周俊伶

（新疆維吾爾自治區(qū)水文局水文實驗站，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

隨著我國水利建設(shè)活動規(guī)模的不斷增大，壩體滲流病害問題也不斷增加，滲流病害的成因及防滲處理技術(shù)是壩體防止?jié)B流的關(guān)鍵。學(xué)者們對水利大壩壩體滲流問題進行了大量的研究，曹逵[1]探究分析了大壩壩體滲流的成因問題，從風(fēng)險角度提出了高填土水壩的滲透破壞評價方法；周坤[2]以西南地區(qū)大型水壩為研究對象，進行了水壩防滲措施的研究；張家宏[3]基于數(shù)值模擬的角度進行了大壩非線性受力分析和施工狀態(tài)的模擬；聶守義[4]、曲波[5]等探討了水壩防滲技術(shù)的具體施工注意事項和關(guān)鍵技術(shù)；趙靖偉[6]、李剛[7]等研究了混凝土水壩的防滲關(guān)鍵問題和防滲施工關(guān)鍵技術(shù)在大型水利水壩中的應(yīng)用。上述學(xué)者雖對水壩防滲技術(shù)進行了一定程度的研究，但未系統(tǒng)地從大壩滲水成因、防滲施工技術(shù)、防滲方案優(yōu)化設(shè)計等全方位研究水利水壩防滲問題，下文以安徽某水庫大壩為研究對象開展具體的研究分析。

1 工程概述

該水庫位于安徽省舒城縣巢湖水系支流杭埠河上游，是杭埠河灌區(qū)的水源工程，也是渠首工程，防洪保護面積35333hm2，大大減輕了杭埠河的洪水負(fù)擔(dān)，灌溉舒城、廬江、六安三縣農(nóng)田103333hm2。該水庫在施工過程中管理問題持續(xù)存在，影響了該水利工程建設(shè)的質(zhì)量，導(dǎo)致存在各種缺陷，以至于無法達(dá)到正常運行的要求。該水利工程施工建設(shè)中包括的問題：溢洪道的末端和底板存在比較嚴(yán)重的損毀；壩體漏水且排水功能減弱；壩體的墻體出現(xiàn)裂縫，墻體的粘土出現(xiàn)沉降現(xiàn)象等。

2 壩體滲流成因分析

在對該水庫建設(shè)活動進行詳細(xì)探究后，可知該大壩出現(xiàn)滲流的主要原因：施工技術(shù)、設(shè)備的不足，以及管理層管理專業(yè)理念的不足；壩體斜面存在縫隙；粘性土質(zhì)沉淀不均、墻面開裂；實際的浸潤線值高于設(shè)計值；壩體材料技術(shù)參數(shù)不合理。

3 水庫壩體防滲處理關(guān)鍵技術(shù)

3.1 劈裂灌漿

劈裂灌漿是利用水力劈裂原理，對存在隱患或質(zhì)量不良的壩體在壩軸線上鉆孔、加壓灌注泥漿形成新的防滲墻體的方法，如圖1所示。劈裂灌漿的主要優(yōu)點：花費很低，性價比高；質(zhì)量可靠，安全保障性好；適用于多種土質(zhì)，可降低壩體發(fā)生變形的不穩(wěn)定性。

圖1 劈裂灌漿技術(shù)

3.2 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿的具體方法：把機械的轉(zhuǎn)孔噴頭擱于孔中，通過噴孔噴出的水流將建筑物內(nèi)土體沖落，最終噴落的土體和噴入的噴液混合，經(jīng)過一定時間共同作用變成堅固的防滲體，如圖2所示。高壓噴射灌漿的主要優(yōu)點：可增強壩體的工作能力；成孔穩(wěn)定性強；在設(shè)備損耗小的情況下具有比較快的操作效率；當(dāng)?shù)叵滤\動迅速時應(yīng)用適用性更好。

圖2 高壓噴射灌漿技術(shù)

