水库坝体防渗加固措施

水库坝体防渗加固措施

黄嘉亮

广东聚晟建设工程有限公司

摘要：为保障社会经济建设的需要，我国在建国初期修建了大量促进工农业发展的水库提坝等基础水利工程，由于施工技术材料的老化以及自然环境等客观因素的影响和破坏，水库坝体不同程度的出现了渗漏、失稳等影响工程效益正常发挥的安全隐患。现有某水库坝体存在渗漏问题，水库坝体的安全稳固性影响着周边生产和生活秩序的安定。针对近年来坝体存在的坝基渗漏、失稳等安全隐患，探究相应处理加固和有效防渗技术措施。

关键词：坝体渗漏；帷幕灌浆；防渗墙

一、工程概况

水库始建于1962年10月，水库集雨面积15.9km²；是一座以灌溉为主，兼顾防洪、灌溉用水等综合利用的多年调节小（二）型水库。水库堤坝为均质土坝，坝高18.5米，坝长169米。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。

二、土坝现存主要问题

水库于1996年开始出现坝身漏水，随着漏水量逐年增加。到2015年，每逢高水位时，上游坝踵出现拉应力，造成坝体开裂、渗漏，最大逸出坡降及坝坡稳定安全系数不满足规范要求。为延长大坝使用寿命，保证水库安全运行，需对大坝进行防渗加固处理。

三、坝体工程地质

主坝为粘土斜墙砂页岩坝，其主要险情为坝体渗漏、坝基漏水，副坝及溢洪道基础部位漏水；大坝右坝肩绕坝渗漏严重。坝体主要成分为粉质粘土，高含水，可塑状，含少量的风化碎（块）石，局部为灰色含碎石粘土，饱和状，该层土压实度为0.87，渗透系数平均值K=2.01×10-4cm/s；为弱透水性。

四、坝体防渗施工

4.1防渗方案比选

对于土坝防渗处理技术，根据SL-2014《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》的技术要求，目前国内采用较多且技术比较成熟的主要有：机械造槽法混凝土防渗墙技术、高压喷射灌浆防渗技术和劈裂帷幕灌浆•技术。设计方经过多方案比选，推荐采用劈裂帷幕灌的方案。劈裂帷幕灌防渗技术可在坝体内形成一道渗透系数可达10-6~10-7cm/s的防渗体。

4.2坝体砼防渗墙布置

防渗墙总长156.1m，防渗墙右端与溢洪道控制段混凝土边墙连接，防渗墙轴线位于坝轴线上游侧0.8m。

4.3墙体材料和厚度

墙体采用塑性混凝土，灌浆用水泥的强度等级为R32.5，这样水泥用量较小。膨润土和（或）粘土的塑性指数不能小于14，粘粒（粒径小于0.005mm）含量不宜低于25%，因此掺量较大，是弹性模量较小的特殊混凝土。设计塑性混凝土强度等级C3.5，弹性模量为750MPa，抗渗等级W6，墙体厚60mm。

4.4帷幕灌浆工程施工技术要点

4.4.1为满足施工场地的要求，将坝顶下挖2.1m。同时，为保证施工的正常运行及水库的安全，施工期库水位应低于施工平台1.8m。

4.4.2灌浆施工方法：按分序加密的原则，采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。（如下图：帷幕灌浆工程施工工艺流程）

4.4.3灌浆施工机械：灌浆机具配置采用灌浆自动记录仪和灌浆塞。

灌浆自动记录仪采用GJ-3000型灌浆自动记录仪。利用该系统，可以对灌浆压力、流量、灌浆量等参数进行自动记录和集中控制。

灌浆塞采用YS型系列液气压灌浆塞级活塞式机械膨胀塞，使用于深孔纯压式灌浆；可用在先导动灌浆、压水及检查孔压水。

4.4.4帷幕灌浆孔采用回转式钻机和硬质合金钻头钻进。开孔钱用“两点法”地锚固定，用角度尺和地址罗盘校正钻机立轴。

在钻孔过程中，进行孔斜测量，并采取措施控制孔斜，孔斜必须符合规定，发现钻孔偏斜超过规定时，及时纠偏或采取经监理批准的其它补救措施。纠偏无效时，按监理的指示报废原孔重新钻孔；所有钻孔的孔位与设计位置的偏差不得大于10cm，因故变更孔位须征得监理同意，并记录实际孔位；钻孔孔底的偏差不得大于1/40孔深。灌浆孔的施钻按灌浆程序分序分段进行，本次施工分三序进施工灌；钻孔取芯在先导孔及检查孔中进行，其获得率应大于80%并按顺序统一编号，填牌装箱，绘制钻孔柱状图，对芯样拍两张彩色照片，存放在指定地点，防止散乱和混装；所有钻孔须妥善保护，直至验收合格为止。

钻孔后，用高压水脉冲洗，冲洗时间不少于30min，回清水10min。灌浆前进行简单压水试验，压水压力1.0MPa。采用自上而下分段循环式灌浆法进行灌浆，各灌浆段在灌浆前进行简易压水。简易压水可结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa，压水时间不少于10min。

4.4.5本工程采用集中制浆，分部位供浆。浆液浓度：灌浆的开灌浆液水灰比根据灌浆试验确定，灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。浆液水灰比采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（重量比）等五个比级，开灌比3：1。帷幕灌浆浆液变换：

（1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。

（2）当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。

（3）当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

4.4.6本工程采用自上而下分段灌浆法，在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于0.6L/min时，继续灌注30min；或不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆可以结束。灌浆尽可能采用比较高的压力，但应控制在合理范围内。灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无重压等因素有关，应通过试验来确定，并在灌浆施工中进一步检验和调整。灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”，孔口管必须镶铸牢实，埋入岩石深度随使用的最大灌浆压力而定。

4.4.7帷幕灌浆质量压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为95%；再以下的各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，灌浆质量可认为合格。防渗效果明显，渗透比降及坝坡稳定均满足规范要求。

五、总结

水库坝体的防渗加固是水利工程维护工作中一项长期而重要的工作；同时也是水利工程除险加固的一项重要内容。本工程水库根据实际工程地质条件，堤坝防渗帷幕采用的水泥帷幕灌浆和针对集中渗漏点的补强灌浆处理方案是成功的，达到了该工程对大坝的防渗要求，对类似在砂砾石层中的防渗施工采用灌浆施工方法提供和积累了可靠的施工经验和技术参数。因此，我们在对坝体进行防渗施工时，应该结合实际情况，采取切实可行的方法，保证施工质量。

参考文献：

[1]SL-2014《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》中国水利水电出版社；

[2]SL31-2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》中国水利水电出版社；

[3]《病险水库除险加固与水库管理相关问题分析》王天云《水利工程》2010.05；

[4]《水库除险加固工程施工进度保证措施分析》周岩、张凤霞《工程建筑》2010.07；

[5]《水库坝体坝基防渗加固改造设计分析》施兴会、毛俭福，中国水运，2010.05。