土石坝水库渗漏破坏及防渗措施

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　　摘要：近年来，水库渗漏是土石坝常见的问，病险土石坝的加固技术有了很大的发展。按病险土石坝渗漏部位对各种渗漏原因进行分析，采取切实可行的堵漏措施。本文主要介绍了一些技术在土石坝防渗中的应用。
　　关键词：水库土石坝；渗漏破坏；防渗技术；措施
　　一、土石坝防渗技术及应用
　　1.1 劈裂灌浆防渗技术
　　 该技术是目前应用较为广泛、防渗效果较好的一种技术，其技术机理是在土坝中采用劈裂灌浆，使用一定的压力，使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10cm~50cm厚的连续泥墙，同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，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。这种坝体可以就地取材，施工简便，投资省、工效高。推广初期，技术规范要求为坝高50m以下的均质坝和宽心墙坝，并要求在低水位进行。近年来，逐渐推广到坝高可超过50m，不仅低水位能进行，高水位也能进行；不仅可以劈裂坝体也可劈裂堤坝地基；不仅在宽心墙坝进行劈裂灌浆，也可在其它心墙坝进行。同时，也逐步应用到湿陷性黄土宽顶坝、沙坝等。大量研究试验结果显示，在堤坝地基附加应力场影响范围以内，沿坝轴线也有一个铅直的小主应力面，只要沿堤坝轴线布孔，进行压力灌浆，就可以实现定向劈裂，并且防渗效果很好。
　　1.2 高压定向喷射灌浆防渗技术
　　 该技术是在以前引进日本高压旋喷灌浆法的基础上改进而成，用于险库坝基防渗，取得了较好的效果。近年来在已有经验的基础上，进一步提高了施工工艺、专用设备、喷射形式，设计计算及相应的技术参数。原来仅能用于土、沙、细颗粒砂砾石层，现在有了新的进展，逐渐扩大到强透水的砂卵石、砂卵漂石和堆石碴层中。在这样的地层内，利用旋转钻钻孔进尺慢，过多地使用固壁泥浆充填地层，增加喷射时能量消耗，影响板墙的有效长度和厚度。目前较为先进的是“冲击带管钻孔，泥浆固壁提管”的造孔新办法，它的优点是：第一，成孔保证率高，孔斜率容易控制；第二，固壁泥浆不盲目扩散，从而减少高压喷射的能量消耗，增加了浆液的渗透能力，提高了成墙效率；第三，施工速度快；第四，机具磨损少，钻具消耗低。
　　1.3坝工应用土工合成材料技术
　　 土工合成材料按水力特性可分为不透水的土工膜或土工复合膜和透水的土工织物，前者可以代替防渗体，起到截渗隔水作用；后者可代替反滤料，起到排水反滤作用。它的重量轻，运输量小，铺设方便，比黏土防渗和砂砾石料排渗节省造价，缩短工期，容易保证施工质量。这项技术应用的典型案例为位于福建省福清县的犁壁桥水库，坝高38.3m，背水坡多年存在大面积湿润现象。后采用复合土工膜在土坝迎水坡作防渗层，铺设面积1 845m2，工期30d，单位造价16元/m2，相当采用黏土斜墙方案投资的1/3。其施工简便，设备少，一般民工即可掌握，而且这种防渗材料柔软性好，能适应坝体变形，耐腐蚀，有不怕鼠、獾、白蚁破坏等优点，处理后的水库经过3年汛期超过正常高水位，未发现湿润现象，防渗效果显著，达到了预期目的。
　　1.4振冲加固技术
　　 我国心墙沙壳坝较多，在施工中，沙壳多未碾压或碾压不实，有的坝基也有细沙层，未处理，受外界振动影响，极易滑坡。据不完全统计1961年至今在我国发生的20多次6级以上的强烈地震中，破坏最严重的几乎都是地震液化造成的。因此，防治土石坝地震液化已成为地震区确保土坝安全的最重要环节之一。近年来，除上游坝脚抛石盖重和下游坝脚加强排水盖重外，重点采用振冲加固，一般深度可达15m~30m，效果比较好。内蒙古红山水库土坝高31，座落在深40m~60m的覆盖层上1965年建成，均质土坝。坝身质量良好，覆盖层上部24为极细砂至中砂层，相对密度0.5~0.65。近年来，对该坝在7 度设防地震烈度作用下的稳定进行了评价，发现在下游坝脚处坝基的液化深度可达17m。采用坝基抗震加固，保留原来的排水减压井，在其上用8m高的堆石盖重防止坝基液化。在下游坝基中设置宽20m、深10m的振冲加密区以确保土坝下游坡的稳定，可以保证振冲加密区的稳定，同时在堆石盖重区底部铺设反滤层，并要求平整下游滩地，可改善排水条件。