3.3 新型合成建材防滲

當(dāng)前，很多國家在新型合成建材上都投入了更多注意力，這種材料可應(yīng)用在壩體的墻面水體等防滲方面，且在實際應(yīng)用中有很多領(lǐng)先之處。這種材料主要可以歸類為3種：土工膜、復(fù)合土工膜及土工布。文中主要介紹復(fù)合土工膜的應(yīng)用。土工膜可以在交通基建、房屋設(shè)計等的防滲中得到應(yīng)用，因為它的穩(wěn)定性強不易遭到損毀。同時，土工膜的復(fù)合材料可以在某水庫大壩相關(guān)建設(shè)活動中得到應(yīng)用，因為它在液體中依然可以正常運行且使用時間長。

4 防滲方案優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用分析

4.1 防滲體系優(yōu)化

水利大壩防滲體系優(yōu)化的基本目標(biāo)是某水庫水利大壩防滲，基本思路是通過結(jié)構(gòu)自防滲、構(gòu)筑物防水和排水工程進行防水，防滲體系優(yōu)化的基本架構(gòu)如圖3所示。

圖3 防滲體系架構(gòu)

4.2 大壩安全監(jiān)測預(yù)警

建設(shè)活動中需對壩體產(chǎn)生縫隙和滲漏的原因進行探究，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患并制定解決方案，增強壩體的效益。改進壩體的安全體系與壩體防滲和安全管理兩個環(huán)節(jié)息息相關(guān)，探究壩體施工環(huán)境條件，盡量規(guī)避不均勻的沉降地質(zhì)，能夠有效地減少壩體建筑物縫隙的出現(xiàn)，而且不均勻的沉降地質(zhì)安全性也不高。

大壩安全監(jiān)測采用水庫雨水情及安全監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)，其中，在線監(jiān)控具有庫水位、雨量、視頻、滲流滲壓等運行數(shù)據(jù)的自動采集、分析、上報功能；自組網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有全要素采集通信功能；水庫安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)云平臺具有監(jiān)測數(shù)據(jù)智能分析預(yù)警功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)了水庫運行狀態(tài)遠(yuǎn)程感知、運行態(tài)勢分析、安全管理、巡視檢查在線管理等全面業(yè)務(wù)支持，既能支持單個水庫管理，也能支撐全省、全市或全縣水庫管理。

4.3 防滲效果分析

采用高密度電法對優(yōu)化設(shè)計后的大壩壩體結(jié)構(gòu)進行探測，大壩高密度二維反演成果如圖4所示。結(jié)果表明，防滲墻基本截斷了滲漏通道，經(jīng)計算某水庫大壩滲流性態(tài)安全，壩體浸潤線（面）和壩基揚壓力均超過安全值，大壩滲流壓力與滲流量可控，變化規(guī)律正常。

圖4 大壩高密度二維反演成果圖

經(jīng)物探資料顯示，大壩防滲墻良好壩后坡草皮護坡完整，未見浸潤、沖溝等情況。此外，高密度電法檢測顯示，壩體中等透水性主要分布在壩體上部0～10m范圍內(nèi)，壩體中下部主要為微～弱透水性。壩后坡大多表現(xiàn)為中-弱等透水性，大壩壩體滲漏問題基本得到解決。

通過對主壩測壓管歷史觀測資料的統(tǒng)計分析，各測壓管地下水位基本與水庫水位呈正相關(guān)性，水庫水位高時，測壓管水位高，水庫水位低時，測壓管水位低。此外壩體典型觀測斷面圖得到的實測浸潤線均低于設(shè)計浸潤線，壩體處于滲流安全運行狀態(tài)。綜上所述，某水庫大壩垂直防滲墻需嵌入不透水層（基巖），貫入度達(dá)到100%時，能有效截斷滲漏通道，同時當(dāng)覆蓋層（相對透水層）較厚時，應(yīng)加大防滲墻厚度，防止其滲透變形，影響防滲效果。

5 結(jié)語

綜上所述，水庫壩體防滲問題要結(jié)合穩(wěn)妥得當(dāng)?shù)膲误w防滲處理關(guān)鍵技術(shù)、科學(xué)合理的防滲方案優(yōu)化設(shè)計及現(xiàn)代化監(jiān)測預(yù)報平臺應(yīng)用等手段綜合處理，可以顯著降低大壩壩體防滲問題，從而更好地保障水利工程正常運行。