水库除险加固工程中防渗处理设计的运用分析

2015-04-16文美

建材与装饰 2015年11期

关键词：病险土工膜除险

文美

（深圳市水务规划设计院重庆分院　重庆市　401147）

水库除险加固工程中防渗处理设计的运用分析

文美

（深圳市水务规划设计院重庆分院重庆市401147）

目前我国存在大量的病险水库，其建设和维护密切关系着国家经济社会的发展及人民生命财产的安全。由于兴建水库时技术条件限制，以及后期管理等方面的原因使水库出现了多方面的问题，比如防洪标准低、防渗性能差、蓄水不足等，不但影响了其正常运行，并且水库一旦失事后果将不堪设想。因此我们必须对病险水库除险加固工作及防渗处理设计给予高度重视。

水库；除险加固；防渗处理设计

1　引言

在我国现阶段经济发展过程中，水库俨然已成为不可或缺的集防洪、灌溉、供水、发电于一体的大型骨干工程，是保障国民经济稳步健康持续发展的重要基础设施。当我们对现有水库工程发挥的巨大防洪、兴利作用方面做出应有评价的同时，也应该看到我国水库大坝失事给国家和人民生命财产造成的重大损失。

特殊历史时期兴建的水库，由于工程防洪标准较低，施工质量较差，水库自然的老化，经过多年的运行，工程老化、效益衰减，安全问题严重，病险水库已成为防洪体系最薄弱的环节和防洪安全最大的隐患。水库渗漏是病险水库最常见的病险之一，故我们必须把对水库存在的危险、加固的措施及防渗处理设计的探究放在我们首要处理的问题中。

病险水库除险加固完成后，可恢复或加强水库的防洪功能，充分发挥水库的灌溉、发电、供水、旅游、养殖等综合效益，使生态环境得到改善，为水利管理体制改革提供有利条件，促进我国水利事业的发展，更好地服务于人民，造福与人民。

2　水库渗漏的类型及形成原因

水库渗漏是指水库蓄水后，库水沿岩石的孔隙、裂隙、断层、溶洞等向库岸分水岭外的沟谷低地渗漏。可分为坝区渗漏和库区渗漏。水库渗漏减低了水库效益，有时并引起盐渍化、沼泽化等现象。

2.1坝基渗漏及形成原因

大坝建成后，坝上、下游形成一定的水位差（压力水头），在该水头作用下，库水经坝基和坝肩岩、土体中的裂隙、孔隙、破碎带或喀斯特通道向坝下游渗漏的现象。经坝基的渗漏称坝基渗漏，经坝肩的渗漏称绕坝渗漏。

坝基渗漏主要原因∶①清基不彻底或根本未清基，水库建成后，不久便漏水。③设计中未考虑截水槽，或者截水槽尺寸不符合要求，截水槽在运用中被击穿。

绕坝渗漏主要原因∶①两岸岩体破碎，节理发育、透水性大。③建筑时，岸坡未设截水槽，或截水槽深度不够，碾压不密实，施工中岸坡开挖不符合要求，与岸坡结合不好。③多数放水设施设于坝体内部，没有压涵管，内坡截流未做好。

2.2库区渗漏及形成原因

库区渗漏包括库水的渗透损失和渗漏损失。由于饱和库岸和库底岩、土体而引起水库渗漏的库水损失，称渗透损失，这种渗漏现象称暂时性渗漏。库水沿透水层、溶洞、断裂破碎带、裂隙节理带等连贯性通道外渗而引起的损失，称渗漏损失，这种渗漏现象称经常性渗漏，或永久性渗漏。通常，库区渗漏指永久性渗漏。坝体渗漏主要原因∶①筑坝土料差，如含有杂质，透水性大等，施工时碾压不密实；③坝身单簿导致渗径过短；③坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；④坝下原封堵漏洞漏水；⑤白蚁在坝体内筑巢产生危害。

3　处理水库渗漏病害的一些思路

3.1加强资金与科研投入

近年来我国对水利方面的发展与发展过程中历史遗留问题更加的重视，在科学研究与资金方面的投入也巨大。尤其是近年来出台了一些政策更加证明了国家政府对这方面整改的决心。对水库大坝的检测技术及安全维护措施的发展，使其观测设备及预警预报系统、设备及工程的耐久性等都得到了有效的提高。

3.2加强科学支撑

科技工作不仅注重对科学理论的探究和发展，更加要注重对现场活动的实践验证。科学研究者要紧随水库工程的发展，根据水利工程现场的实际发展变化做出具有全局性、战略性、远瞻性的重大战略决策。再继续发扬传统技术的基础上不断积极吸收借鉴别人的经验和教训，开拓创新，提高自主创新水平和层次。

