土石坝防渗处理

摘要：加强土石坝防渗处理的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对土石坝防渗处理进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：病险；土石坝；防渗处理

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

鉴于土石坝设计中对渗透破坏的考虑,应采取一定的工程措施,减小因渗透造成的对土石坝的危害。 一、冲抓套井回填法 在坝顶沿轴线位置用冲抓机造孔，然后用粘土分层回填锤夯，形成新的防渗心墙，称为冲抓套井回填法。这种方法适宜于坝高小于28m的均质土坝和心墙土坝坝体防渗，是一种施工难度小、工效高的好方法。

1.设计 冲抓套井回填粘土防渗墙设计主要包括：钻孔布置、孔深、孔距、排数、排距渗流稳定计算及计算指标的确定。布孔一般沿坝轴线位置，孔深一般到基岩截止。对于多次加高，坝体结合部位漏水的坝体可以只深入下层坝体2m左右。孔距与排距，以直径1.1m的冲抓机为例，当采用1排孔时，最优角R＝45°，孔距d＝0.78m，墙厚T＝0.78m；采用两排孔时，最优角R＝38°57′07″，孔距d＝0.86m，排距l＝0.9m，墙厚T＝1.59m；采用3排孔时，最优角R＝30°，孔距d＝0.95 m，排距l＝0.825m，墙厚T＝2.1m。排数的确定根据孔距和基础接触部位的渗流稳定条件来定。 防渗墙的水力梯度必须小于允许的水力梯度，即i＝H/T＜[i]＝6～8（重粘土）。 式中，i－防渗墙承担的水力梯度，H－防渗墙承担的最大水头，T－防渗墙的实际厚度。

2.施工 冲抓套井回填处理土坝不宜水下施工，施工前应将库水位降至处理高程以下。工序为先第1排孔，然后第3排，最后第2排，每排分两序施工，先主井，后套井；钻孔过程中如遇坝体埋石，应下井清除，以免冲坏钻头，当冲抓钻接近基岩时，不宜强力冲击，一般应控制落距0.5m。回填时应防止冻土、耕作表土、树根、杂质等进坝，土料的含水量要控制在19%~25%左右，填料厚度为0.25m左右，要厚薄均匀。施工中要抽样试验，以保证质量。 二、灌浆法 通过钻孔或埋入的孔管，向地基或构筑物中的孔隙灌入1种或几种浆液，形成具有一定强度和阻水性能的防渗体，称为灌浆法。用于病险土石坝的防渗处理主要分帷幕灌浆、劈裂灌浆和回填灌浆。帷幕灌浆是在坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕，帷幕顶部与坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透，适用于坝基及浆砌石坝体防渗。劈裂灌浆是利用冲击钻造孔，在294~490 KPa的压力下全孔灌浆，使浆液沿大坝最小主应力线方向劈裂坝体，直至浆液漕满劈裂面，撤除压力，大坝发生回降压缩浆液在坝体中逐渐排水固结，形成新的防渗体，对土坝坝体防渗效果较好。回填灌浆主要用于涵洞等构筑物防渗。

1.设计 灌浆设计主要包括钻孔平面布置、孔深、灌浆压力、灌浆材料。布孔一般沿坝轴线布置1～3排钻孔，分三序孔，Ⅰ序孔10m或12m，Ⅱ序孔5m或6m，Ⅲ序孔3m或2.5m；帷幕灌浆钻孔深度一般深入到坝基岩微透水带（q＜5Lu），岩石表层灌浆压力不宜小于1～1.5倍水头，底部宜为2～3倍水头，页岩与泥质灰岩中，因岩溶不发育，浆液不会向远处无用的扩散，灌浆压力值可以适当加大，既可以使浆液充分扩散，又可以使强风化的松散岩层挤密加固。坝身灌浆材料用粘土浆或水泥浆，坝基结合面2～3m灌水泥粘土浆，大坝基础多灌水泥浆，一般采用普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于32.5R。

