趙永剛 方長(zhǎng)權(quán)

（1.中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 安徽蚌埠 233001；2.宿遷市水利工程建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司 江蘇宿遷 223800）

1 概述

我國(guó)水資源豐富，水庫(kù)眾多，水庫(kù)大壩型式也多種多樣，但以土石壩居多。已建水庫(kù)土石壩大多存在不同程度病險(xiǎn)問(wèn)題，尤其是 20 世紀(jì)50～60年代興建的中小型水庫(kù)，多屬“三邊”工程，普遍存在防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，設(shè)計(jì)達(dá)不到規(guī)范要求，工程施工質(zhì)量差，工程老化失修等問(wèn)題。不僅造成水庫(kù)不能正常運(yùn)行，效益不能充分發(fā)揮，而且還嚴(yán)重威脅到下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全。病險(xiǎn)水庫(kù)最主要的病癥是大壩滲透穩(wěn)定問(wèn)題，因此大壩防滲處理是病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理的關(guān)鍵。2008年以來(lái)，淮河流域?qū)僮?、中型水?kù)的土石壩進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，其中90%以上針對(duì)大壩滲透穩(wěn)定問(wèn)題采取了防滲處理措施。

2 滲透病害成因及防滲處理要點(diǎn)

病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩滲透穩(wěn)定問(wèn)題包括壩體滲透和地基（含壩肩）滲透。壩體滲透病因形成有原壩體填筑不密實(shí)、防滲材料抗?jié)B性差、清基不徹底、蟻窩等。壩基滲透問(wèn)題一般為原設(shè)計(jì)深度不足，未采取有效的壩基防滲處理措施，或是原防滲設(shè)施功能不足。

病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩防滲處理尤其是增設(shè)防滲墻時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：（1）壩基地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。宜將新設(shè)防滲墻放在堅(jiān)固而不透水的基巖或黏性土層中，盡量避開(kāi)不利的地質(zhì)構(gòu)造。墻底應(yīng)伸入相對(duì)不透水層，與壩的防滲體、壩基覆蓋層和基巖內(nèi)的防滲設(shè)施應(yīng)緊密地連接成整體。（2）與原有防滲體及其他建筑物的連接。與土質(zhì)防滲體連接時(shí)，應(yīng)做成光滑的楔形，插入土質(zhì)防滲體高度宜為1/10 壩高，接觸面允許比降應(yīng)按土料允許比降確定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真做好與壩身混凝土構(gòu)筑物的防滲連接，但布置時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)與壩身混凝土構(gòu)筑物連接，以減少接頭處理。（3）認(rèn)真做好與兩岸的連接設(shè)計(jì)。（4）工程量最小和造價(jià)最低，且易于實(shí)施。

3 常用防滲處理措施

目前針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩防滲處理措施較多，主要有深層攪拌樁防滲墻、混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿、垂直鋪塑、套井回填黏土防滲墻、充填灌漿、帷幕灌漿等。加固處理設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮不同的壩型、壩基、滲漏嚴(yán)重程度、當(dāng)?shù)夭牧?、施工條件等因素，采取一種或多種處理方法相結(jié)合的防滲處理措施。

（1）深層攪拌樁防滲墻技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的防滲加固技術(shù)，運(yùn)用特制的深層攪拌樁機(jī)把水泥漿噴入土體，同時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入土層的水泥漿液與原土充分拌和在一起，形成抗壓強(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高得多，滲透系數(shù)較小，并具有整體性、水穩(wěn)定性的樁柱體，將樁柱體互相搭接成一列，形成連續(xù)墻體起到防滲作用。該技術(shù)以其成墻防滲效果好、成本低、適用范圍廣、工效高等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)江河堤壩等截滲工程中得到廣泛應(yīng)用，具有較成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。適用范圍為黏土、砂土、粉質(zhì)黏土和含礫粒徑小于5cm 的砂礫石層。最大成墻深不宜超過(guò)18m，滲透系數(shù)K＜1×10-6cm/s。

（2）混凝土防滲墻是利用專(zhuān)用的造孔機(jī)械設(shè)備營(yíng)造槽孔，泥漿護(hù)壁，用導(dǎo)管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。其特點(diǎn)為：①適用性廣。砂土、粉土及直徑小于10mm 的卵礫石層都可以采用，深度可達(dá)100m左右；②截滲效果可靠，技術(shù)成熟，施工質(zhì)量易于控制；③施工作業(yè)平臺(tái)面較大，對(duì)槽孔穩(wěn)定性要求較高，施工速度慢、工期長(zhǎng)、工程造價(jià)高。

