水库除险加固工程中的防渗处理措施

水库除险加固工程中的防渗处理措施

【摘要】水库作为蓄水防洪工程，可以为人们的生活带来很大的便利，其建设和维护不仅关系着地区经济的发展，更关系着社会的稳定和发展。我国水利资源丰富，水库的数量也十分巨大，而由于各种因素的影响，许多水库都存在安全隐患，影响着其功能的有效发挥。本文结合我国水库除险加固工程的现状，对其中的防渗处理措施进行了分析。

【关键词】水库；除险加固工程；防渗处理措施

前言

随着经济的发展，社会对于能源的需求不断增加，能源危机日益严峻，人们开始重视对于新的清洁可再生能源的开发和利用。在这样的背景下，我国的水利工程数量不断增加，成为国家基础设施建筑的重要组成部分。水库可以起到防洪、蓄水灌溉、供水、发电等作用，对于区域经济的发展有着不容忽视的地位，因此，做好水库的除险加固，是十分重要的。

1 水库除险加固工程现状

目前我国拥有水库约9万座，大多数建于上世纪五、六十年代，多为土坝，且很多是群众性运动施工的“三边”（边勘测、边设计、边施工）工程，受当时技术、经济水平的限制以及各种因素的影响，修筑质量较差，运行多年已趋老化，存在安全隐患较多，抵御大洪水的能力较低，许多水库都出现了一定的安全隐患，不仅严重影响了水库功能的充分发挥，更威胁着水库下游群众的生命财产安全。因此，国家水利部在2008-2011年间，结合《全国病险水库除险加固专项规则》，投入大量的专项资金，对病险水库进行除险加固，计划到2015年完成所有病险隐患水库的加固。在病险水库中，大坝渗漏是普遍存在且危害最大的隐患之一。

2 土坝渗漏的类型与原因

土坝渗漏的类型主要有：坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏。就其原因分析主要有：

2.1 坝体渗漏主要原因

一是筑坝土料差，如含有杂质，透水性大等，施工时碾压不密实；二是坝身单簿导致渗径过短；三是坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；四是坝下原封堵漏洞漏水；五是白蚁在坝体内筑巢产生危害。

2.2 坝基渗漏主要原因

（1）清基不彻底或根本未清基，水库建成后，不久便漏水。

（2）设计中未考虑截水槽，或者截水槽尺寸不符合要求，截水槽在运用中被击穿。

2.3 绕坝渗漏主要原因

（1）两岸岩体破碎，节理发育、透水性大。

（2）施工时，岸坡未设截水槽，或截水槽深度不够，碾压不密实，施工中岸坡开挖不符合要求，与岸坡结合不好。

造成水库大坝渗漏的原因是多方面的，除了设计因素、材料因素和施工因素外，还有时间因素，由于使用年限的限制，使得水利工程的耐久力和强度达到了结构的承受极限，进而导致渗漏；另一方面，由于缺乏相应的维护资金，使得水利工程的维护不足，导致年久失修和结构老化，从而产生渗漏。

3 水库防渗处理措施

从目前的技术条件分析，常用的水库防渗处理技术主要包括以下几种：

3.1 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是一种垂直防渗处理措施，主要针对处于松散透水地基中的闸坝等水工建筑，同时也是应用较早的一种防渗技术。这种技术的施工流程比较复杂，需要利用专门的造槽设备，在大坝的渗漏位置造槽，之后进行清孔换浆，然后再进行混凝土的浇筑。在施工过程中，首先必须对槽孔进行严格控制，孔内的泥浆面必须保持在导墙顶面以下30-50cm，孔位偏差在3cm以下，倾斜率小于等于0.4%。同时，槽孔嵌入基岩的深度必须满足设计要求。此外，该技术对于混凝土的质量、配合比、拌合时间、拌合速度等都有着严格的要求，需要按照相应的标准进行。从目前来看，该技术相对成熟，工艺流程得到了完善，但是施工中形成的墙体无法实现与地基的紧密连接，而且不适用于小型大坝。

