中小型水库土石坝渗漏原因及防渗处理

中小型水库土石坝渗漏原因及防渗处理

张陇峰

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摘要：如今，我国经济发展十分迅速，大中型水库是重要的基础建设，其不仅能够抗旱防汛，同时对于保证农业生产和城乡人民生活用水等方面也有着重要的作用。大中型水库土石坝渗漏问题不仅影响人们的生命和财产安全，同时影响经济利益的实现。基于以上两点，本文简要研究了大中型水库土石坝工程渗漏问题及处理方法。

关键词：中小型水库;土石坝;渗漏原因;防渗处理

引言

随着我国社会经济不断发展，水利工程无论是对社会经济发展、人们的生活质量都有着直接联系。如何做好土石坝防渗工作是有关水利部门需要着重解决的问题。由于不同地区的土石坝都存在一定差异，在开展中小型水库土石坝渗漏施工中，需要做到因地制宜，制定相应的防渗施工方案，提高土石坝的可实施性、功能性、经济性，保障我国水利工程能够平稳发展。

1水库土石坝渗漏事故机理分析

土石坝都是由各种土体及碎石料经堆积碾压而成，它的稳定性及是否会产生滑坡、裂缝是由土的强度所控制。而自然界岩石风化成土的形成模式是各种各样的，使得它的组成、结构千差万别，决定其强度各不相同，而对于组成土石坝的土体来说，其外部条件的改变引起土体应力状态发生变化。而发生渗流的原因如下：(1)坝体各部分不均匀变形，是产生扳限应力状态区，受拉和剪切区的必然结果，势必导致坝体中产生裂缝；(2)水力劈裂。水力劈裂是由于接触范围附近应力的再分配引起的，在某一点上土的总垂直压力小于水压力，此压力即能劈裂土体，尤其是承受水力梯度较大的心墙坝，若土体中存在细微裂隙或其他薄弱环节时，将会加剧这种作用；(3)坝体的反复吸、失水。土石坝的建立主要是用来挡水、丰水期水库将蓄满水，然后放水灌溉、发电，库水位下降，这样年复一年，大坝土体将长期处于反复吸、失及周围压力和渗透水流的作用下，土体的吸、失水，实际上是物理化学过程。这一过程的部分是不可递的，它将对粘性土的强度和抗渗性能产生重要影响；(4)层状的坝基岩体，在坝上、下游水压力以及坝体自重等荷载的作用下，岩体受正应力或剪应力作用产生变形，导致裂隙发生变形，主要是裂隙的宽度发生改变，同样也会影响渗流。

2中小型水库土石坝防渗处理

2.1劈裂灌浆防渗技术

该技术是目前应用较为广泛、防渗效果较好的一种技术。技术机理是在土坝中采用劈裂灌浆，使用一定的压力，使坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10cm～50cm厚的连续泥墙；同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，增加坝体的密实度；这项技术不仅起到防渗作用，也加固了坝体。这种坝体可以就地取材，施工简便，投资省、工效高。推广初期，技术规范要求为坝高50m以下的均质坝和宽心墙坝，并要求在低水位进行。近年来，逐渐推广到坝高可超过50m，不仅低水位能进行，高水位也能进行；不仅可以劈裂坝体也可劈裂堤坝地基；不仅在宽心墙坝进行劈裂灌浆，也可在其它心墙坝进行。同时，也逐步应用于湿陷性黄土宽顶坝、沙坝等。大量研究试验结果显示，在堤坝地基附加应力场影响范围以内，沿坝轴线也有一个铅直的小主应力面，只要沿堤坝轴线布孔，进行压力灌浆，就可以实现定向劈裂，并且防渗效果很好。

