摘要：本文首先简洁性地介绍了对大镜山水库进行除险加固大坝防渗处理的重要意义；其次选择具体案例进行分析，提出了四种典型常用的防渗处理方法，即：高压喷射灌浆法、劈裂灌浆法和帷幕灌浆法。
关键词：水库；除险加固；大坝；防渗处理
1 案例概述
大镜山水库是一座以城市生活用水、防洪为主的水库，水库大坝控制流域集雨面积约为5.95km2，总库容在1210万m3，最大坝高为17m，坝长303m，坝型为均质土坝，建造于上世纪七十年代。水库坝址位于珠海市香洲凤凰山脚下，1989年对坝体坝基进行“高压定喷”防渗施工，由于当时地质资料掌握不够，定喷防渗墙未能穿过透水性较强的砂砾石冲基层，底部呈悬空状态，加之当时的施工技术经验等原因，可能会造成定喷防渗墙连接不好，局部存在渗流通道，致使整个定喷防渗墙没有起到应有的效果。左坝头与原山体接触带、溢洪道边墙、底板周边几个输水涵管周边可能存在渗水现象。因此，亟需对此水库大坝进行防渗处理，有效控制坝体与坝基的渗漏，大镜山水库增容扩建达标加固工程决定对大坝工程进行进行几下灌浆加固：1、坝基定向高压灌浆1080延米；2、坝体劈裂灌浆1523延米；3、坝头帷幕灌浆280延米，进而恢复水库大坝的正常运行。
2 防渗处理方法介绍
水库除险加固的主要目的就是消除水库所遇到的危险情况。对于解决其大坝存在的渗漏问题，应视大坝实际的具体情况而定，进而采用合理、有效的防渗漏方案。笔者就上述所提出的主要问题，介绍三种典型的防渗处理方法，以供选择。
2.1 坝头帷幕灌浆法
2.1.1 基本原理
帷幕灌浆法又称作劈裂式的帷幕灌浆方式，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。依据不同的堤坝曲直，使用钻具进行简单的施工，旨在对堤身进行加固提高稳定性，避免渗漏现象出现。利用具有胶凝性质的浆液灌注到岩层的空隙中，从而强化岩基的结构强度，改善岩基的整体结构和抗渗性。这种灌浆方法在孔段中的任意位置都可以灌浆，并且会根据地质情况的不同。裂缝的大小而自动调节灌浆的压力和注入量，可以充分的保证灌浆的均匀合理。
2.1.2 施工方法与程序
此方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
灌浆的顺序要注意少灌多复并且是由上到下；循序渐进的由灌入稀泥浆过渡到稠泥浆；保证压力是从大到小，并根据实际情况进行灵活的变化掌握。这样对于灌浆中经常出现的冒浆以及滑坡和串浆、局部隆起的问题就可以较好的进行处理，使得泥浆可以按照预定的摄像沿着堤坝的轴向形成帷幕，从而对堤身的质量以及坚固程度和防渗性能进行有效的提高。
2.1.3 优缺点与适用范围
此方法可有效提高施工进度，工效快，对周边环境污染小，有利于文明施工的控制，且易于操作，节省材料，节约成本，效果明显；适用于浆砌石重力坝。坝上游面固结灌浆，堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。
2.2坝基定向高压喷射灌浆法。
2.2.1 基本原理
高压喷射灌浆法是运用高压浆液或高压水构成高速的喷射流速，以切割或破碎地层的土体，同时用水泥基质的浆液来充填，进而形成板式墙体或柱的凝结体。
2.2.2 施工方法与程序
施工装备主要由钻机、高压发生装置、高压管理及特种钻杆等4 部分构成。一般包含：高压泵、钻机、空气压缩机、喷嘴、注浆管、输浆机、流量计、制浆机等。一般施工程序有：首先，利用钻机定位；其次，钻孔；再次，下管喷射浆液；四是，高压喷射灌浆；五是，拔出套管；六是，回灌；最后，进行下一序孔的施工。
2.2.3 优缺点与适用范围
高压喷射灌浆法的优点有：具有高强度的固结体、水泥灌浆不会污染地下水，并且也具有较好的耐久度等。缺点就是工程造价较高，一般其单位面积约440元左右。该方法一般应用于砂性土、粘性土、淤泥质土、砂砾及卵碎石等土质的地层。
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2.3 劈裂灌浆法
2.3.1 基本原理
劈裂灌浆法就是运用水力劈裂的原理对水库大坝进行防渗漏作业。首先，沿着水库坝体的小主应力方向进行布孔，其次对空洞施加一定的灌浆压力，并有计划地控制劈裂的坝体，然后向孔洞内灌注适量的防渗压力泥浆，利用坝浆互压以及坝体湿陷固结的作用，致使坝体中所有的洞穴、水平疏松层及裂缝等隐患都与泥浆进行相互充填与挤压，进而形成竖直连续的浆体防渗墙，最终解决水库坝体的渗漏问题。
