水库大坝防渗加固技术的探讨

 摘要: 水库大坝防渗加固是水利工程维护工作中一项长期的重要工作，也是水利工程除险加固的一项重要内容。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，各管理及施工单位对此必须十分重视。在具体大坝防渗加固施工过程中，应抓好各个环节的工作，把好质量关，应对水库大坝防渗加固工程进行专项设计、专项审查、专项验收，确保大坝安全运行中切实发挥其应有的作用。 

关键词: 水库大坝；加固技术；防渗措施 

　　 引言 

　　大坝是水利工程建设中最主要的水工建筑物，是控制水流，防止洪涝灾害、灌溉和水利发电中不可取代的重要水利设施，尤其是水库大坝的除险加固工作是水库大坝安全管理的重中之重，水库大坝与其它工程结构物一样，也存在着失事的可能性。因此，在水利工程的长期使用过程中，要随时对大坝进行安全监测，并及时进行除险加固，做到防患于未然，确保水库大坝的安全运行，保护人民的生命财产与安全。水工程防水比其它工程技术复杂、难度大、要求高本文结合近几年来对水库大坝除险加固的施工经验，介绍几种水库坝体防渗加固技术，与诸位同仁探讨，希望能起到抛砖引玉之作用。 

　　1、水库大坝断面加固 

　　水库大坝达到防洪标准的工程措施有： 

　　①加高大坝，增加水库调蓄洪水的能力； 

　　②改扩建或增建泄水建筑物，如溢洪道、隧洞或涵管等，需经过技术经济比较，确定是采用加高大坝还是增大泄洪能力，有时两者同时采用也是技术经济可行的。如大坝迎、背水坡不满足稳定要求，也需要对大坝断面进行培厚加固。适当加高大坝，常采用如下形式： 

　　(1)“戴帽”加高。即从坝顶上直接加高，迎水面可用防浪墙直立加高，背水面上部坡度加陡一些，可通过稳定分析确定，如加高高度不大(如1～2 m)。本方法往往是经济的。 

　　(2)从大坝背水面培厚加高。当“戴帽”加高不满足要求时，需从大坝背水坡培厚加高，以满足大坝稳定渗流条件。也有少数工程条件允许从迎水面培厚加高。对土石坝一般要求背水面加培宜用风化料等透水料，迎水面加培宜用粘土、壤土料。 

　　2、水库防渗工程质且保障措施 

　　关于工程质量问题，土石坝主要是渗漏、滑坡和裂缝，其中滑坡和裂缝的产生，有的也与渗漏有关，所以处理土石坝质量，关键是防渗，这里主要是针对防渗提出一些常用的工程措施。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有水平防渗与垂直防渗。水平防渗有勃土铺盖结合下排开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等;垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗.冲抓套井回填薪土防渗及土工合成材料防渗等。 

　　在病险水库防渗加固中，有的是坝基需要防渗加固，有的是坝基和坝体都需要防渗加固。在采取工程措施时，多采取垂直防渗措施。这是因为采取这一措施，一般不需要放空水库。反之，如果采取水平防渗措施，则必须放空水库，才能彻底进行。而水库长期蓄水后，总会有些淤积，给水平防渗处理带来一定的困难;在保持坝基渗透稳定和截渗方面，水平防渗也不如垂直防渗彻底。同时，在我国北方地区，水资源紧缺，放空水库一般要慎重。 

　　2.1垂直防渗措施 

　　以混凝土防渗墙为例。混凝土防渗墙的主要优点可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基及水文和工程地质条件。如处理坝体、坝基整体防渗，可从坝顶建造防渗墙，直达基岩，墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌人新鲜岩层或弱风化基岩内一定深度。如仅处理坝基防渗，其防渗墙上部应与坝体的防渗体相连接，并深入一定的深度。在处理中只要严格控制质量，是可以达到彻底截断渗透水流的目的。这是病险水库防渗加固常用的一项措施。 

　　在混凝土防渗墙施工中，必须确保施工质量，尤其应注意两槽孔混凝土墙间连接问题，是保证防渗的关键，在连接部位，从孔口到孔底的任一高度连接的墙厚必须达到设计厚度，而且混凝土墙间必须连接紧密，不能有夹泥层，以防渗透破坏。例如，某水库的土石坝为勃土斜墙砂砾石坝，坝基砂卵石层深48m，采用混凝土防渗墙，在施工中，由于质量控制不严，槽孔两墙接头夹泥皮较厚，有的被渗流冲蚀流失，造成漏水，坝面塌坑，后在接缝处钻孔，浇筑混凝土堵塞了缝隙，水库才能正常运行。 

　　2. 2水平防渗措施 

　　水平防渗分水平铺盖与排水减压设施。 

　　①水平铺盖加固 

　　加固水平防渗铺盖，必须检查地区和坝址工程和水文地质状况，这是做好防渗加固的先决条件。通过勘察，了解坝基砂砾石平面和空间的分布情况、层次性质和分布规律以及地下水动态特性和渗透途径等，以便针对不同的具体条件，可能发生的问题、性质和程度，以及已成的铺盖情况，确定加固铺盖的具体尺寸、范围，铺盖层下是否需要增设反滤层，是否有软弱基础需要处理。同时，还要调查加固铺盖土料的料源、数量、级配、最大干容重、最优含水量、渗透系数和允许坡降等。 

