浅析小型碾压土石坝的坝体、坝基防渗加固

浅析小型碾压土石坝的坝体、坝基防渗加固

林才标

林才标

万宁市万宁水库工程管理处海南万宁571500

摘要：小型碾压土石坝由于施工质量不高或是使用年限较长，后期容易在坝体、坝基等部位出现渗漏问题。如果不及时采取防渗措施，还会加剧渗漏危害，严重情况下甚至引起溃坝等严重事故。水库管理人员要定期对辖区内的土石坝进行检查，特别是在汛期之前，必须要针对坝体、坝基渗漏问题，查明渗漏原因，及时采取防渗加固措施，保证水坝及下游人民群众的生命财产安全。现阶段针对小型碾压土石坝的防渗加固技术有多种，不同及时的使用情况、施工要点有很大差异，本文重点介绍了深层搅拌桩、高压喷射灌浆等四种防渗措施。

关键词：土石坝；渗漏问题；高压喷射灌浆；混凝土防渗墙

一、深层搅拌桩防渗

1、适用情况

在一些粘土、碎石等地质条件下，由于土壤承载能力有限，在受到较大压力后，坝基容易出现不均匀沉降的问题，进而导致坝基、坝体因为结构性损坏，出现了裂缝问题。深层搅拌桩就是是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，和土体充分拌和成墙，一方面是提高了地基承载力，解决了沉降问题，另一方面新形成的地下墙体，还具有较强的防水性能，从而达到了防渗加固的目的。

2、施工要点

要做好现场地质勘查工作，确定是否符合深层搅拌桩技术应用条件。确定具有技术实用性后，在现场安装搅拌桩机，以及其他的配套施工设备。导向架要保证与地面垂直，同时现场施工人员制备浆液。将水泥等物料搅拌均匀后，启动搅拌桩机，灌入泥浆。完成灌浆后将桩机移到另一位置，继续进行上述操作，形成连续的多根搅拌桩。深层搅拌桩防渗加固技术的应用优势在于形成的连续桩或连续墙，既可以起到加固支撑作用，又可以取得防渗效果。并且方便进行机械化施工。缺点是使用范围受限，像坚硬的岩石地质不适合使用。加固深度一般控制在20m以内。

二、高压喷射灌浆防渗

1、施工要点

现场施工人员需要选择多处平整的位置进行造孔。将钻机进行固定，保证钻头与地面垂直，然后进行钻孔。钻孔过程中要密切关注钻机工况，如果遇到坚硬岩石，应当减缓钻进速度，避免钻机受损。合理设计钻孔的深度，钻孔结束后，还要注意做好钻孔检查，观察孔壁是否有开裂问题。将孔内碎石、粉末清理干净。现场制备浆液，通常使用水泥、骨料、水混合而成。保证配合比，检查浆液流动性，符合使用标准后，将浆液装入喷射机具内。高压喷射的浆液能够与土体充分混合，待浆液凝固后形成密实的固结体，从而达到防渗加固效果。高压喷射灌浆法主要适用于含砾小于50mm的各类土层，加固深度小于30m。缺点是造价较高，水泥用量较多；缺点是不能对基岩处理。

2、注意事项

在运用高压喷射灌浆技术时，经常会出现防渗效果不理想的情况，主要是在施工中没有把握好技术细节或施工要点。施工时要重点注意以下内容：首先，控制孔斜率。钻孔时要求钻头垂直地面，但是由于现场位置不平整，钻机钻进过程中可能会出现晃动。通常来说，孔斜率控制在1.5%以内不会有明显影响，但是如果过大，会导致后期加固和防渗效果受到影响。其次，漏浆或冒浆。漏浆是因为孔壁出现裂缝，在高压作用下沿着裂缝出现漏浆。冒浆可能是一次性注浆量过多，或是浆液质量问题。这些都是需要注意的技术要点。

