基于水利工程中水库坝体渗漏成因及防渗措施分析论文_唐聪

基于水利工程中水库坝体渗漏成因及防渗措施分析论文_唐聪

五家渠农六师勘测设计研究有限责任公司 新疆五家渠市 831300

摘要:近年来,由于早期建设的水库受条件限制,许多水库建设时因陋就简,技术落后,导致工程质量不高;加之水库维修保护跟不上,工程老化速度加快,导致了水库防洪标准低、工程质量差、病险隐患多等不利局面,水库渗漏是水库工程经常发生的病害之一,基于此背景,本文重点分析了水库坝体渗漏的主要原因,并且提出一些防渗措施,以供水库坝体防渗维修提供参考。

关键词:水利工程;水库;坝体;渗漏;防渗措施

渗漏现象对水库大坝的质量安全有着重要的影响,甚至会引起不必要的经济损失。因此,水利人员必须分析好水库大坝渗漏现象产生的原因,结合工程实际特点,制定出合理的处理措施,以避免渗漏现象的产生。

1.大坝渗漏形成原因分析

根据大坝渗漏发生的部位不同,分为坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏三种情况,各种渗漏的原因分析如下。

1.1 坝体渗漏主要原因

大坝在加高培厚过程中,坝体通过很多次规模的扩建,新、旧坝体连接的位置处置不好,筑坝土石料质量差,土石料水性大、回填土中块石及杂物过多,引发坝体渗漏隐患。如果大坝提高蓄水水位,坝体的防渗体将承担更大的水压力,进而导致防渗墙失去其用途,存在溃坝的危险。

1.2坝基渗漏主要原因

坝基渗漏通常是由于土石坝的地基强度不高所造成,因此基础与坝身防渗体的衔接程度,关系到大坝的运行安全。例如有些水库地基基础覆盖层很厚,或其地基为透水岩石带,如:未胶结或胶结不好的砂砾石层,岩浆岩,玄武岩、还有岩溶透水带等。由于水库建设过程中对地质情况未予探明,或探明后未按施工规范进行加固处理,在水库后期运行多年后,安全隐患慢慢显现,造成坝基渗漏严重。

1.3绕坝渗漏主要原因

绕坝渗漏又称坝肩渗漏,是指水库蓄水后,由于上下游水头差,使库水沿坝两岸岩石的孔隙、裂隙、溶洞、断层等向坝下游的渗漏。产生的主要原因是:由于坝端岸坡地质条件差,如土石坝两侧岸坡下有透水的砂砾层;开挖或者风浪侵蚀岸坡后,破坏了上游岸坡的铺盖防渗体;坝端与岸坡衔接处的防渗体处理措施不当,如防渗体暴露,反而加剧了绕坝渗漏;有时施工未根据设计要求进行,造成质量缺陷,形成渗漏通道。

2.大坝渗漏的防治措施分析

2.1劈裂灌浆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,比较适合施工土质差,碾压不密实的堤防防渗加固。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。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,应根据堤坝土质、碾压质量、隐患性质和坝高等情况合理确定。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,加大了防渗帷幕带,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,形成坝体和地基同一的防渗帷幕。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆劈裂式灌浆对解决以下6种隐患有较明显效果:坝体碾压不实,密实度普遍较差的松堆土坝;坝体内有渗漏通道,软弱层,坝体浸润线过高,坝坡发生湿润区或“牛皮胀”或渗透破坏(管涌、流土)现象;坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝(不包括滑坡裂缝);分期施工的土坝,分层和接头有软弱带和透水层;坝体和其他建筑物(如放水涵管、闸墙等)接合不好,存在空隙和接触冲刷;坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。

2.2高压喷射灌浆

高压喷射灌浆是在静压灌浆和高压旋喷灌浆的基础上发展起来的。它是利用置于钻孔中的喷射装置射出高压水束冲击破坏被灌地层结构,同时将浆液灌入,形成按设计方向、深度、厚度和结构形式与地基紧密结合,构成连续的防渗帷幕体。高压射流与速度和压力有关,流速越大,动压力越高,则破坏力越大,冲切掺搅地层的范围也越大。浆液是随高压射流,在低压条件下掺搅进入地层,形成冲填粘结体。高喷灌浆防渗体能与基岩以及建筑物牢固结合。防风化破碎、裂隙发育的基岩,在水、气射流冲切剥离和升扬置换作用下,其强风化的吸附充填物被冲洗掉,使浆液能有效地充填裂隙,与岩石界面紧密结合。但在接触面处应采取摆喷或旋喷,并放慢提升速度,增加接触面喷射时间,以利紧密结合。高压喷射灌浆不仅可用于细砂、壤土、淤泥等细颗粒地层,还可用于强透水的卵石、卵漂石和堆石渣层在内的第四系覆盖层。

2.3防渗墙

当坝基下透水层厚度不大时,常用防渗墙防渗,这是一种比较简单、可靠的防渗措施。防渗墙根据材质分为粘土墙、混凝土墙和大口径钻孔成墙等形式。粘土防渗墙多用于土坝坝基,将透水层截断与坝身心墙或斜墙相连接,要求防渗墙厚度满足设计要求,具备反滤措施,以保护防渗墙不致产生管涌和流土。混凝土防渗墙多用于岩石坝基的透水带,如溶蚀带、岸坡风化带等。

2.4铺盖在大坝坝基的上游,以钢筋混凝土板做成铺盖,覆盖坝底漏水区,以防止渗漏。铺盖防渗主要适用于坝底的孔隙性、裂隙性渗漏。水库库底大面积渗漏,常用粘土介质铺盖;对于水库岸坡地段的局部渗漏,常用钢筋混凝土铺盖。为防止坝基、坝端渗漏而设置的防渗铺盖,最好使坝体与上游的防渗覆盖相衔接,将绕过铺盖的比降和流量控制在允许范围以内。

2.5隔离与导排

隔离就是在水库岸基岩石上修筑隔水围堰。对于渗漏范围不大的集中区,修筑围堰可以减少水量渗漏。导排则是将建筑物基础下及其周围压力水区域通过反滤设施,如减压井、导管及排水沟(廊道)等将压力水引导至建筑物范围以外,以降低水压力。减压井或其他排水设施一般在坝后的防渗帷幕和后面的两岸山坡。

2.6堵洞

查找集中漏水的洞口,用填充材料堵塞,是防止岩石裂隙渗漏的有效方法。对裸露在外的基岩中的漏水洞,只要清除其风化松软的腐质,然后用混凝土、水泥浆液封堵,即可获得良好效果。对于深层岩溶河段,由于基岩中渗流通道埋藏于覆盖层之下,要消除覆盖层,应找到基岩中渗流通道的入口,加以封堵。如果覆盖层太厚,彻底开挖清除掉有一定困难,也应尽可能深挖清除。清除其中的腐质物质,然后加以封堵。

结语

渗漏是水库堤坝面临的主要问题之一,明确堤坝渗漏的成因,采取切实可行的措施加强堤坝的防渗处理,提高堤坝的安全性,这是堤坝工程发挥最佳经济效益的必要措施。

参考文献:

[1]刘欣,李延军.水库渗漏原因分析及灌浆防渗处理[J].河南水利与南水北调,2010(9).

[2]傅杰民.灌浆技术在小型水库防渗处理中的应用[J].浙江水利科技,2009(2):67-68

论文作者:唐聪

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/2

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