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摘要:水库是一项民生工程，它具有储水、防洪减灾的作用，对人们的生产生活起着积极的作用。但由于水库使用年限的增长，水流长时间的冲蚀坝体，导致坝体损坏，出现渗漏现象，因此防渗加固技术便成了水库建筑施工中不可忽视的部分。本文就探讨水库坝体防渗工程加固施工技术，结合工程实例，针对该水库运行时存在的副坝坝基渗漏现象，合理科学地设计防渗方案以及施工工艺，并阐述其施工全过程，经实践效果分析，副坝坝体防渗效果明显。
关键词:水库坝体；防渗； 施工工艺；设计；分析
随着经济的快速发展，国家加大了水利工程的投资，水库工程也越来越多。然而，随着时间的推移，水库坝体由于长期经受水流的冲击、雨水的冲刷以及地质活动等因素的影响和破坏，出现了不同程度的渗透失稳等影响工程效益正常发挥的安全隐患。这不仅会造成大坝坍塌，使水库失去了应有的效用，还会严重影响到人们的生产生活。所以，加强水库坝体的维护，进行防渗加固成为水库工程建设的一项重要任务。基于此，本文针对水库坝体存在的渗透问题，探讨水库坝体防渗工程加固施工技术，可供参考。
1 工程概况
某水库坝址坐落在某村西北0.50km。该水库流域面积25.45km2，流域形状为多支流阔叶型，平均宽度3km，坝址以上平均坡度0.02%，有挑峪、三山沟等3条支流，呈枝状分布。该水库是一座具有防洪、灌溉、养殖等多功能的中型水库，灌区设计灌溉面积1606.67公顷，目前有效灌溉面积133.45公顷。水库工程主要包括三部分，大坝、溢洪道、输水洞。
水库一期工程1971年建没完工，工程运行时间较长，其副坝下游坝脚渗水，且形成明流。水库的带病运行不仅不能为该县经济发展提供保障，甚至威胁到水库周边群众的生命财产安全，因此水库防渗加固势在必行。
2 副坝工程现状
水库副坝为均质坝，坝顶高程为555.45m，坝顶宽为4.2m，副坝最大坝高为26.1m，坝体长度为331m，上游边坡1:2.5，下游边坡为1:2。
经勘测，副坝坝基主要以第四纪覆盖层为主，主要为粘土、砾石土为主。该层的层顶高程为539.34～546.86m，介于水库的死水位与正常高位蓄水位之间，该层为副坝的主要渗漏部位。在水库的正常运行期间，水库通过砾石层，长期存在渗漏现象，影响水库正常运行，存在一定的安全隐患。
3 防渗方案选择
3.1 防渗处理方案设计
3.1.1 混凝土防渗墙方案
混凝土防渗墙是土石坝砂砾石层坝基防渗重要的手段，它的优点在于施工技术不复杂，施工工艺比较完善，而且其防渗作用显著，能够有效的对渗漏通道进行封闭，继而形成厚度一致的墙体，完整性好，如在混凝土中掺加粘土或膨润土等混合材料形成塑性混凝土，其弹性模量较低，对地层适应性更好。
3.1.2 高喷灌浆方案
高压喷射灌浆技术也是一种效果显著的基础处理施工技术。国内已在土木、公路、铁路、矿山和国防等部门相继采用。高喷灌浆具有施工技术简单、工程费用较低、防渗效果较好的特点，并且比较适宜砂、土等细颗粒地层。
3.2 方案选择
3.2.1 方案比较
混凝土防渗墙能够很好的适应不同的工程地质条件，防渗作用比较好，但是混凝土防渗墙工程量比较大，工程费用相对高昂。高压喷射灌浆技术所需设备体积较小，设备结构简单，占用空间较小，并且设备易于移动，噪音小，并且工程量比较小，工程造价较低，施工工艺简单，能大大缩减施工时间，施工效果可靠。
3.2.2 工程预算分析
本工程中混凝土防渗墙的投资高达318.58万元，高出高喷灌浆投资149.17万元，而且混凝土防渗墙动用土方6522.5m3，其中挖方3951.50m3，填方2571.00m3，对坝体扰动较大，施工难度大。经综合比较，选用高喷灌浆方案。
4 坝体防渗工程设计
4.1 钻孔布置
根据《高压喷射灌浆施工技术规范》，采用单排摆喷套接技术形式，二管法施工工艺，孔间距1.40m。考虑坝基绕渗的影响，灌浆范围为桩号0+000～0+294，水平灌浆长度为294m。经分析认为取坝基基础线以上2m至第一层粉土质砾与第二层低塑限粉土交界层以下2m作为高喷灌浆范围，基本可以满足除险加固的防渗要求，高喷灌浆防渗帷幕示意图见图1。
4.2 高喷灌浆孔布设
高压喷射灌浆施工孔轴线布置在迎水坡堤脚，孔间距为1.40m，单孔灌浆深度为0.10～17m。为保证灌浆时孔深达到设汁要求，钻孔深人设计灌浆底高程下0.30m。
灌浆施工分两序进行，即1#、3#……奇数孔为一序孔，2#、4#……偶数孔为二序孔，分序施工的目的是避免喷射时造成邻孔塌孔和串浆。防渗板墙平面交接示意图见图2。
4.3 灌浆材料
