浅谈水库工程中的防渗漏处理技术.doc

浅谈水库工程中的防渗漏处理技术
贵州省德江县潮砥镇水务站 陈亚云 邮编 565206
摘要：水利工程与民生息息相关，其重要性不言而喻。并且水库工程一般是国家出资修建的关系到国际民生的重点建设工程。水库的渗漏问题与水库工程本身的质量直接挂钩，是我们在从事水利工程施工、管理和维护过程中需要特别关注的问题。
关键词：水库工程 坝基渗漏 防渗漏技术 处理措施
一、坝基渗漏类型有孔隙性渗漏和
1、孔隙性渗漏：通过砂砾石孔隙产生的渗漏，一般呈均匀流，渗漏量的大小主要取决于土的粒度成分及其渗透系数。
2、裂隙性渗漏：通过岩石中节理裂隙产生的渗漏。当裂隙很多且互相切割时，渗流近似均匀流；当裂隙发育不均一或不规则时，渗流常呈脉状流。
3、管道式渗漏：通过石灰岩、白云岩等可溶岩中的溶洞产生的渗漏，渗漏量的大小取决于溶洞的大小和数量。这三种类型在坝基中可以在不同部位同时存在，也可以单独出现，主要取决于坝基的岩土分布和地质结构条件。
二、渗漏成因分析，造成水库堤坝渗漏的原因
1、设计上的缺陷，许多小型水利工程采取“边勘测，边设计、边施工”的方法，致使许多工程缺乏规范的图纸，即仓促上马；在设计思想上片面追求“多快好省”，并盲目照搬经验，大量采用了坝下涵管、经济管径和经济边坡而未认真考虑放水、检修、泄洪和电站扩容等需求，致使溢洪道和放水涵管尺寸偏小，坝身过于单薄或坝坡偏陡，部分水库防渗体断面偏小。少数小二型水库甚至未在坝后设置反滤措施，从而导致出逸点偏高和大面积散浸及漏水。
2、地质上的缺陷，由于受开工期限制约和其他原因，一部分小型水库及重要山塘在营建前未作充分地质勘探，部分水库由于建于溶岩或覆盖层很深的地区，施工时又未很好开挖或无法挖到新鲜基岩；发现问题后也未修筑防渗铺盖或实施帷幕灌浆，最后导致坝基渗漏和坝后沼泽化，还有些水库堤防为了减少填筑方量和节约投资，常将严重风化或节理发育破碎的部分山包，岗垅未作处理或略作处理后，即作为坝体的一部分，从而造成坝体渗漏。
3、施工上的缺陷，早期兴建的水库堤防由于缺少必要的质量监测和控制手段，致使碾压强度不够或填筑土料多杂质并有较大土块未予充分粉碎夯实，或每层填筑厚度过大。分段施工接头处又未能作有效搭接；另一种常见的通病是大坝经多次加高时，新老土结合部往往未作有效处理，从而出现结合层面上的分层现象并导致水平向渗水，大坝加高时，防渗体与坝体和两侧山坡结合部未筑嵌槽或作妥善处理，溢洪道与坝体，山体的连接部分以及导水墙等，未作有效的防渗或截渗处理；坝后排水反滤体质量差或失效，从而造成浸润线和出逸点抬高，渗水从坡面上逸出，坝下涵管未设截水环或设置过少，加上基础软硬不一，导致涵管变形折断和漏水等。
4、运行管理上的缺陷，一段时期内，一部分小二型水库和山塘长期处于无人管理的状态，致使启闭设施，涵闸．拉杆严重失修和锈蚀，结果在汛期或干旱季节无法正常启闭，从而造成无益弃水或大量漏水。
5、材料上的缺陷，早期兴建的水库，由于“三材”十分匮乏，为赶进度部分建筑物被迫采用地产。土水泥和石灰作胶结材料，由于这些涵管强度低，抗腐蚀能力差，结果留下了漏水和剥蚀的隐患，部分水库由于缺乏优质土料，甚至采用含水量及腐植质极多的水稻土、淤泥质粘土，腐质土或砂壤土作为坝体填筑材料，从而造成坝体不均匀沉陷和漏水。
6、蚊害．兽害，根据对各水库堤防的普查结果，大多数水库及堤防发生漏水、跌窝等险情后，经查明其绝大多数均为黑翅土栖白蚁危害所致。由于土栖白蚁具有广布性．隐蔽性、渐进性和再生性，从其入侵．滋生、繁衍．扩展并产生危害一般需8～9年，因而常常会彼人们忽视，如果不及时加以杀灭，挖除或采取灌浆充填和毒土处理，就有可能在持续高水位时发生漏水、跌窝和溃决。
　　三、库区渗漏的常用处理措施有紧急防渗处理和防渗治理
　　1、上堵下排是水库堤防防渗处理时必须遵循的一个基本原则。即在迎水面迅速查明漏水部位，并及时截断漏水来源，同时在背水坡渗漏部位，采用反滤导渗和压渗，以防止流土和险情进一步扩大。　 2、堤防堵漏的主要手段“临水截渗，稳定坝坡”。在迎水面离堤脚2～3m处抛石以加固堤脚，消杀水势，同时可采用土工膜、彩条布贴面截渗或用有内衬塑料薄膜的编织袋加土封堵，然后在围堰内倒土夯实并做好标识。
3、水库堤坝发生持续高水位时，由于渗透流速加大，渗透坡降变陡，如渗透坡降大干地基表面弱透水层或坝体防渗层允许的渗透坡降时，会在背水坡坝脚附近发生渗流破坏并形成管涌和流土，这时的抢护原则为“反滤导渗，控制涌水，留足渗路”，这样可使粉细砂层不再破坏，又可降低渗水压力，从而使险情得以稳定。
