杜 念，陳 春，陳建國(guó)，2

（1.廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院 廣西水工程材料與結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530023；2.鄭州大學(xué)，鄭州 450001）

0 引言

廣西蘊(yùn)藏著豐富的水資源，同時(shí)也是構(gòu)造、巖溶發(fā)育的區(qū)域，面積約為9.87萬(wàn)km2。建國(guó)以來(lái)，在巖溶地區(qū)建設(shè)了大量的水利水電工程，由于巖溶發(fā)育而帶來(lái)的許多復(fù)雜工程與水文地質(zhì)問(wèn)題，如水庫(kù)壩址、水庫(kù)鄰谷、水庫(kù)庫(kù)區(qū)的巖溶發(fā)育所帶來(lái)的滲漏問(wèn)題等，導(dǎo)致一些水利水電工程在建設(shè)過(guò)程中或建成后存在問(wèn)題，有的水庫(kù)無(wú)法蓄水，有的水電站因巖溶漏水嚴(yán)重至枯水期就不能發(fā)電運(yùn)行。雖然經(jīng)過(guò)幾輪水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固，但有些水庫(kù)年代久遠(yuǎn)，受各種條件限制，滲漏問(wèn)題并沒(méi)有很好解決。巖溶滲漏主要有裂隙分散式滲漏、管道洞穴集中式滲漏兩種，傳統(tǒng)防滲材料在可灌性、流動(dòng)性、耐久性等性能方面存在不足，施工裝備對(duì)環(huán)境條件要求較高、對(duì)工程擾動(dòng)破壞較大，導(dǎo)致防滲效果不理想。

1 巖溶區(qū)特點(diǎn)[1]

廣西巖溶地貌主要表現(xiàn)為成因不同的三大地貌系列：一是有純碳酸鹽巖發(fā)育形成的全巖溶地貌，約占巖溶面積的63.61%；二是有不純的或間互夾層型碳酸鹽巖發(fā)育形成的半巖溶地貌，約占巖溶面積的36.39%；三是由生物（珊瑚）及珊瑚礁灰?guī)r發(fā)育形成的生物礁。巖溶區(qū)主要分布在桂東北、桂中、桂西南等地區(qū)。在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用下，巖溶區(qū)形成大量的裂隙、溶溝、天窗、豎井和落水洞等。巖溶區(qū)的主要特點(diǎn)如下：

（1）碳酸鹽巖石一種特殊巖類，其主要成分是碳酸鈣鎂，溶蝕是其主要的侵蝕方式，成土過(guò)程十分緩慢。在濕熱氣候條件下，所形成的地表地形破碎，崎嶇不平，山多地少。

（2）特殊的巖溶水文環(huán)境，形成特有的水土分離格局。巖溶區(qū)內(nèi)不完善的地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)同時(shí)存在，地表巖層滲漏強(qiáng)，蓄水能力差，構(gòu)成“地表干旱一片，地下水流滾滾”嚴(yán)重的水土分離格局。不僅極大影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且人畜用水也受到威脅。由于水文動(dòng)態(tài)變化大，使得巖溶區(qū)易旱易澇。

（3）造壤力差，土層瘠薄。巖溶區(qū)的土壤主要是石灰土，由于巖溶洞、隙的大量存在，漏水、漏肥現(xiàn)象嚴(yán)重。

（4）生態(tài)系統(tǒng)脆弱，一旦遭到破壞，很難得到恢復(fù)。

（5）復(fù)雜的巖溶地質(zhì)條件，構(gòu)成了分布普遍的地質(zhì)災(zāi)害，如：巖溶塌陷；巖溶滲漏，是巖溶環(huán)境表現(xiàn)在水利工程上最主要的地質(zhì)問(wèn)題，巖溶區(qū)渠道滲漏也十分普遍。其他的巖溶地質(zhì)災(zāi)害還有崩塌、礦坑突水、地裂等。

在巖溶地區(qū)，石灰?guī)r地區(qū)溶洞、溶孔、溶隙極為發(fā)育，且土壤覆蓋層薄，土質(zhì)多為砂壤土，保水性能很差，一般降雨，地表水幾乎全部漏失，旱象嚴(yán)重，暴雨期間，洪水量大，巖溶管道或地下河排泄不暢，又使巖溶洼地、谷地滯洪成澇。因此，巖溶區(qū)夏秋季節(jié)，經(jīng)常是旱澇交替發(fā)生，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定，對(duì)廣西的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成危害。