2.施工 病险土石坝岩基灌浆的钻孔灌浆按设计排定的顺序逐渐加密。两排孔或多排孔帷幕，大都先钻灌下游排，再钻灌上游排，最后钻灌中间排。同一排孔多按 3个次序钻灌。灌浆方法采用全孔一次或分段灌浆法。对灌浆压力和注浆率的掌握原则是：当地层吃浆量很大，应控制注浆率不能太快；当地层吃桨量较小，应尽快将压力值升到规定值，不能长时间在低压下灌浆。一般情况，灌浆孔下部比上部的压力大，后序孔比前序孔压力大，中排孔比边排孔压力大，以保证幕体灌注密实。灌浆开始后，一般采用一次升压法，即将压力尽快升到设计压力值。

三、混凝土防渗墙 混凝土防渗墙指在地面进行连续造孔施工，在松散透水地基中以泥浆固壁，开凿成槽形孔或连桩柱孔，再用直升导管法回填混凝土等材料，筑成具有防渗能力的地下连续墙体。它既是大坝、围堰等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一，也可用作已建病险土石坝的加固、防渗处理。

1.设计 依据地基的工程地质与水文条件，结合大坝结构的要求，确定墙轴线位置，选用墙体材料，初步选定墙厚；然后进行渗流及结构应力计算，确定墙底嵌入基岩或相对不透水层的深度及墙体材料物理力学指标，最终确定墙厚和墙体与防渗体连接的细部设计。防渗效率常用2种方法估算：①建墙后渗流量减少值与同水头下无墙时渗流量的百分比值；②渗流通过防渗墙后的水头损失与全水头的百分比值。质量优良的防渗墙的防渗效率用上述2种方法估算结果分别可达95％与90％。常用的墙体材料有混凝土（钢筋混凝土）、塑性混凝土、固化灰浆等，水泥标号不低于32.5R。

2.施工 主要工序为造孔、清孔换浆、终孔与清孔验收、浇筑泥浆下混凝土、处理与坝内防渗体的连接、全墙质量检查与验收。造孔使用冲击式、回转式、钻铣式钻机或液压抓斗、刮斗等，基岩部分的钻进一般由重锤完成。钻抓法成槽机造孔可以在坚硬的土壤与沙砾石中成孔，能挖出较大的块石，比较适合南方使用。泥浆具有固壁、悬浮土渣和携带钻渣、冷却和钻头的作用，直接影响造孔的进度、质量与安全，因此应选用粘粒含量＞50％，含砂量＜5％优质粘土制成泥浆。清孔换浆是将孔内含有大量砂粒与岩屑的泥浆更换成质量合格的泥浆，还要把孔两端已浇混凝土表面附着的岩屑和泥皮刷洗干净，以保证墙体混凝土、相邻两墙段的竖直接缝、墙底与基岩接触带的质量。清孔换浆常用的机具有压缩空气吸泥器、砂石泵、钢丝刷子钻头等。防渗墙混凝土要求具有适当的强度、较高的抗渗标号、较低的弹性模量，因此混凝土拌和料也要有良好的和易性与较高的坍落度，坍落度应控制在18～22cm，扩散度应控制在35～40cm。采用直升导管法在泥浆内浇筑混凝土能有效地将泥浆与混凝土隔开。在土坝坝体内浇筑防渗墙混凝土时应连续进行，导管埋深1～6m，要防止导管提出混凝土面，造成断墙事故；孔内混凝土面的上升速度不应小于2m/h，浇筑速度越快对浇筑质量越有利，过低会引发坝体开裂等重大质量事故。不论采用何种墙型，相邻墙段之间或桩柱之间的连接工艺都是防渗墙施工技术中的难点，接头孔施工、套打一钻、双反弧、接头管和拉管成孔法，一般使用接头管法，拔管成孔的关键是正确选择并适当控制混凝土的脱管期，一般为5～8h，必须通过试验确定。

四、结语 对土石坝的渗漏处理方法很多，本文仅介绍了在工程中常用的几种。我们在选择防渗处理方案时，应从工程实际情况出发，按照各种不同的防渗结构的适应条件来选用，从原材料、工期、施工条件、技术水平、经济效益等多方面进行比较，选择合适的处理方案，使土石坝的渗漏问题迅速得到处理，延长水库的使用寿命,更好的为人民造福,促进经济的可持续发展。

参考文献：

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