4、水体较深的水库特别是涵管严重漏水、启闭机又无法正常启闭的情况下，可采用双层编织袋，中间衬以旧棉絮，再用尼龙线或聚乙烯线缝缀成米字形，并在四角各系长绳，底纲上则悬吊块石作为沉子，然后在岸边和用船排l～2只将衬有棉絮的编织袋缓缓投入渗漏部位，利用负压和牵引绳索使编织袋紧贴漏水部位，再抛置土袋贴坡加固。
5、制订相应的除险加固方案，建立和健全工程的施工资料并存档，然后结合标准化水库和标准堤建设的建设标准，根据轻重缓急，分期适时进行治理。
　　四、垂直防渗技术
　　垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况。以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情，可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。
1、塑性混凝土防渗墙技术，塑性混凝土是用黏土和膨润士取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比，塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。
2、高压喷射灌浆防渗技术，高压喷射灌浆防渗技术的机理是：按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内(内含高压水水管、注浆管和风管)，由喷射出高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌，喷管上提，待浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。
　　(1)施工工序和设备，高压摆喷灌浆施工工序为：布孔、钻孔、制浆、高压灌浆、静压回灌；主要施工设备有：钻机、高喷台车、制浆机、高压水泵、空压机、灌浆泵。
　　(2)布孔与钻孔，布先导孔，沿坝体灌浆轴线方向每30米左右布置一个先导孔，利用先导孔采取芯样，可摸清各坝段坝体土质类别、地层变化、漏浆程度、基岩深度等情况；布试验孔，根据工程地质报告和先导孔钻孔情况在大坝一端按设计孔距布置试验孔，进行现场试验确定合适的孔距和灌浆参数；布灌浆孔，按现场试验确定的孔距沿防渗墙轴线布灌浆孔，先导孔可作为灌浆孔之一．钻孔可采用任意一种钻进方式。
　　(3)制浆，高压摆喷灌浆浆液为水泥浆。使用水泥为32．5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1：l～0.5：l，浆液密度为1.559g／cm3～1.81g／cm3。水泥浆采用二级搅拌，二级过滤。一级搅拌时间不少于90s，经过滤后进入二级搅拌机，边搅拌边过滤边使用，过滤筛网眼尺寸为2mm。
(4)高压灌浆，高压摆喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行，采用二序施工，先喷I序孔，后喷II序孔。注浆前先进行地面试喷。检查机械及管路情况，如水、气、浆是否畅通，各种参数是否满足设计要求，并调准喷射方向和摆动角度。
五、水平防渗技术
　　水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种，可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行，不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工，可以满足渗透稳定，但渗透量较大，坝基下游仍有一定的坡降。利用天然粘土铺盖要慎重，必须了解粘土的分布情况、厚度、干容重以及粘土下面覆盖层的厚度、粒径组成和透水性等；人工填筑粘土铺盖长度与坝前设计水头比，实践总结7～8倍，最大有超过10倍；铺盖粘土渗透系数应小于1000倍地基的渗透系数；铺盖粘土要封闭大坝两侧岸坡，避免发生绕渗；在坝基表面有较薄的弱透水层或不透水层，凡底下的透水层较浅时，宜采用排水沟截穿表层，用以控制渗流，也就是做导渗沟导渗；如果不透水层较厚，而其下透水层深厚或含水层成层显着，应该采用减压井深入下部强透层导渗；做导渗沟和减压井有困难时，可做压渗措施。
　　总之，我们必须加强检查观测，及时认真分析研究，以便查明渗透产生的原因，有针对性的加以处理。同时应相应地做好设计、施工和管理运行方面的工作，使水库的使用寿命延长，更好的为人民造福，促进经济的发展。