行重新排列，浆液凝固后具有较高的强度与防渗性能。

3塑性混凝土防渗墙在水库坝体、坝基防渗加固中的应用

3.1塑性混凝土防渗墙施工方案

某水库工程最终采用构筑塑性混凝土防渗墙方案来完成既定的防渗加固任务，本工程坝体和坝基覆盖层厚度，最深可达51m多，可采用液压抓斗进行开槽成墙法和冲击钻机造孔成墙法构筑塑性混凝土防渗墙相结合方案，即坝顶至30m深度以内采用开槽成墙法构筑塑性混凝土防渗墙方案，超过30m深度的防渗措施采用造孔成墙法构筑塑性混凝土防渗墙方案。

3.2塑性混凝土防渗墙在水库坝体、坝基防渗中的施工应用

3.2.1防渗墙槽段划分与成槽验收

在水库坝体、坝基防渗墙施工中，首先要根据区域土质、地下水位、施工高程等，进行施工场地、防渗墙中轴线等的确定。然后通过导墙构筑，进行挖槽精确度的控制，再进行防渗墙槽段的划分，液压抓斗能够将防渗墙分为多个不同槽段。每个槽段运用跳槽法进行槽板造孔、在槽段内按照主孔、副孔顺序，对具有相同间隔的成槽打孔。在完成槽段施工后，对成槽长度、宽度、深度等参数进行检测，并焊制适合成槽尺寸的矩形钢筋探笼，对成槽进行验收。

3.2.2防渗墙清孔换浆、泥浆护壁

在防渗墙泥浆搅拌站设置完成后，可以借助泥浆泵进行成槽孔位清理。其主要通过槽内泥浆液灌注，来进行槽板或成槽中渣滓的清除，直至泥浆密度达到1.20t/m3、含砂率控制在5%左右，之后使用膨润土、粘土混合而成的泥浆，进行壁面土体护壁操作。

结语

在水库坝体、坝基的漏渗处理中，通常采用“上防下排”方式，上防包含防渗帷幕、防渗铺盖、截水槽、迎水面防渗层、土坝粘土防渗等措施，下排包含坝体侧防渗层排水管排水、防渗体反滤排水等。文章主要选用高喷灌浆、塑性混凝土防渗墙的防渗方式，进行水库坝体、坝基的防渗施工，其不需增设下排措施，且防渗施工质量、施工技术的实现度高，所产生的防渗加固效果好。

参考文献

[1]房利挺,黄建超.低弹模混凝土防渗墙施工质量控制[J].浙江水利科技，2012(6).

[2]傅绍娟,刘庆安.水库坝体混凝土防渗墙成槽施工技术分析[J].江西建材，2014(22).