　　1.5坝基岩溶防渗技术
　　 我国岩溶地区分布较广，坝区渗漏严重，甚至不能蓄水。由于岩溶基础渗漏水流速度较大，按常规水泥灌浆，难以凑效。山东岸堤水库，坝基岩溶发育，坝基渗漏量最大约0.5m/3s，估算流速大于10000m/d，远远超过水泥灌浆通常所允许的流速。经过多次试验研究，均取得了可喜的成果，其技术措施为：向钻孔抛填级配料，堵塞漏水通道，减小渗透流速，形成反滤条件，级配料一般先按四级配，即2mm~5mm，5mm~10mm，10mm~20mm，20mm~40mm ，抛投时，先细后粗，徐徐投入，不能速度过快，以免堵塞钻孔，当第一次级配料数量超过1m3~2m3，钻孔内水位不升高，孔底不淤积，开始投入第二级级配料，当抛填量达2m3~4m3后，钻孔内水位与孔底淤积同上时，改投第三级级配料，直至抛到第四级，如仍不能起到封堵作用时，则需扩大钻孔，改抛更粗粒径的40mm~80mm，80mm~100，砾石、卵石。当粗级配料抛不进时，可由粗变细反向抛填，直至抛到钻孔水量减少到200L/min，时，可进行水泥浆液灌注，水泥浆液按比重分为四级，分别为1:1，1:2，1:3，1:4，依据常规要求进行灌浆，达到形成帷幕的目的，取得了较好效果。
　　1.6倒挂井防渗墙加固技术
　　 采用单井开挖，先挖主井，后挖副井，相互搭接，可构成整体混凝土防渗墙。它的优点是单井施工、土拱作用、土压力小、施工安全度高，同时单井工程量小，相应设备易解决。缺点是由于防渗墙接缝多，副井开挖时要凿除主井接触部分混凝土，施工困难，影响进度，也不易保证质量。现在，在原来倒挂井防渗墙加固技术的基础上加以改进创新，采用组井开挖，分序施工，相当于冲击钻槽孔式开挖，先挖单号井组，后挖双号井组，形成整体混凝土防渗墙。这种方法比单井施工减少了接缝，保证了施工质量。同时，利用土拱作用，施工安全，质量有保证。
　　1.7射水造孔技术
　　 在砂质、软土地基上建造地下混凝土防渗墙，利用高速射流建造槽孔，速度快，设备简单，造价低。具体方法是：利用水泵及成型器中射流的冲击力破坏土层结构，水土混合回流泥沙溢出地面，同时利用卷扬机操纵成型器不断上下冲动，进一步破坏土层，切割修整孔壁，造成有规格的槽孔，且用一定浓度的泥浆固壁。随后采用常规的水下混凝土浇筑，可建成混凝土或钢筋混凝土槽墙，利用成型器侧向特殊装置可将槽墙连接成地下连续的防渗墙。
　　1.8 冲抓套井回填防渗墙技术
　　 该项技术利用冲抓式打井机具，在土坝或堤防渗漏范围的防渗体中造孔，用黏性土料分层回填夯实，可形成一个连续的防渗墙，截断渗流通道。至今已有几百座水库和堤坊采用此法处理渗漏。这项技术的关键是正确解决坝身积水“堵”与“排”的关系，完成坝体套井黏土回填，并利用冲抓钻在坝基中成功地建造防渗墙，实践证明，它具有机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低、防渗效果好等优点。
　　二、结 语
　　 土石坝渗透的原因很多,是错综复杂的,必须加强检查观测,及时认真分析研究,以便查明渗透产生的原因,有针对性的加以处理。同时应相应地做好设计、施工和管理运行方面的工作,使水库的使用寿命延长,更好的为人民造福,促进经济的发展。
　　参考文献：
　　[1]亓丽媛 杨佳伟 杨嘉冰 土石坝绕坝渗漏的原因及处理措施[J]《黑龙江水利科技》2006年04期
　　[2]贺国庆 郑艳君 土石坝渗漏原因浅析[J]《水利天地》2007年第5期

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