呂琨鵬

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊 830000)

防滲處理設(shè)計(jì)在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

呂琨鵬

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊 830000)

水庫的建設(shè)對(duì)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的生活生產(chǎn)有著巨大影響，不僅為社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活提供了便利，而且具有防洪興利的作用，但在我國水庫工程中，存在很多安全隱患和問題，尤其是滲漏引起的土石壩發(fā)生滑塌事故占了很大比例，因此，如何改進(jìn)防滲技術(shù)加強(qiáng)水庫的除險(xiǎn)加固工程成為事關(guān)國計(jì)民生的一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。

防滲處理；水庫；除險(xiǎn)加固；高噴灌漿技術(shù)

1 我國水庫除險(xiǎn)加固工程現(xiàn)狀

我國擁有的水庫數(shù)量是世界上最多的，目前我國修建的水庫將近9萬座，但大部分水庫修建較早，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)水平和修建技術(shù)等原因，大多數(shù)水庫都出現(xiàn)了不同程度的問題。國家也為此加大了對(duì)水庫的維護(hù)力度，比如在2004年，水利部編制了病險(xiǎn)水庫的除險(xiǎn)加固報(bào)告，并對(duì)全國3462座大中小型水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。

尤其是在2008—2011年，國家進(jìn)行了最集中和規(guī)模最大的水庫維修工程，對(duì)全國7589座水庫投入了620多億元進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。由于國家的重視和大力支持以及地方的配合和維護(hù)，中央計(jì)劃于2015年完成全國水庫的除險(xiǎn)加固工程。

2 防滲處理技術(shù)

在水庫出現(xiàn)的問題中，水庫滲漏問題是最嚴(yán)重的，加強(qiáng)水庫的防滲技術(shù)迫在眉睫。在對(duì)水庫除險(xiǎn)加固工程中，我國目前最常使用的防滲技術(shù)主要有高壓噴射灌漿防滲技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)、振動(dòng)沉模防滲技術(shù)和復(fù)合土工膜防滲技術(shù)等。

但不同地區(qū)，不同水庫，都要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r和水庫狀況選用不同的防滲技術(shù)進(jìn)行維修。在本文中，通過高壓噴射灌漿防滲技術(shù)在新疆某水庫的應(yīng)用，分析防滲技術(shù)在水庫的除險(xiǎn)加固作用[1]。

3 案例分析

3.1 工程概況

新疆某水庫是一座引水灌溉式水庫，位于葉爾羌河的中游灌區(qū)，地處莎車縣西湖鎮(zhèn)境內(nèi)。水庫庫區(qū)的年平均降水量是45～55mm,年蒸發(fā)量為2208～2580mm,年平均氣溫為13.8℃。葉爾羌河是一條以冰川融雪補(bǔ)給為主的河流，年平均徑流量是67.2億 m3。這座水庫建于20世紀(jì)70年代，1987年開始蓄水，2005年對(duì)水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固工程。水庫的總?cè)萘渴?.28億 m3，興利庫容量為9500萬m3，死庫容1700萬m3，正常蓄水位為1394.48m，死水位1280.26m，正常蓄水位所對(duì)應(yīng)的水面面積是52.6km2,控制灌溉面積為8.36萬hm2。這座水庫的水庫系統(tǒng)包括5個(gè)方面：

3.1.1 水庫大壩

全長26.8km，主壩長17.9km，副壩長8.9km，最大壩高8.7m，壩頂寬為25～45m,壩頂設(shè)計(jì)高程達(dá)到1267.60m。

3.1.2 庫外渠道

水庫東庫的外渠道設(shè)計(jì)流量為50m3/s,西庫的外渠道設(shè)計(jì)流量為15m3/s。

3.1.3 大壩后排水渠系統(tǒng)

3.1.3.1 進(jìn)水系統(tǒng)

水流入庫主要有分水閘、進(jìn)水渠等。

3.1.3.2 防水系統(tǒng)

目前有3座防水閘，通過各放水渠向灌區(qū)進(jìn)行輸水，其中東防水閘的設(shè)計(jì)水流量為27m3/s，西方水閘的設(shè)計(jì)水流量為10m3/s，另一條防水閘的設(shè)計(jì)水流量為2.7m3/s。水庫每年的春季和秋季向下游輸水總量為2.01億 m3。

