水利工程中水库堤坝防渗施工技术与防治方法

摘 要：因各种原因，一些堤坝存有不同程度的隐患，致使很多工程不能充分发挥效益，那么如何选择防渗施工技术一直都是困扰施工单位的问题之一，必须依据堤坝所处地理环境与堤坝结构及渗漏情况的不同而分别选择不同的防渗施工技术。本文论述了关于堤坝防渗技术原理及适用情况，以供同行参考。
关键词：堤坝防渗；防渗技术；防治方法；

我国是世界上水库最多的国家，有大、中、小水库8．5万余座，江河湖海堤防26万余km，这些工程在兴利除害发展国民经济中起了重要作用。但是，我国水利工程一般修建年代比较久远，很多工程已经年久失修，不能充分发挥效益，因此，溃坝决堤事故时有发生，严重地危害人民的生命财产安全。水利大坝渗漏是主要的工程问题，对大坝和堤防进行防渗处理迫在眉睫。

一、水库堤坝破坏的类型及成因

从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为四种类型：流土、管涌、接触冲刷、接触流土。坝体的病害一般表现在变形破坏和渗透破坏。变形破坏是由于在渗流作用下，抗剪强度降低，某些部位产生不均匀变形、裂缝、下滑。。形式分为滑坡、崩岸等几种。而坝基下的渗透水流，使岩土体中的某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象称为渗透变形或渗透破坏。水库堤防渗透通常是指水体向围护区(库盆、堤防保护区)以外渗流而产生水量漏失的现象。渗透变形对土石坝稳定影响极大，根据美国发表的资料，在破坏的土石坝中，有40％是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。
而劈裂灌浆技术就是处理上述堤坝隐患快、好、省等方面最有效的技术之一。

二、劈裂灌浆的优势，设计与施工

劈裂灌浆技术方案施工速度快，工程造价最低，灌浆材料一般就地取材，可以节约大量的工程成本，而且没有环境污染问题。劈裂灌浆技术能够在不释放原有的坝体应力的条件构造下一种新的施工技术，工程适用范围很广。而其他防渗技术大多数在防渗时使用新作的防渗体，对于原有的坝体的防渗作用不能起到恢复的作用，造成一种浪费，并且新作的防渗体的断面不能随坝体进行调整。相比较而言，劈裂灌浆技术在施工与应用中具有明显的优势，是值得推荐的施工技术。
水库围坝灌浆防渗加固的重点是解决坝体与坝基接触面的渗漏，防止坝基和坝体的渗透破坏。同时也加固围坝坝体，以增加水库蓄水能力。

1.灌浆孔布置

根据围坝特点，平行坝轴线布设两排孔。主排孔距前坝肩2m，钻孔深度为8m，其中深入坝基3m，主要目的是构造浆体防渗帷幕，满足坝体和坝基的防渗要求。副排孔距主排孔3m，钻孔深4m，主要是使坝体产生湿陷固结，调整和改善坝体内部应力状态。主、副排孔距设计均为4m，施工中将

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主排孔最终孔距加密到2m。
2．装液材料和灌装质量
选用合适的浆液，是保证灌浆质量的重要条件。一般对浆液的要求是：可灌性好、稳定性高、析水固结快，形成的浆体防渗性能强。劈裂灌浆是一个先压密后劈裂的过程，浆液和土体的相互作用机理可以分为3个阶段：初始鼓泡压密、劈裂流动和被动土压力阶段，因此，劈裂灌浆初始阶段的整个力学过程主要是土体在受到挤压后的变形、屈服直至最终破坏而被劈裂的过程。
堤坝劈裂灌浆施工是一项专业性非常强的作业。要想保证灌浆的质量，不仅需要一个好的灌浆设计，还必须要有一支具有丰富灌浆实践经验的高素质的专业施工队伍去完成。它必须具备对灌浆施工过程进行全面监测的手段和能力，并且在整个灌浆过程中，对灌浆工程进行全面监测，及时发现异常并向建设和设计单位反映其情况，第一时间采取正确的处理措施，使隐患消灭在萌芽之中。灌浆采用“先两边、后中间”的灌浆方法，先灌内、外边坡的2排孔，内外坡的2排孔完工3～5d后，随着水分的渗透、渠堤应力的调整，渠堤开始回弹，再进行中间1排孔的成孔、灌浆。
成孔与灌浆的逐步加密
在每l排灌浆孔的灌浆，采用间隔成孔、灌浆的方法，防止1次成孔使得灌浆过程中出现串孔现象。