　　在加固水平铺盖时，根据补做的详细勘探试验资料，做出覆盖冲积层的地质剖面图，进一步查明各层颗粒级配、渗透系数和允许渗透坡降等。一般来说，应满足的条件是:①铺盖下卧冲积层内渗透坡降，不能超过冲积层土沙的允许渗透坡降，达到地基渗透稳定;②通过铺盖的渗透坡降不能超过铺盖土的允许坡降，达到铺盖填土渗透稳定;③下游渗流出逸处的剩余水头，不至于产生渗透破坏，达到渗流出口渗透稳定;④渗流量小于允许损失量.达到渗流损失量最小。这四条中，以第一条最为重要。为了满足上述四条的要求，正确的加固设计，主要是确定补强的长度、厚度、密实性及渗透性。铺盖长度应保持一定的水平渗径，防止接触冲刷及内部管涌，并结合下游排水减压设施，使出逸坡降小于允许值。铺盖有效长度是指增加铺盖长度，虽然可以减少自铺盖前端进入坝基的渗流量，但通过铺盖本身渗人坝基的渗流量却相应地增大，在达到有效长度后，再增加长度就不再减少渗流量。铺盖有效长度是随铺盖不透水性增加而减小，随铺盖厚度、坝基深度、坝基渗透性及水头的增加而增长。均质坝底为不透水轮廓，铺盖长度可适当减短。对地质层次复杂的，最好根据电拟试验来确定。铺盖厚度与密度应满足铺盖本身的渗透稳定的要求，而不至于被水头渗透力穿破。一般采用碾压施工时，铺盖前端厚度为0.5～1.0m，末端与坝体接合处厚度为1/6～1/10水头，均质坝体可稍薄些。如土料透水性较大，密实度较低，还应加厚。铺盖透水愈小，厚度愈大，防渗作用愈好。一般应是地基的几百分之一，甚至上千分之一。铺盖加固应严格控制质量，特别是接触部位，更要保证质量。铺盖与地基接触处，如地基透水性大、级配差的砂砾石层，则应加铺反滤层.以免水库蓄水后，加固的铺盖，重复发生裂缝、塌坑等。在加固铺盖时，应采用碾压法施工。在特殊情况下，如不能放空水库时，也可利用水中倒土、深水抛土、冰上凿孔抛土及人工放淤等方法，但只能作为加固的辅助手段。 

　　②排水减压设施加固 

　　排水减压设施一般采用导渗沟、减压井及水平盖重压渗等设施。对导渗沟的加固，应根据设计要求，严格掌握层间关系，防止导水沟淤堵。 

　　一旦发生淤堵情况或局部破坏，应及时清除和翻修。导渗沟的断面应满足正常排除渗水的要求，不足者，予以扩大。导渗沟还应有一定的纵坡和排水出路，如发现有积水，应及时加以整修，使渗透水能够及时地排除。对减压井的加固，主要是解决井内淤塞，起不到减压作用的问题，应及时冲水清理，但不要破坏井壁反滤层，以免失去反滤作用。还要防止人为地向井内投小块石，如已发现，及时设法清除，并加强井口保护，以防再次发生。对水平压渗盖重设施的加固，如发现反滤层失效或压渗厚度不够.就及时翻修，满足设计厚度。 

　　3、关于水库除险加固设计的分析 

　　3.1参照相关规范进行设计 

　　水库的除险加固设计一方面要确保排除隐患，另一方面也要确保经济合理，设计者应参照相关规范进行设计。 

　　3. 2强化责任管理提高设计质量 

　　对于水库除险加固的设计项目，一般都数量大且要求完成的时间又短，而地方设计人员往往在有限的时间内同时要完成多项小型水库除险加固的设计，这样，设计者容易出现疏忽。 

　　因此，要求设计部门强化责任管理，建立合理有效的奖惩激励机制，令设计者努力减少设计失误.提高设计质量。 

　　3. 3不断加强学习教育 

　　作为工程技术人员，必须坚持自觉学习，不断更新知识，跟上时代发展的步伐。组织培训，让水库除险加固的设计人员了解水库除险加固工程建设的指导思想，深刻领会相关规范的具体要求，掌握技术发展方向，推广应用新技术。设计部门应对设计人员进行职业道德教育。水库除险加固工程项目一方面是使用省级补助资金，另一方面又关系到人民的生命财产安全，强调要把有限的资金用到最需要的地方，是每位设计者的神圣职责，要求每位设计者都不要在自己所设计的项目中出现大的差错。 

　　4、结束语 

　　本工程采用了多种堤坝防渗技术对大坝进行防渗处理，取得了理想的效果。工程通过了某水务局组织的单位工程验收，验收结论为优良。水库防渗加固后，经过高水位蓄水运行的考验证明，防渗效果比预期的好。原大坝背后坡大面积湿润和左坝肩集中渗漏现象已经消失，坝体浸润线明显降低，渗漏量明显减少。大坝经过防渗处理后呈稳定状态，满足水库安全运行的要求，说明高喷灌浆、劈裂灌浆、帷幕灌浆的堤坝防渗技术在本工程的综合应用取得了成功。