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摘要：本文主要介绍了某水利项目渗漏处理方案的比选和实施，并对小型水库运用塑性混凝土防渗墙技术除险加固的设计、施工作了一些总结。
关键词：土石坝；除险加固；渗漏；防渗墙
某水库经多年运行后，大坝坝基、坝体和坝肩均存在渗流安全隐患，严重威胁大坝及下游村民生命财产安全，影响水库效益的发挥。经水库大坝安全技术鉴定，均被认定为三类坝。
1、渗漏状况及成因分析
四座水库坝体和坝基地质情况类似，本文仅以某水利项目为例进行分析。
1.1 地质勘查成果分析
本次试验结果的渗透系数只能作为假定土层按钻孔土均匀分布时的坝体渗透系数，坝体实际渗漏状况主要结合现场检查情况和历次坝体渗漏来进行分析判定。
1.2 大坝渗漏状况
根据大坝运行情况、现场检查及本次地质勘察结果，坝体渗流状况如下：
（1）坝基：大坝建于上世纪60年代，水库建设受当时历史原因、生产条件等因素影响，坝基处理不彻底，④-1层较破碎石灰岩为大坝基础下强风化岩层，极易存在渗漏隐患。
（2）坝肩：钻孔中④-1、④-2层分别见到洞高1.60、0.80m全填充溶洞，并在钻进中有漏水现象，可能有隐伏构造，坝肩存在渗漏问题。
1.3 大坝渗漏分析结论
根据地质勘查成果及大坝渗漏现状分析，得出以下结论：
（1）均质坝体存在部分填土质量差，坝下土层可能存在潜蚀土洞，均存在坝体渗漏通道可能，需对坝体及坝下土层进行防渗加固处理。
（2）坝基④-1层较破碎灰岩为中等透水，存在渗漏隐患，需对坝基进行防渗加固处理。
（3）坝肩④-1层较破碎灰岩为中等透水，同时可能有隐伏构造，存在渗漏隐患，需对坝肩进行防渗加固处理。
2.上游坝坡老化、开裂、沉陷等问题需单独处理1.水库必须放空，影响水库效益发挥
2.施工易受汛期洪水干扰，度汛困难
2、渗漏处理方案比选
根据经验，在水利水电工程中，主要有高压喷射灌浆、帷幕灌浆和混凝土防渗墙等几种垂直防渗型式。
混凝土防渗墙的优点是可靠性高，防渗效果显著。首先是因为防渗墙是在造成完整的槽孔并有可靠的接头条件下浇筑混凝土的；其次是因为在造孔过程中，泥浆的渗透和泥皮的存在，形成了一个附加的隔水层。第三则是因为防渗墙的工序检验和最终检验方法相对成熟。混凝土防渗墙几乎适用于所有的土石坝体和坝基中。混凝土防渗墙厚度最小可达到20～30cm，在造价上与其他防渗措施具有较好的可比性。
根据实际情况，大坝曾采用帷幕灌浆等措施进行过防渗处理，效果欠佳，耐久性差。考虑一次彻底解决大坝的渗漏问题，本次拟采用效果可靠、耐久性好的混凝土防渗墙解决渗漏问题。且本次除险加固四座水库同时进行，具备一定的工程规模，可以吸引具备防渗墙施工经验的较大型施工企业参与投标，有效解决当地具有相应施工经验的施工企业较少的实际问题。
在确定采用混凝土防渗墙防渗技术后，本次拟定了两种方案进行了方案比较。
方案一：坝顶布孔修筑塑性混凝土防渗墙。沿坝顶轴线设置塑性混凝土防渗墙，墙厚30cm，墙顶高程高于正常蓄水位0.5m，墙底伸入相对不透水层0.5m。塑性混凝土防渗墙设计物理力学指标为：渗透系数k≤1×10-7cm/s；抗压强度3MPa≤R28≤5MPa；弹性变形模量E28≤2000MPa。
方案二：大坝上游坝坡坡底下设塑性混凝土防渗墙，上设粘土斜墙和复合土工膜至坝顶。防渗墙墙厚30cm，墙顶高程为坝坡坡底高程以下约3m，墙底伸入相对不透水层0.5m，设计物理力学指标同方案一。
两方案经工程量计算和投资概算，投资额基本相当。
两方案综合分析见下表1。
综合比较，最终选取方案一进行防渗加固处理。
3 、施工流程
3.1 施工准备
抓斗施工平台设置在防渗墙轴线下游侧。原坝顶宽度只有4m～6m，不能满足抓斗施工所需最小8m宽的施工平台的要求。为在施工期间不影响水库运行和度汛，本次设计在坝顶下游侧填筑土料，以保证抓斗施工平台的宽度。沿防渗墙轴线两侧浇筑少筋混凝土施工导墙，导墙混凝土强度等级为C10，断面尺寸宽×高=0.3m×0.5m，底部各放置2根Φ10mm的钢筋，两导墙间距0.4m。在防渗墙轴线的下游侧设置平行坝轴线的排渣排水沟，断面尺寸40×40cm，再按40m间距修建垂直防渗墙轴线的排渣排水沟，将废渣﹑废水排至下游坝脚，所有废渣运至弃渣场。
3.2 造孔成槽
（1）槽段划分
槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，根据设备及地质条件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段开挖长度同为7.5m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。
（2）抓斗成槽
采用液压抓斗与凿岩重锤配合进行造孔施工，覆盖层和较软的基岩用抓斗直接抓取，较硬的基岩用重锤凿碎后再用抓斗抓取。本工程采用“三抓法”成槽，即先抓两端主孔，后抓中间副孔，至终孔成槽。
基岩中成槽的方法：先使用凿岩重锤冲击破碎，然后用抓斗把破碎的岩块抓出，再进行下一次的冲击破碎，循环次数直至达到设计孔深。重锤提升高度控制在5～30次不等。对不同岩层须采用不同的冲击方法：硬度较大的岩石，须采用3t重的全齿重锤冲击，每点须冲击20～30次；硬度较小且有层状结构的岩石，较易破碎，可采用2t重的边齿重锤冲击，每点须冲击5～10次。
（3）泥浆护壁
泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能，本工程泥浆采用膨润土拌制。新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆，经净化后可重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30~50cm范围内。
（4）清孔换浆
槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束1h后，达到下列标准：①孔底淤积厚度不大于10cm；②泥浆参数为：槽内泥浆比重不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于3%。
3.3槽段混凝土灌注
清孔换浆结束后，下设混凝土灌注导管，导管内径为200mm。灌注前导管内置入可浮起的隔离塞球，灌注时先注入水泥砂浆，随即注入足够的混凝土，挤出塞球并埋住导管底端，避免混凝土与泥浆混合。
灌注过程中在保证埋深的前提下，随着混凝土面的上升，用吊车提升导管，并将顶部的部分导管拆除。
槽孔内混凝土面上升至槽口时，采用泥浆泵抽出浓浆，并提升导管，减小埋深，增加混凝土的冲击力，直至混凝土顶面超出设计墙顶标高0.5m，即可停止浇筑，拔出导管。
3.4槽段接头处理
相邻槽段的衔接部分即为接头，本工程采用钻凿法进行接头连接，即一期槽段浇筑完毕后12小时后，视混凝土强度进行二期槽段造孔时，将一期槽段混凝土套抓35cm，以保证接头质量。
3.5质量控制及检查
防渗墙墙体质量控制主要通过施工中孔位、孔深、入岩深度、孔斜率、墙体的厚度、清孔泥浆性能指标、孔底淤积厚度等检查项目进行控制。墙体质量检查采用钻孔取芯试验法。检查结果表明，所取混凝土芯样表面光滑完整，混凝土均匀密实，无夹泥、水平冷缝、麻面等现象，强度等物理力学指标均满足设计要求。
4、结语
1）大坝经过防渗加固处理后，水库几次蓄水至正常水位时，大坝下游均未见渗漏出逸点，说明塑性混凝土防渗墙防渗处理方案合理、效果明显。塑性混凝土防渗墙方案应用于类似的病险水库加固是行之有效的，值得推广和借鉴。
2）小型水库特别是平原区水库大坝坝高基本在10～20m，塑性混凝土防渗墙允许水力坡降可达50～60，20～30cm墙厚即可满足防渗要求。薄型混凝土防渗墙大大降低了工程造价，施工不影响水库运行，速度快，可靠性高，耐久性好，与其他防渗措施相比具备较好的技术优势和经济可比性。
3）当前水利施工企业，特别是作为小型水库除险加固主力军的中小型施工企业，具备薄型防渗墙施工经验的较少。小型水库大坝加固单个工程投资额较小，单个工程招标易流标。建议类似多个工程打包招标，提高投资总额，以吸引符合要求的施工企业参与投标，利于工程顺利实施。
参考文献：
[1]水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范. SL174-96
[2]高钟璞.大坝基础防渗墙. 北京：中国电力出版社，2000.
[3]张磊奇等. 平原地区土坝混凝土防渗墙的设计与施工.土工基础，2015年03期.
论文作者:孙海佳,张晨
论文发表刊物:《基层建设》2016年5期
论文发表时间:2016/6/27
标签：防渗墙论文; 混凝土论文; 大坝论文; 水库论文; 泥浆论文; 抓斗论文; 坝基论文; 《基层建设》2016年5期论文;