（3）高壓噴射灌漿是目前水利工程中應(yīng)用較為廣泛的防滲措施之一，經(jīng)多年研究和應(yīng)用，具備了較為完善的灌漿技術(shù)。其施工工藝是利用鉆機(jī)造孔，然后將噴頭管送至預(yù)定位置，用高壓噴嘴噴射高壓射流沖擊和破壞土體，同時(shí)與灌入的水泥漿摻攪混合，在土中形成凝結(jié)防滲墻體，以達(dá)到防滲目的。適用于粉土、含砂量較大的砂土層和含礫粒徑小于5cm 的砂礫石層，也常用于防滲墻建筑物接頭部位。最大成墻深40.0m，滲透系數(shù)k＜1×10-6cm/s。根據(jù)山東省高壓噴射灌漿技術(shù)的實(shí)踐，該項(xiàng)技術(shù)受土料巖性、施工工藝等條件的影響較大，孔與孔之間結(jié)合緊密與否不易檢查，單孔斜度不易控制，處理效果有時(shí)不理想。庫(kù)水位高時(shí)對(duì)灌漿不利，特別是灌漿合攏期，滲流量集中，容易帶走水泥漿液，灌漿質(zhì)量不易保證。因此，高壓噴射灌漿宜在低水位下進(jìn)行。

（4）垂直鋪塑是利用水力沖割和刀具破碎土體的專(zhuān)用機(jī)械，在壩基、壩體中順壩軸線方向形成一條連續(xù)的寬18～30 cm 的深槽，垂直鋪入塑膜，最后回填松散干凈的粉質(zhì)壤土，利用塑膜極低的滲透性（滲透系數(shù) K=1×10-11～1×10-15cm/s）形成防滲體系。多用于深度小于15m的黏土層和砂土層，對(duì)深度大于15m和砂礫石地層不適宜采用。

（5）套井回填黏土防滲墻是在大壩滲漏范圍內(nèi)，用沖抓錐或人工造孔把原壩身填土抓出，形成直井后，回填黏土，經(jīng)夯實(shí)后形成一道連續(xù)的黏土心墻。夯實(shí)的同時(shí)對(duì)井壁周?chē)奶钔劣幸欢ǖ膲簩?shí)作用，使其密度增加，滲透系數(shù)減少，從而達(dá)到增加防滲能力的目的。套井回填時(shí)必須保持井內(nèi)無(wú)水，以保證回填土質(zhì)量。因此，黏土井柱施工受地下水位影響大，施工時(shí)要限制庫(kù)水位。

（6）充填灌漿是利用漿液自重將漿液注入壩體隱患處，灌漿孔一般布置在隱患處或附近。黏土充填灌漿具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、工期短、易掌握、收效快的特點(diǎn)。對(duì)于處理中小型水庫(kù)壩體滲漏、壩下涵管接觸帶的淘空回填，壩體的塌坑和裂縫，以及封填蟻穴都有較好的效果。黏土充填灌漿的主要技術(shù)要根據(jù)不同灌漿對(duì)象擬定參數(shù)，合理布孔，控制灌漿壓力，調(diào)制土料，把握漿液濃度，注意終灌和復(fù)灌時(shí)機(jī)等。

（7）帷幕灌漿是采用小口徑地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，高壓水脈動(dòng)沖洗，然后灌入水泥漿。20世紀(jì)以來(lái)，帷幕灌漿一直是水工建筑物巖石地基防滲處理的主要手段，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按灌后基巖的透水率控制，帷幕深度應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、水頭大小、地質(zhì)條件、滲透特性以及對(duì)帷幕所提出的防滲要求等綜合進(jìn)行確定。

4 結(jié)束語(yǔ)

病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩防滲處理方案還應(yīng)考慮水庫(kù)特殊情況。如有些水庫(kù)有城市供水任務(wù)，施工時(shí)要保證供水水位不能降低。此時(shí)，庫(kù)內(nèi)外水位差大，地下水流動(dòng)性強(qiáng)，應(yīng)注意深層攪拌樁防滲墻及套井回填黏土防滲墻的可行性；有些水庫(kù)壩頂?shù)缆窞榻煌ㄒ?，施工時(shí)不能中斷交通，另設(shè)臨時(shí)交通道路困難，而混凝土防滲墻施工要求平臺(tái)大，有可能難以實(shí)施。因此，由于客觀條件的限制，技術(shù)可行的防滲處理方案不一定能順利實(shí)施。總之，病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩防滲處理措施應(yīng)綜合考慮，做到技術(shù)方案可行，經(jīng)濟(jì)合理且易于實(shí)施，經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)確定。