3.2 复合土工膜防渗

复合土工膜主要由土工织物和土工膜组成，具有良好的防渗效果，其施工也比较简单，一般是对渗漏位置进行处理后，铺设复合土工膜，然后在土工膜上铺设砂垫层及混凝土，与堤顶的封顶混凝土连接在一起，形成一个整体完全封闭的防渗体系。需要注意的是，在对复合土工膜进行铺设时，要力求平顺，松紧适度，避免绷拉过紧导致土工膜的破裂。同时，要保证复合土工膜与坝体紧密连接，不留空隙。为了便于施工，要尽量选择宽度较大的复合土工膜，减少现场拼接量，选择干燥温暖的天气进行施工。在施工中，如果发现土工膜破裂或者损坏，要及时进行修补或更换。该技术的缺点在于，对于工艺要求严格，而且土工膜强度较小，容易出现损坏，还会受到天气的影响。

3.3 灌浆防渗

3.3.1 帷幕灌浆

大坝地基防渗处理主要采用帷幕灌浆，在大坝的岩石或砂砾石地基中通过灌注纯水泥浆形成防渗帷幕，帷幕顶部与坝体连接，底部深入相对不通水岩层一定深度，阻止或减少地基中水的渗透。按帷幕灌浆的灌浆孔排数分为两孔帷幕和多孔帷幕，深入相对不透水层的称封闭式帷幕，不深入的称悬挂式帷幕。水泥浆液的配合比和浓度变换是影响灌浆质量的重要因素，水泥浆液的水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（或0.5：1）6个等级，灌浆所用的水泥规格不得小于425号，可以采用525号硅酸盐水泥或超细水泥，在水泥的存放中要注意保证水泥的干燥和性质的稳定。开灌时水灰比可采用5：1，浆液的变换通常按由稀逐渐变浓的方式进行，目的是将流动性好的稀浆灌入更小的细缝中，尽量扩大灌浆范围。

3.3.2 充填灌浆

近年全国各地不少土坝和土石混合坝在水库除险加固中采用粘土充填灌浆的方法对大坝坝体进行防渗处理，取得了良好成效。充填灌浆主要是充填大坝孔洞或裂隙，并对土体起轻微压密作用，具有设备简单、投资省、工期短、成效快、易于操作的特点。充填灌浆孔的布置是充填灌浆的关键，应针对土坝渗漏原因和现状确定灌浆孔数量和位置，一般采用双排梅花型布置，排距为1～2米，孔距2～3米，灌浆孔钻孔至坝基，灌浆范围为渗漏点对应坝轴线往两侧各延伸25m，采用干钻、套管跟进方式。同一排孔分二序灌浆施工，先施工I序孔，孔距4～6m，，后施工II序孔，孔距4～6m。两次灌浆间隔时间不少于5天。灌浆土料应以含粘粒25%～45%，粉粒45%～65%，细沙10%的黄粘土为宜，浆液浓稀度一般在库水位以上坝体比较干燥，应多灌稀浆，使坝体湿陷，加速坝体自身压密。在库水位以下坝体自身比较湿润，则开始只灌少量稀浆，以灌浓浆为主，浓稀控制以水土比1∶0.75至1∶1.25，灌浆中如遇吃浆量较大的孔洞可采用较浓的浆，必要时刻掺入10～30%的水泥加快浆液的固结。灌浆压力以孔边不冒浆为宜，施工时，孔口压力平均控制在0.05mpa，最大不超过0.1mpa，当发现边孔或坝坡冒浆立即停浆。

3.3.3 高压喷射灌浆技术

该技术主要是利用高压设备，将浆液注入地基，在冲击、切削和搅拌的共同作用下，使得浆液与地基成为一个整体，提高旋喷桩以及周围土体的密度和承载能力。高压喷射灌浆技术具有可控性好，节约灌浆材料的特点，不需要明挖，因此施工现场小，在水库的除险加固工程中被广泛应用。但是相对而言，这种技术的成本较高，从性价比方面分析，其防渗性能并非最佳。

3.3.4 振动沉模防渗板墙技术

该技术属于新兴工艺，主要是利用大功率、高频率的振动器，将特制的空腹