2 巖溶水庫(kù)滲漏分析

2.1 巖溶滲漏形式

按滲漏通道分類：裂隙分散式滲漏、管道（洞穴）集中式滲漏；按庫(kù)水漏失的特點(diǎn)分類：暫時(shí)性滲漏、永久性滲漏；按滲漏途徑分類：壩區(qū)滲漏（壩基滲漏、繞壩滲漏）、庫(kù)區(qū)滲漏（向鄰谷或向遠(yuǎn)排泄區(qū)的滲漏、或通過(guò)河灣或支谷向下游滲漏）。

對(duì)廣西有明顯巖溶滲漏問(wèn)題的水庫(kù)進(jìn)行滲漏類型、滲漏原因進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明：巖溶水庫(kù)滲漏不是單一部位的滲漏，大多數(shù)同時(shí)存在兩種以上滲漏形式，其中庫(kù)區(qū)（庫(kù)底、庫(kù)岸）滲漏的水庫(kù)24座，壩基滲漏87座，接觸滲漏57座，壩體滲漏67座。

2.2 滲漏地質(zhì)條件

影響巖溶水庫(kù)滲漏的因素有很多，如巖溶發(fā)育程度、隔水巖層的發(fā)育及分布情況、巖體的滲透性或單薄山脊是否存在地下分水嶺及分水嶺與水庫(kù)蓄水位的高低情況、水庫(kù)蓄水的水動(dòng)力特征等因素。其中巖溶發(fā)育程度、隔水巖層的發(fā)育及分布情況、巖體的滲透性等因素是制約巖溶滲漏的通道條件；單薄山脊是否存在地下分水嶺及分水嶺與水庫(kù)蓄水位的高低情況、水庫(kù)蓄水的水動(dòng)力特征等決定了滲漏產(chǎn)生的水動(dòng)力條件。

（1）水動(dòng)力條件。水動(dòng)力條件主要是水庫(kù)蓄水狀態(tài)下與庫(kù)區(qū)周?chē)泥徆仁欠翊嬖谥苯拥乃β?lián)系，主要考慮庫(kù)區(qū)與鄰谷之間的山脊中地下水位的情況，如果山脊中存在地下水分水嶺且高于水庫(kù)蓄水位高程，一般認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滲漏；如果山脊中不存在地下水分水嶺或地下水分水嶺低于庫(kù)水位高程，則會(huì)發(fā)生向鄰谷的滲漏。

（2）通道條件。在可溶巖地層中水庫(kù)滲漏的通道條件一般為有貫通性的溶蝕裂隙、孔隙溶洞暗河等或在構(gòu)造作用下產(chǎn)生的節(jié)理裂隙等，此類通道在水庫(kù)蓄水后將成為滲漏的通道。

2.3 滲漏分析[2]

在巖溶區(qū)修建水庫(kù)，庫(kù)水常沿溶蝕裂隙、巖溶管道、溶洞、地下暗河等滲漏。巖溶發(fā)育程度決定滲漏通道大小，也是影響滲漏連通性的重要因素。當(dāng)巖溶發(fā)育較差時(shí)，以溶隙、溶孔為主時(shí)，對(duì)水庫(kù)滲漏影響較??；當(dāng)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，分布廣泛，深度較大，又有大型溶洞及地下水暗河存在時(shí)，一旦發(fā)生滲漏，其滲漏量很大，影響工程的正常使用。滲漏的主要原因如下：

（1）工程設(shè)計(jì)不當(dāng)或工程未經(jīng)設(shè)計(jì)，盲目施工。尤其是小型水庫(kù)，一般屬于社隊(duì)自建，缺乏必要的勘測(cè)設(shè)計(jì)，盲目施工，未采取防滲措施或防滲措施不完善。

（2）施工質(zhì)量差。壩基清理不徹底，大壩填土與岸坡、壩體與涵洞結(jié)合不好、新老土結(jié)合差，土料含水量過(guò)大，填土層過(guò)厚，碾壓不實(shí)或漏壓，有松土層等。

（3）工程管理不善，搶險(xiǎn)不及時(shí)。工程建后，工程管理不夠重視，出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)組織搶險(xiǎn)，造成嚴(yán)重后果。

3 防滲技術(shù)

3.1 傳統(tǒng)防滲技術(shù)