3.3管理制度和水平的改善

严谨的管理制度和优秀的管理水平是一个工程长久发挥效益的重大前提。在水库工程的生命历程中，政府部门、建设企业、运行企业对其获得的利益方位不同，因此所站的角度及关注点也不同，导致其管理协作不能很好的契合，严重影响到工程的作用发挥及其长期发展。因此需要提高其管理水平及各部门的协调工作，为工程的长期发展提供有力保证。

4　防渗处理设计的方法及应用

4.1水库防渗处理的技术分类

4.1.1垂直方向防渗技术

垂直防渗技术是有效防止水库坝基渗漏的一种方式，是通过将水库的地基设置有效的封闭式的防渗帷幕。隔水层比较浅或地基透水层比较薄的区域适用于垂直防渗技术，因此它具有一定的适用范围。在使用时除了要熟悉掌握它的应用技术外，还应熟悉其适用范围，只有这样才能充分利用其有效功能，使其服务于工程。

4.1.2水平方向防渗技术

水平防渗技术是将防渗土工膜水平铺设在平原水库的坝坡来进行防渗设计。此技术具有成本低廉、工期较短、取材方便、操作简单等一系列优点。因此实际工程运用中，多使用此方法进行平原水库的防渗，也使其得到了充足的应用与发展。

4.2一些具体的防渗处理设计方法

4.2.1土工膜防渗处理技术

复合土工膜对防渗有着非常好的效果，其主要是由土工织物与土工膜制成的。值得注意的是要对大坝进行有效的处理并且对坡面的压实度和平整度进行有效的控制使其达到设计标准后才可以铺设复合土工膜。土工膜铺设完成后要在膜的上方铺设砂垫层或混凝土，使其形成一个整体防渗体系且封闭。在施工过程中要严密控制施工质量以免破损复合土工膜，为确保土工膜的铺设质量应尽可能的使用宽幅的膜，同时还要尽力使铺设的膜松紧有度，平整、紧密贴合土面，不与土面之间留有缝隙。

4.2.2防渗板、防渗墙技术的应用

该技术主要是为了形成一道厚实的防渗墙体，将一块空心钢模板利用频率高、功率大的施工设备插入到大坝的地层中，随后将砂浆混凝土等具有防渗作用的浆液注入地层中。该技术存在大量的优点，但同时也有着很大的局限性。该技术有施工进度较快，施工流程及工艺简单等一系列优点。但如果遇到比较坚硬的地层，将无法下沉空心钢模板，无法形成防渗墙体。在实际的工程中，会遇到许多坡度比较陡的大坝地基且其坡墙坚固程度可能无法承受下沉空心钢板时产生的强烈震动，由此一来，容易使坡墙产生二次破坏。

4.2.3关于利用混凝土的防渗技术

混凝土防渗技术很早就运用于我国的水库防渗处理中，作为在松散透水地基中对水工建筑物进行防渗处理的措施之一混凝土防渗技术是最传统的也是最有效的、最重要的。该施工方法较为复杂，在工程的施工过程中需要进行多方面的施工准备，而且在很多方面需要专门的施工设备进行操作，比如在水库堤坝的渗漏处需用专门的凿槽机械设备进行造槽，清孔换浆工序在其之后进行，在凿孔的进程中，导入的空心钢板墙要比孔内泥浆面高出一部分，一般规定为30～50cm。对向孔槽内填充基石的深度进程要严格按照规定，各步骤完成后要抓紧向槽孔中浇灌经严格验证合乎标准的混凝土，浇灌时间一般不应超过四小时。通过以上严谨的步骤工序即可形成一道坚固的混凝土墙体，因此此技术可以非常有效的防止水库渗漏问题。随着技术及经济的发展，混凝土防渗技术已经相当成熟。

4.2.4喷射灌浆防渗技术

喷射灌浆技术是利用高压设备进行喷射故又叫做高压喷射灌浆技术，它是80年代发展起来的在堤坝涵闸的防渗工程中被广泛应用的一项技术。高压喷射灌浆技术的原理是置换灌浆，即利用高压水及位于钻孔中的喷射管使土体被冲切，同时在高压气及机器的不断搅拌中逐渐形成泥浆及水泥砂浆，最终形成一道防渗性能较高的水泥浆屏障进而达到防渗的目的。在该项技术的运用过程中，可以使施工工作量大大降低，因为此技术不需要进行大面积的地基挖掘工作，有高效率的优点。不进行地基挖掘可以有效的避免结构基础的二次破坏，同时预先在水库的渗漏处打套管这就增加了施工过程的可靠性。因此，该技术得到了较广泛的应用。