2. 灌浆孔的灌浆

采用钻孔一次钻孔到位、自下而上分段、孔内纯压式拔管灌浆工艺，孔内灌浆分段的长度一般为2．O～3．0·m，1个孔分为2段灌浆，先对孔的下段(孔深2～3 m)进行纯压式灌浆，待达到灌浆结束标准后，再拔管对上段进行纯压式灌浆。

3. 灌浆材料

在压力作用入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料。采用水泥和黏土的混合材料灌浆，水泥和黏土的比例为1：9；结合了水泥浆的结石强度高和粘土浆的浆液稳定性好，水泥的比例不能过大；水泥和黏土的比例要严格控制才能起到工程实际效果，灌浆前应根据经验就近选择施工所用黏土的土料源，灌浆土料以重粉质壤土或粉质黏土为宜，按规范要求，应取土料场土样作相
关试验，检测土料的颗粒组成、有机质含量、碱性物质含量、容质量、液限、塑性指数等是否满足要求。

三、水库堤坝防渗除险加固的防治方法

水库堤坝除险加固就要控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。在工作实践中具体有以下几种方法：

1.垂直防渗处理地基。

我国先后研究开发了射水法、锯槽法、两钻一抓等薄墙施工技术。垂直防渗特别适用于地基透水层较薄、隔水层较浅的情况，此时可以做成封闭式防渗幕墙，堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制，从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的。采用封闭式垂直防渗墙，施工难度大且造价太高，必须在勘察资料充分并经渗流计算充分论证后方可采用。垂直防渗幕墙可以采用射水法、锯槽法、轮铣法、高喷灌浆等成墙技术进行施工。

2.滑坡体的清除。

堤坝滑坡又称脱坡，一般是由于水流淘刷、内部渗水作用或上部压载等所造成。对因渗透作用引起的滑动，必须采取“前截后导”的措施，遵循“削坡减载，固脚压重”的原则，加强防渗与排水。一般挖除滑动体中主滑体并重新填筑。主滑体是指在最危险圆弧圆心上侧(产生滑动力的一侧)的土体。其次经稳定计算增加阻滑体的重量，即增大阻滑力，提高堤坡稳定性。

3.劈裂灌浆。

劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体的稳定性。劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身，防止堤身渗漏有较好效果，近几年来土坝坝体劈裂灌浆已由原来的中低土坝向高土坝发展，在某些地基条件下还可以使坝体和地基同时劈裂，形成坝体和地基同意的防渗帷幕。根据堤坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况，造孔深度应大于隐患深度2～3m。泥墙的设计厚度一般可采用5～20cm。劈裂灌浆这一方法不仅可形成垂直连续的防渗帷幕，解决坝体的渗透问题，而且还能够通过浆坝互压和温化变形，调整坝体内部的应力，使浆脉两边3～5m土体得到密实，夸大了防渗帷幕带。

4.崩岸的治理。

目前崩岸抢险和治理普遍采用抛石防护的方法，在抛石护岸工程中，抛石与堤基之问需要铺设土工织物反滤层。治理崩岸的形式还有：沉排、木桩、钢板桩、丁坝、顺坝、石笼、四面六边透水框架等。

四、结束语

堤防工程防渗方法比较多，堤坝劈裂灌浆技术是我国近年来研究成功的处理病险堤坝经济而有效的一项新技术，在我国病险堤坝防渗加固中发挥了重要作用。在工程实际中，根据工程的实际情况选择相应的综合防渗技术，以达到科学、经济、合理的目的，这是在当前以及今后堤坝防渗方案选择中值得深入研究的课题。
参考文献
【1】刘裕鸿，刘群．上饶市大中型水库土石坝坝下涵管渗漏原因分析及处理方法．2003
【2】李志祥．湖南病险土石坝存在的主要问题及加固处理措施选择2005