2.2混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是在松散、透水地基或土石坝中连续造成孔成墙，并通过泥浆让固壁，采用泥浆下浇筑混凝土而成，进而构建1个具有防渗作用的地下连续墙。与帷幕灌浆相比，其主要的优势有：防渗性能更强、更加持久性。由于防渗墙在施工中需要打造槽孔，并选择可靠的施工条件来浇筑混凝土。在造孔过程中，由于泥浆渗漏与泥皮的存在，会直接附加1个隔水层，从而提高防水性能；墙体结构尺寸、形式、材料等渗透性能需要进行合理控制与设计，在正式施工之前需要对混凝土进行试验，将混凝土试样分成3份，通过不同的混合比例进行试验，待到试验完成之后，将3份试样进行防水测试，从而进行施工；由于混凝土施工方法比较成熟，检测手段相比其它工程施工技术更加成熟，能够更好地完成预期施工目标。

2.3高压喷射灌浆

在大中型水库土石坝防渗漏工作中，高压喷射灌浆防渗得到了广泛的应用，防身效果较好，高压喷射灌浆防渗原来有着一定的局限性，只可以在土层、沙层级细颗粒的砂砾层中应用，但随着技术的发展，其应用范围也逐渐扩大，在砂卵石、堆石渣层中也可以应用。首先，对土石坝坝体进行钻孔，用泥浆固壁，在钻好的孔中放入高压喷射管;之后高压喷射管进行高压喷射，高压喷射的冲击力较强，喷射的射流会与被破坏的土体相互搅拌;再之后将喷嘴向上提，在坝基中按照一定的厚度、形式、深度、方向来形成与地基紧密结合的凝结体，这就起到了良好的防身效果。高压喷射灌浆防渗有着施工效率高、防渗效果好的特点。

2.4冲抓套井回填防渗墙技术

该项技术利用冲抓式打井机具，在土坝或堤防渗漏范围的防渗体中造孔，用黏性土料分层回填夯实，可形成一个连续的防渗墙，截断渗流通道。至今已有几百座水库和堤坊采用此法处理渗漏。这项技术的关键是正确解决坝身积水“堵”与“排”的关系，完成坝体套井黏土回填，并利用冲抓钻在坝基中成功地建造防渗墙，实践证明，它具有机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低、防渗效果好等优点。

2.5土工膜

土工膜防水技术是针对中小型水库土石坝防渗的一项技术，土工膜能够增加坝体渗径，缓解渗透坡降，从而减少渗透量，但无法彻底截断渗流，如果坝基的隔水层埋藏较深，土工膜无法与隔水层连接，水流通过透水层绕过土工膜同样能够在外坝坡排泄。但随着科学技术不断发展，符合土工膜、让土工织物膨润土垫、符合防水材料也不断推出，能够有效提高让土石坝渗漏性能。土工膜防渗包括支持层、保护层、土工膜防渗层。膜上保护主要是用于让防御水流、减缓土工膜老化、土工膜冲刷、冰冻损害等。在施工中土工膜不能接触土壤中尖锐材料，对于砂卵石突出的部分，要在让砂卵石上铺设1层壤土，之后再铺设1层土工膜。

2.6振冲加固技术

我国心墙沙壳坝较多，在施工中，沙壳多未碾压或碾压不实，有的坝基也有细沙层，未处理，受外界振动影响，极易滑坡。据不完全统计，1961年至今在我国发生的20多次6级以上的强烈地震中，破坏最严重的几乎都是地震液化造成的。因此，防治土石坝地震液化已成为地震区确保土坝安全的最重要环节之一。近年来，除上游坝脚抛石盖重和下游坝脚加强排水盖重外，重点采用振冲加固，一般深度可达15m～30m，效果比较好。现对某坝在7度设防地震烈度作用下的稳定进行了评价，发现在下游坝脚处坝基的液化深度可达17m。采用坝基抗震加固，保留原来的排水减压井，在其上用8m高的堆石盖重防止坝基液化。

结语

目前,我国的许多大中型水库属于超期服役阶段,病情险情非常严重。在这些水库中，90%以上是土石坝。这些坝因各种原因形成渗透现象的较为普遍,有些渗透影响了坝身的整体性,危及大坝安全,应引起我们足够的重视。土石坝渗透的原因很多,是错综复杂的,必须加强检查观测,及时认真分析研究,以便查明渗透产生的原因,有针对性的加以处理。同时应相应地做好设计、施工和管理运行方面的工作,使水库的使用寿命延长,更好地为人民造福,促进经济的发展。

参考文献

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