三、混凝土防渗墙

1、设计要点

在使用混凝土防渗墙进行坝体、坝基加固时，需要提前做好以下设计工作：首先，明确防渗墙厚度。具体要根据防渗效果、施工条件以及耐久性等因素确定。具体可以参照《水利水电工程结构可靠度设计统一标准（GB50199-94）》中的标准来确定。其次，抗渗等级和抗渗系数，在明确相关标准的基础上，可以现场制作混凝土标准件，并检查其指标是否达到标准。在符合标准后方可施工，这样既可以节约成本，又能够提高防渗效果。适用于各类土层，加固深度小于40m。缺点是造价较高，水泥用量较多。

2、施工流程

（1）造孔。划定混凝土防渗墙的施工位置后，从地面垂直向下造孔。并在槽内注满泥浆，以防孔壁塌陷，最后用导管在注满泥浆的槽中浇筑混凝土并置换出泥浆，筑成墙体。造孔操作与上文中的高压喷射灌浆方法类似。施工中也需要重点关注孔斜问题，孔的裂缝问题。

（2）泥浆护壁。在施工过程中，由于坝体填筑质量差，易发生漏浆、渗浆现象，要保证泥浆池的容量满足施工要求，同时，一定要保证其稳定和安全。当发生漏浆、渗浆时要及时补充，并采取措施进行堵漏，保证槽孔内浆面高于导向槽底部。如果出现塌孔事故可采用低标号混凝土进行回填，待达到一定强度后再进行施工。

（3）混凝土浇筑。防渗墙混凝土的浇筑采用水下导管浇筑法，导管内径以200～250mm为宜。槽孔内使用两套以上导管时，导管间距不得＞3.5m。一期槽端的导管距孔端或接头管宜为1.0～1.5m，二期槽端的导管距孔端宜为1.0m。

四、帷幕灌浆防渗

1、施工要点

（1）灌浆方法。分段灌浆方法分为自上而下灌浆法、自下而上灌浆法、综合灌浆法和孔口封闭灌浆法。各种方法各有优势，也有一些不足，应根据地质条件进行选择。例如某大坝坝基为强风化基岩，河槽部分为砂卵石基础，其防渗方案为坝基与坝体接触带采用高喷防渗墙，接触带以下进行帷幕灌浆，选用的灌浆方案为“孔口封闭，自上而下分段循环，不待凝”方法。

（2）灌浆施工。灌浆过程中灌浆压力和浆液变换是控制重点。压力控制分为一次升压法和分级升压法，前者适用于岩层地质条件较好的基岩，后者适于透水性较大的基岩。灌浆时，可以将设备功率尽量的调大一些，这样在压力作用下，可以保证浆液更加深入的渗透到裂缝中，将地层中裂缝全部填充满，从而提高了防渗效果。灌浆压力可采用经验公式估算，并通过灌浆试验确定，施工中进行检验和调整。

2、注意事项

在一些复杂地质环境下，应用帷幕灌浆防渗加固技术，也需要现场施工人员加强技术控制。结合以往施工管理经验，需要重点注意的事项包括：首先，严格遵循灌浆顺序，先完成表层固结灌浆，这样可以防止后期出现冒浆情况，提升了灌浆效果；其次，对于位于地质断裂带上的土石坝，使用帷幕灌浆技术时，也要结合前期地质勘查，明确裂隙发育程度，以确定裂隙填充浆液的用量，保证裂隙全部填满，提高防渗效果。帷幕灌浆防渗加固的环境适用性较强，在小型土石坝加固中具有广泛的使用。

结语

万宁地区小型碾压土石坝数量较多，在汛期蓄水和旱季灌溉等方面发挥了重要作用。如果小型碾压土石坝出现坝体、坝基渗漏问题，不仅使用价值会下降，而且也具有一定的安全隐患。因此，水库管理部门的工作人员，必须要定期开展土石坝情况调查，对于存在渗漏问题的，要及时制定防渗加固策略，并定期跟踪防渗加固效果，切实保障土石坝使用安全。

参考文献：

[1]肖树斌，张金山，孟凡华.薄型混凝土防渗墙在病险水库坝基处理中的应用[C]//土石坝与岩土力学技术研讨会.2014.

[2]仲金龙，徐楠，张琦.高压喷射灌浆造防渗墙在土石坝防渗加固应用中的分析[J].建筑工程技术与设计，2014（24）：131-133.