巖溶水庫(kù)防滲處理應(yīng)根據(jù)不同滲漏形式和特點(diǎn)選擇相應(yīng)的處理方法。對(duì)集中型滲漏應(yīng)以“堵”“截”為主；對(duì)分散型滲漏應(yīng)以“鋪”“灌”為主。多數(shù)情況下，由于滲漏形式和通道較復(fù)雜，需要采取綜合處理。常用防滲措施有灌漿、鋪蓋、堵洞、截滲、圍隔、疏導(dǎo)等。

現(xiàn)有防滲技術(shù)有土壩充填灌漿技術(shù)、水泥帷幕灌漿技術(shù)、高壓噴射水泥灌漿技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)、化學(xué)灌漿技術(shù)、水泥土攪拌樁技術(shù)、巖溶地區(qū)建筑物地基基礎(chǔ)技術(shù)等[3]。這些傳統(tǒng)技術(shù)或多或少存在對(duì)大壩擾動(dòng)破壞，工期較長(zhǎng)、造價(jià)較高，施工不便（設(shè)備體積龐大，小型水庫(kù)進(jìn)場(chǎng)困難）等不足。常用的防滲材料有水泥基材料和水反應(yīng)類高聚物材料，搶險(xiǎn)搶修時(shí)效性較差，難以封堵涌水或射流，耐久性不高。

根據(jù)巖溶滲漏特點(diǎn)和工程對(duì)象來(lái)選擇處理措施，滲漏問(wèn)題處理已取得豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是由于傳統(tǒng)防滲技術(shù)存在局限性，有的工程滲漏問(wèn)題未能徹底根治，亟待防滲新技術(shù)。

3.2 防滲新技術(shù)

（1）高聚物注漿防滲技術(shù)，該技術(shù)是以非水反應(yīng)類聚氨酷為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的高聚物注漿技術(shù)，既適用于有水條件下的防滲堵漏，也適用于無(wú)水狀態(tài)下構(gòu)建堤壩防滲體，施工快捷，大幅度節(jié)省工期，采用靜壓成孔方式，極大地減少了對(duì)原有壩體的擾動(dòng)和損傷，具有對(duì)工程擾動(dòng)較小、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種“微創(chuàng)”修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)施工設(shè)備輕便靈活，適用于大、中、小型堤壩防滲加固，已在國(guó)內(nèi)數(shù)百項(xiàng)除險(xiǎn)加固、防滲堵漏工程中取得顯著效益。

（2）采用“反堵減壓、摻料沖填、濃漿成幕、高壓補(bǔ)強(qiáng)”灌漿工藝流程，根據(jù)不同的巖溶發(fā)育、漏水以及所處的地理位置條件等情況創(chuàng)造了先堵洞后周邊固結(jié)灌漿法（俗稱反捕捉洞穴海黃鱔魚(yú)灌漿法）、堵頭加強(qiáng)通道追源灌漿法、喇叭形導(dǎo)流平壓過(guò)濾反堵灌漿法，引濾反堵灌漿法、濃漿粗料低壓限流灌注高壓復(fù)灌法等新工藝、新技術(shù)，成功地使巖溶滲漏嚴(yán)重的水庫(kù)得以修復(fù)。反捕捉洞穴海黃鱔魚(yú)灌漿法和堵頭加強(qiáng)通道追源灌漿法適用于大型的落水洞，通過(guò)灌入大量的砂、石粉，節(jié)省水泥用量及減少水玻璃的摻入量，提高帷幕灌漿的灌漿壓力，對(duì)確保灌漿質(zhì)量、減少帷幕排數(shù)、節(jié)省投資以及提高帷幕體的耐久性，確保落水洞周邊數(shù)百平方米范圍內(nèi)不會(huì)再出現(xiàn)新的漏水通道，防滲徹底。喇叭形導(dǎo)流平壓過(guò)濾反堵灌漿法適用于大深潭漏水點(diǎn)，水泥砂漿從出水口向上游的漏水通道逐漸沉積、析水結(jié)石堵住滲漏通道，減少水玻璃摻入，提高帷幕體的耐久性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于存在滲漏問(wèn)題還未進(jìn)行防滲處理的巖溶水庫(kù)，應(yīng)及早進(jìn)行除險(xiǎn)加固。根據(jù)每座巖溶水庫(kù)的具體滲漏情況，采取針對(duì)性的防滲措施和施工工藝，按照“上堵下排”的原則，特別是做好原壩內(nèi)涵管封堵、原壩內(nèi)涵管結(jié)構(gòu)及與其周邊壩體接觸帶的防滲截滲處理，通過(guò)除險(xiǎn)加固，使得水庫(kù)效益得以發(fā)揮，保證水庫(kù)安全。