2.3.2 施工方法与程序
对于劈裂灌浆施工，首先应灌河槽段，然后再灌岸坡段，利用孔底注浆全孔灌注的办法。在灌浆的过程中，要先对第一序孔进行轮灌，利用少量灌注多次复灌的办法，等其结束后，再开始第二序孔的灌注。其主要施工程序是：首先，建设施工平台；其次，对坝体进行钻孔；再次，配制防渗泥浆；四是，对孔洞进行灌浆；最后，再进行下一孔的施工。在进行灌浆后的几分钟时间内，就可以看到坝顶表明裂缝开始冒浆，此时应在无施加压力的情况下进行反复轮灌，直至坝顶连续三次冒浆，坝体缝隙内的浆面不在下降就可以结束灌浆。
2.3.3 优缺点与适用范围
劈裂灌浆法主要优点有：明确的机理、合理的工艺、较好的效果、显著的经济效益、工期短等，但其缺点就是需要进行多次、反复地灌浆作业。此方法适宜于解决压实质量较差、坝体裂缝、孔穴、水平疏松层等问题的土坝，以及结构性较强粉细砂和土砂夹层透水的地基。
工程完工后，委托专业技术部门对施工质量进行了检测，灌浆防渗帷幕平均系数降低了16.8倍，测压管水位降幅加大，坝体浸润线降低，渗漏量比灌浆前减少了约40%，表明灌浆达到了预期的效果。
3 防渗处理方法选择与设计要求
根据上述内容，经对方案进行技术、经济和施工可行性的比较，综合考虑大坝防渗处理的投资、工期及施工质量水平等情况，笔者认为应选用符合大坝实际情况的灌浆法对大坝进行防渗处理。
在当下灌浆加固中，要注重对防渗体的应用场景的控制，比如进行浆砌石重力坝的应用，在大坝的上游展开固结灌浆模块的开展，进行漏洞及其缝隙的堵塞，保证坝体的积极补强，实现其综合防渗性能的优化，保证坝体的整体承载性的优化，保证其坝体的完整性的优化。在大坝下游区域内进行固结灌浆模块的开展，确保下游坝面的漏水情况的避免，实现浆管灌浆模块的有效开展，进行漏水通道的积极堵塞，这需要进行反向灌浆工艺的应用。非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程只有高清扬压力并设排水孔也可采用这种方法时最好是坝前无水。坝面重新剔勾缝，剔缝后，用高标号水泥砂浆干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融抗风浪淘刷能力。
在低压速凝式灌浆法工作中，进行高危水位的抢险措施的应用是必要的。这需要针对其管涌的具体情况，展开相关钻机型号的选择，在工作模块中，进行孔内膨胀物质的有效注入，进行压力的控制，保证水泥浆的有效灌入，实现管涌内部阻力的控制，保证管涌内部水流速度的控制，避免水泥浆的流出，这就需要进行速凝剂的应用，确保水泥浆工作模块的优化。高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。
在帷幕灌浆中，通过对胶凝性及其流动性浆液的应用，更有利于岩层裂隙的填补，进一步的提升岩基的自身强度，保证岩基的整体抗渗性的优化，确保其岩基的整体性的控制。在该模块中，孔口封闭灌浆法的应用是必要的，这种方法具备良好的效益性，比如进行GIN灌浆法的应用，保证水利工程灌浆技术体系的健全，实现当下工作效益的提升。GIN法的基本概念是，对任意孔段的灌浆，其能量消耗均为一个定值，这个能量消耗的数值近似等于该孔段最终灌浆压力P与灌入浆液体积V的乘积PV，PV就叫作灌浆强度值，即GIN由于裂隙岩体灌浆时，大裂隙常常注入量大而使用压力小，细裂隙常常注入量小而使用压力高。
结语
综上所述，在对中型水库进行除险加固大坝防渗处理的过程中，要充分做好前期的工作，对水库进行全面的勘测，根据工程地质、水文地质情况，分析大坝病险原因、对防渗方案进行技术、经济、施工可行性进行比较，结合工程实地选择技术可靠、经济合理、施工简便的防渗技术方案。施工过程中严格按相关技术方案施工技术要和施工工艺认真施工，确保工程质量，达到设计要求，最终发挥水库设计时应有的社会、经济、生态效益。
参考文献：
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[3]汪德祥.关于小型水库除险的加固设计探讨[J].中国新技术新产品.2013，01：10.
论文作者:冯仕
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/12
标签：大坝论文; 防渗论文; 水库论文; 高压论文; 泥浆论文; 压力论文; 帷幕论文; 《基层建设》2018年第12期论文;