水利工程土石坝防渗加固施工

水利工程土石坝防渗加固施工

宋 辉

山东省调水工程运行维护中心潍坊分中心  山东省潍坊市 261061

【摘要】：我国水资源丰富，水库大坝数量庞多，现有水库大坝98460座，其中土石坝占很大的比重。随着水库的服役时间增加以及自然灾害等影响，土石坝水库很容易发生险情，因此病险土石坝除险加固工程在我国将是一个长期的主题。本文结合工程案例，分析工程存在的渗透问题，提出高压喷射灌浆的除险加固施工方案。

【关键词】：水利工程；土石坝；防渗加固

引言

我国是世界筑坝大国，无论筑坝数量或规模均居世界第一，在己建的9.8万多座大坝中，90%以上为土石坝。据资料统计，在大坝失事事故中土石坝所占比例高达70.5%，其中一大部分是由于渗透破坏引起的。因此及时对土石坝的渗透损伤进行识别，发现可能出现的异常情况，从而采取措施，防止事故发生，不仅对己建水库的安全运行具有有重要实用价值，而且对提高土石坝的筑坝水平也有重要的指导意义。

1、工程概况

某小型水库总库容100.3万m3，是一座以防洪、灌溉为主，同时兼顾养殖等综合利用的小（1）型水库。水库枢纽由拦河大坝、溢洪道以及放水洞组成。拦河坝为均质土坝，坝顶高程为27.5m，建基面高程为10.0m，坝顶宽4.0m，坝顶长450.0m,最大坝高17.5m。水库正常蓄水位为24.5m，设计洪水位为25.68m，校核洪水位为26.41 m o现状坝体典型剖面如图1所示。

图1 水库大坝典型剖面

该水库新建于1970年，工程建成后运行40多年来发挥了巨大的工程效益，但目前水库也存在较严重的病险。2007年通过水利厅大坝安全鉴定专家组鉴定，同时完成了大坝安全评价报告，将该水库评定为三类坝，总结水库存在的病险主要表现在以下几个方面:坝体与坝基渗漏严重，坝体下游面出现较严重的渗漏现象，且存在着局部的渗漏点集中现象，坝后有沼泽化趋势；

2、土石坝防渗加固施工

2.1施工方案

根据安全鉴定及现场巡视检查的结果，该水库大坝需对坝体与坝基进行防渗加固处理增设下游排水设施，用干砌石整治、加强上游护坡，整修坝顶道路、增设安全监测设施等。在这些加固内容中核心内容是坝体与坝基的防渗加固问题，其他的各方面问题处理方案均较简单，故本文主要针对防渗加固方案进行决策分析。

根据地勘及试验成果分析认为，本水库坝体的局部填筑质量较差，坝体中部分填筑土料为透水性较强的砾砂，同时坝基中部及右侧基础部位清基不彻底。针对上述问题，坝体与坝基的防渗处理主要考虑沿坝顶布设高压喷射灌浆的方案，施工流程如下：

图2 施工流程图

在坝顶中心线位置布设高压喷射灌浆孔，孔距1.5m，高压喷射形成的墙体顶部深入透水性较强的砾砂层以上2.0m，底部深入基岩0.5m，此方案可与坝顶道路改造结合实施。

2.2质量控制

2.2.1试验取点

每座大坝所处的环境以及周围的水文条件、地质条件都存在着差异和变化，并且具有着较强的复杂性，因此需要在施工前对现场进行仔细的勘察，并对设计方案中参数和数据的可靠性进行确认，并通过实地试验进行检测。

2.2.2防渗墙体处理措施

在施工前，通过对土质基岩进行取样检验，检验数据作为钻孔施工中的重要依据，对高喷钻孔的深度进行保证，确保其进入基岩的深度在lm以上；灌浆前需对高喷管放置位置进行确认，接触底部后再进行灌浆作业；对高喷嘴凝结体与基岩的连接厚度进行检测，确保其达到0.50 m以上；喷灌速度应进行有效控制，保持在5-7 cm/min为宜。

高喷孔之间的连接质量直接影响着防渗效果，这也直接影响着高喷加固墙的防渗效果。根据砂石层的实际作业条件确定孔间距，砂石木身也对高喷墙体各序孔之间的连接质量造成影响。另外根据坝体所在地的实际地质情况和条件对高喷孔的孔距进行确定，同时还要对孔斜率和钻孔深度进行兼顾。通常在进行高喷灌浆作业时，根据底层不同的厚度对灌浆管提速进行细微调整，同时保持水压、气压等外部条件稳定，其主要参考数值有:砂土层10-20 cm/min；砂卵石层提速8-10 cm/min；粘土层10-15 cm/min。

2.2.3高压喷射灌浆质量控制

施工过程中需要加强质量控制的关键点主要有:排浆沟应在施工前挖掘到位，能及时将多余的浆液排出，场地平整以及灌浆车和转机等前期准备，需要在施工前准备到；工程质量受钻孔位置的影响较大，因此需要细致全面地对钻孔位置进行分析，所有数据确认无误后进行钻孔标记和固定；施工时需按照施工参数严格执行，对钻孔深度进行跟踪监测，确保其达到相关参数要求；在进行高喷作业时，需要对高喷管下放深度予以保证，若出现米到位的情况，需扫空钻孔，直到高喷管到位；在进行高喷作业时，需要对喷管上提速度进行控制，按照相关规定和流程要求，上提速度还需根据不同的地层条件进行相应调整，同时需经监理方同意方可作业；进行浆液喷灌作业时，按照规定的浆量和降压执行作业，严格控制操作过程，并对浆液进行定期抽查，确保其符合施工工程要求。

结语

对于土石坝防渗加固问题，目前可采用的技术和工艺还有混凝土防渗墙、劈裂灌浆、土工膜防渗、膏状稳定浆液灌浆等，高压喷射灌浆技术可以有效使浸润线降低，使渗漏量和水力坡降减少，使坝坡的稳定性提高，在实际应用时，应根据施工现场的地质条件、水文特点以及气候环境因素等，进行合理、科学地选择，使加固措施最大限度地发挥其作用，在经济性和技术上达到合理和可行。

参考文献

[1]韦兰旭.高压喷射灌浆技术在土石坝防渗加固中的应用[J].科学之友，2012(9):101-102.

[2]何远通.小型水库土石坝渗漏问题及加固措施探讨[J].中国水运月刊，2013，13（8）：221-222.

[3]付仕余，梁经纬.湖南省小型水库土石坝涵管渗漏原因及处理方法调查研究[J].湖南水利水电，2016（6）：7-8.