3.2 防滲技術(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

高壓噴射灌漿防滲技術(shù)是通過高壓設(shè)備使?jié){液進(jìn)入注漿管，然后從噴射高壓設(shè)備中射出，射入到砂卵石的孔隙內(nèi)，再經(jīng)過射流的攪拌、沖擊與地基混合，從而將旋噴柱周圍的土體封堵孔隙，降低流水在地層中的滲透。高壓噴射灌漿防滲技術(shù)在目前應(yīng)用范圍很廣，因?yàn)樗恍枰竺娣e地挖掘地基，施工操作簡單，提高了施工過程的安全性和高效性。在新疆某水庫的除險(xiǎn)加固工程中就采用了這種防滲技術(shù)。

3.2.2 防滲處理

噴射灌漿主要是通過采用高壓噴射流的沖擊，在10～30MPa的壓力下將土體切割、破壞的原理，然后將漿液灌入破壞的土體中混合，最終形成混凝的防滲墻結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)主要適用于土壩砂礫石地基，按照噴射的介質(zhì)不同可分為單管噴射、二管噴射和三管噴射。在考慮到該水庫右壩肩的地質(zhì)狀況，為了提高墻體質(zhì)量，故采用高壓三管法對(duì)該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

3.2.3 高噴灌漿參數(shù)的選擇

根據(jù)噴射注漿的方法不同又分為定噴、擺噴和旋噴。在該水庫工程中，選用高壓擺噴，這是因?yàn)樵谕还ぷ鳁l件下，擺噴的混凝土體比旋噴的混凝土體大0.5倍,而防滲墻體的寬度和厚度是與擺動(dòng)幅度相關(guān)的,其中，板墻厚度的計(jì)算公式為：

(1)

式中：D為防滲板墻的厚度，m；H0為大壩前的水深，m；h為河流下游的水深，m；L0為防滲墻透水層的滲經(jīng)，m；K0為砂礫層的滲透系數(shù)，m/d；K1為防滲體的滲透系數(shù)，m/d；J0為防滲體的允許滲透坡降。

通過計(jì)算得到，板墻的厚度即D應(yīng)為0.2m，最小厚度≥0.15m。

4 高噴灌漿技術(shù)的施工設(shè)計(jì)

在進(jìn)行防滲技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)水庫的地質(zhì)條件，選定技術(shù)參數(shù)，確定現(xiàn)場的高噴圍井試驗(yàn)，其中，灌漿材料選用426號(hào)普硅水泥，水灰比要達(dá)到0.67∶1，迸漿比為1.6～1.9，回漿比為1.3～1.4。在孔位的設(shè)計(jì)中，使用高壓擺噴方式，孔距為1.3m，如果工藝參數(shù)相同，礫卵石可孔距可以小些，但中細(xì)砂之間的孔距要大一些。在布置形式上，擺噴的擺角為35°,軸間角為30°,這樣布置防滲墻的厚度會(huì)比其他形式較厚，而且連接也能為可靠。在板墻形狀的選擇上，防滲水頭H=10.5m，雖然間距不大，但為了安全，故選用啞鈴狀式板墻。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 高噴技術(shù)參數(shù)表

5 高壓噴灌技術(shù)流程

①做好鉆孔前的施工準(zhǔn)備；②確定鉆孔位置；③進(jìn)行鉆孔；④鉆孔結(jié)束，將鉆具提出；⑤移動(dòng)鉆機(jī)，轉(zhuǎn)入下孔；⑥進(jìn)行高噴準(zhǔn)備；⑦將高噴設(shè)備放到指定位置；⑧將噴射管的垂直度做調(diào)整；⑨先進(jìn)行供漿水的地面試噴試驗(yàn)；⑩噴具放入孔中；將擺動(dòng)提升到設(shè)計(jì)好的高度；進(jìn)行高噴，并在結(jié)束后，提出噴具；將高噴設(shè)備移到下一個(gè)孔中，繼續(xù)進(jìn)行高噴操作。

高噴灌漿如果在施工過程中因故中斷，應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，打結(jié)長度要>0.8m。在灌漿操作結(jié)束后，要通過水泥漿及時(shí)回灌，直到孔口的漿面不再下降為止。

[1]姜成啟.水庫除險(xiǎn)加固工程中防滲處理設(shè)計(jì)的應(yīng)用探討[J].黑龍江水利科技,2012，40(07)：108-109.

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2014-01-08

呂琨鵬(1979-)，男，陜西西安人，工程師。

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