为提高高喷板墙自身的防渗效果，本工程拟米用水泥浆作为灌浆材料，水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，粘土选用当地优质粘土，浆液配比为1:1:1.60(水泥:粘土:水一重量比)，为节省材料，在灌浆施工中，要求利用部分喷射回浆。灌注浆液比重为1.55～1.60，粘度为23～25s。
4.4 灌浆设备及施工参数
高喷灌浆施工的主要设备包括钻机、二重灌浆管(喷射台车、高压泥浆泵、空压机泵等；辅助设备包括介质管路系统、操纵控制台、浆材制备系统等。
本工程设计工艺参数如下:
高压浆压力:30～35MPa；
压缩空气压力:0.60～0.70MP；
浆流量:70～80L/min；
回浆密度:＞1.30g/m3
提升速度:10～16cm/min；
摆喷速度:5°\s；
摆角:23°。
5 坝体防渗工程施工
5.1 高压摆喷水泥灌浆工艺技术
本次设计的帷幕灌浆方式为摆喷灌浆，由桩号0+000开始，逐孔灌注到0+294，具体施工组织设计如图3。
5.2 施工场地设计
沿帷幕灌浆轴线方向搭设钻灌施工平台，宽度为3m,最大设备荷重(自重及动荷载)为15t，
为了便于将废浆废水排至指定位置，沿帷幕灌浆轴线挖一条排浆沟，技术要求为:沟底需清至砂层，并铺设黄土层，防止浆、水流淌污染坝坡0每隔20m设排浆坑一个，坑底直径1m，底部低于排浆沟0.50m。排浆沟底坡降大于2%，
5.3 施工工艺
(1)钻孔
钻孔时先使钻机对准孔位，用水平尺使机身水平，衬垫稳牢，垫平机架。孔位偏差不得大于0.10m，防渗板墙的孔斜率不大于2%。钻进过程应完整记录，不得擅自终孔。
(2)下喷射管
将喷射管下放到设计深度，定准喷射方向和摆动角度，确保凝结体的有效连接。应防止喷嘴堵塞，可采取边低压送水、气、浆时边下管的方法，或采取包扎塑料布或胶布的临时防护措施。
(3)喷射灌浆
喷射管下到设计深度后，输人合乎要求的水、气、浆，喷射1～3mm。待注人浆液冒出后，按预定的提升、旋转、摆动速度自下而上边喷射、摆动，边提升直到设计高度，停止送水、气、浆，提出喷射管。
(4)清洗
每次喷射在达到既定高度之后，要立刻将喷射管路清理干净，不能使其中有残存的废渣，以避免管路堵死。而且，浆系统更应该清洗干净，一般是将浆液替换成清水来不断的冲洗，一直见到管路中出现清水。
(5)充填
为解决凝结体顶部因浆液析水而出现的凹陷现象，每次喷射结束，立刻在喷射孔内采取静压充填灌浆，直至孔口液面下沉稳定。
5.4 灌浆
拌制1:1:1.60(水泥:粘土:水；重量比)的水泥粘土浆，灌注浆液比重为1.55～1.60，灌浆材料应符合下列要求。
(1)水泥选择强度为32.5级的普通硅酸盐水泥。水泥细度为通过80um筛孔筛余量不宜大于55，水泥出厂时间离使用不得超过2个月。
(2)粘土塑性指数不应小于25，粘粒含量不应低于25%，含砂量不应大于5%，有机物含量不应大于3%。
(3)制浆用水其品质应符合拌合混凝土用水要求。
灌浆压力控制在30～35MPa，浆流量为70～80L/min，提升速度控制在0.10～0.16m/min，摆
喷速度5°/s，摆角:23°。
6 防渗效果分析
通过高喷灌浆工艺的成功实施，副坝坝体防渗效果明显。
(1)副坝下游坝脚无渗水现象，渗漏初期形成的明流现象消失；
(2)有效封堵了坝体中渗漏通道，形成了完整的墙体，并且提高了对地层的适应能力，长期防渗效果显著；
(3)防止原生渗漏通道扩大、导通，增加了副坝整体工程结构强度，提高了坝体稳定性。
7 结语
综上所述，水库大坝防渗加固是水利工程除险加固工作一项尤为重要环节，对于确保水库可以充分的发挥防洪、蓄水作用具有重大的积极意义。其防渗加固施工质量的好坏直接关系到水库大坝安全运行，因此一定要重视施工质量。施工人员必须要选择合理的防渗方案和先进的施工工艺加固坝体，在具体施工过程中，抓好各个环节的工作，严把质量关，才能有效治理渗漏问题，以消除坝体危险的状况，从而确保大坝安全运行中切实发挥其应有的作用。
参考文献
[1] 古丽努尔.浅谈水库坝体防渗加固技术[J].商品与质量•建筑与发展.2013
[2] 于海.关于水库大坝防渗加固施工技术探讨[J].水能经济.2015
[3] 李伟.浅析水库大坝防渗加固技术[J].科学与财富.2016
论文作者:侯金盛
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：水库论文; 防渗论文; 工程论文; 防渗墙论文; 粘土论文; 大坝论文; 浆液论文; 《基层建设》2016年第34期论文;