浅议中小型水库土石坝除险加固施工技术

浅议中小型水库土石坝除险加固施工技术

发表时间：2016-12-13T11:06:56.540Z 来源：《基层建设》2016年22期作者：刘晓莹

[导读] 摘要：水库是我国防御江河洪水、发展农业灌溉和为城乡经济生活提供用水等方面的重要基础设施之一,在水利建设中占有重要的地位。

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摘要：水库是我国防御江河洪水、发展农业灌溉和为城乡经济生活提供用水等方面的重要基础设施之一,在水利建设中占有重要的地位。病险水库除险中土石坝防渗技术往往是决定大坝除险方案的决定措施，常用在土石坝除险加固防渗技术有高压旋喷灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、冲抓套井回填、土工膜、黏土斜墙防渗等。技术都比较成熟可靠，在选择时要考虑各技术方案的可行性、优缺点，地质施工条件，进行经济技术对比选取可靠经济的技术方案。

关键词：中小型水库；除险加固；施工技术

我国是个农业大国，水利工程尤为重要，而大多水库都建立在建国后期，由于技术有限水库都存在或大或小的危情。病险水库数量较大，问题复杂，除险加固治理是一项十分复杂的工程，在水资源日益贫乏的今天，水库的功能恢复将对国家经济建设起到巨大的推动作用。本论文将从水库大坝防渗，土坝裂变以及滑坡的处理，溢水消能与输水涵洞的建设等方面着手，分析中小型水库除险加固的施工技术。

一、水库大坝的主要防渗技术

（一）高压喷射灌浆防渗。

利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出的高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。其主要优点是施工速度快，比混凝土防渗墙快10～30 倍。目前分为旋喷、摆喷、定喷三种。采用高压喷射灌浆进行大坝防渗处理，成功例子很多，效果明显。但失败例子也不少，其原因是，不同地层条件，高喷技术参数选用具有较强的经验性，有时还需要通过灌浆试验确定。如在二长花岗岩砂性地区，若带水钻孔常有塌孔，往往高压灌浆不能完成设计长度，需要采用干钻钻孔，成孔效果好些。

（二）劈裂灌浆防渗。

20 世纪70 年代末，国内研究人员通过试验，在过去重力坝灌浆的基础上，利用土石坝中最小主应力面和坝轴线方向一至的规律，在土坝中采取劈裂灌浆，沿坝轴线布孔，使用一定压力，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成（10～50）cm 厚的密实、竖直、连续泥墙，以达到防渗目的。同时，泥浆使坝体湿化，与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患均可被浆液充填密实，增加坝体的密实度。这项技术不仅起到防渗作用，也加固了坝体。其优点在于可以就地取材，施工简便，投资省、工效高、较快地得到推广。

劈裂灌浆应用范围越来越广，过去规范规定坝高50 m 以下的均质坝和宽心墙坝，并要求在低水位进行；近年来，逐渐发展到超过50m 坝高，且高水位也可进行，还可以作劈裂堤坝基础灌浆，在窄心墙坝也可以进行。适用于坝身浸润线出溢点过高，有散浸现象，裂缝（不包括滑坡裂缝）及各种洞穴的坝体。灌浆材料主要有：水泥浆、黏土浆、水泥黏土浆、水泥水玻璃浆液、水泥砂浆、水玻璃类浆液等。一般多采用土料浆，根据不同需要可掺入水泥、各种外加剂

（三）混凝土防渗墙修建。

主要采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水及薄抓斗等工法，在坝体或地基中建造槽形孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，以达到防渗目的。

防渗墙施工可以适应各种不同材料的坝体和各种复杂地基，墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，彻底截断坝体及坝基的渗透水流。早期防渗墙主要采用乌卡斯钻机施工，成墙厚度（0.8～1.0）m，价格较贵。20 世纪80 年代后，出现了锯槽、液压开槽、射水及薄抓斗等多种成墙方法，墙体厚度也愈来愈薄，墙体深度也愈来愈大。如黄河小浪底右岸坝基防渗墙深度已达81.9 m。近年来推广使用振动沉模防渗板墙技术，利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，边振动边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕，该项新技术主要用于砂、砂性土、粘性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续的防渗樯，造墙深度可达20 m 左右，厚度（8～25）cm，最厚可达30 cm，其不足之处是对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。

目前国内大型病险土石坝防渗加固采用此法的工程较多，应该引起注意的是，防渗墙刚度远大于土石坝材料，因此，坝体防渗墙与坝基防渗墙有较大不同。坝基防渗墙受坝体自重和水荷载作用，坝体自重引起坝基变形对防渗墙受力有利，水荷载引起坝基变形对防渗墙受力不利，有可能产生拉应力。由于坝体水平变形比坝基大得多，坝体防渗墙更容易出现拉应力，甚至发生断裂。而且病险土石坝多数存在施工碾压密实度不够问题，大坝受水荷载作用时变形更大，因此，应注意坝体防渗墙的受力分析，特别是深坝体防渗墙受力分析。

二、土坝裂疑、滑坡的处理

裂缝对土坝危害较大，特别是贯穿坝本的横向裂缝和水平裂缝，以及滑坡裂缝。对非滑动性裂缝处理，多采用开挖回填的办法。（1）如裂缝宽度不大，深度在1m以内，且已稳定，一般可用于细的沙壤土，从缝口灌入，在用竹条木棍捣实，重要的和比较重要的中小型水库最好挖槽到裂缝深度以下0.3m，然后回填夯实，处理工作可分段进行，同时注意新老土的结合。

（2）如裂缝较宽，裂深在5m之内，裂缝已停止发展，一般都应开挖后回填，开挖时采用梯形断面，或开挖成台阶形的坑槽，在回填时削去台阶，保持梯形断面，便于回填的土料和原坝体紧密结合。

三、土坝滑坡的处理

如坝基有软弱夹层，软粘土层或坝体填筑时选用土料不当，碾压不实，坝坡太陡或背水坡浸润线出溢点因排水失灵而提高，以及运行中的水位骤降和地震、暴雨等影响都可能引起滑坡。对以及发生滑坡的坝面，其处理原则主要是上不减载、下部压重。

（一)坝基良好，滑坡出现在基础面以上的下游面，坡面局部坍滑，可以适当降低水库蓄水位，并采取导渗排水措施，待滑动部分的土料失水固结以后，在清除已松动的土体，然后用透水性强的土料自下而上修复，必要时可适当放缓坝坡或在坝脚用透水材料做撑台。（二）由于坝基有淤泥夹层或湿陷性黄土层而引起的滑坡，可先在坝脚外一定距离，修筑一道抛石固脚的防滑齿墙，并适当高出地基