探讨水利水电枢纽工程中的防渗技术

摘要：文章针对小型水利水电枢纽工程中最主要的防渗问题，介绍了常用的防渗墙和灌浆的处置技术，藉此与同行探讨。

关键词：水利工程施工技术防渗

Abstract: the article aims at the small hydropower project engineering of the main problems of seepage control, and introduces some common diaphragm wall and grouting of the disposal technology, through the discussion with counterparts.

Keywords: water conservancy project construction technology seepage control

中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：

我国的小型水利水电枢纽工程为数众多，它们分布广，坝型多样，发挥着防洪减灾的重要作用同时为农业灌溉生产和人民生活用水以及工用水提供水源。然而由于它们多属于特殊历史时期的产物。而目经过多年的运其中许多工程者同程度存在一些病险问题属于水利行业的重点关注对象。这些工程的主要病险有：(1)防洪标准偏低．达不到现行有关规范标准要求。(2)坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。(3)工程建筑物老化失修。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运，不能充分发挥其效益，而目还严重威肋到下游人民生命财产的安全．因此急需进除险加固处理。

病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题，有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况，应采取不同的处理方法。常用的是防渗墙和灌浆。

防渗墙类型及其特点：防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。本文主要谈及多头深层搅拌防渗墙及灌浆技术。

1多头深层搅拌防渗墙技术

深层搅拌工法主要用于对软弱地基的改良，以提高地基的承载力。近年来，又将该法改进推广应用于一般性的防渗工程，或用于城市钢筋混凝土防洪墙的基础及堤坝防渗中。

该工法适用的土层以黏土、粉质黏土、密度中等以下的砂层，不适用于大砂砾石层，施工不受地下水位的影响，多头深层搅拌防渗墙技术是在单头和双头基础上发展起来的一项堤坝防渗技术，该方法是用双动力多头深层搅拌桩机，通过主机的双驱动力装置，带动主机上的多个并列的钻杆转动，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到设计深度，然后提升搅拌至孔口，在上述下钻提升过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体中，在钻进和提升的同时，水泥浆和原土充分拌和。桩机横移就位调平，多次重复上述过程形成一道防渗墙，墙体连接方式根据要求的墙厚选定不同的钻头和搭接方式。

1.1成墙工艺流程

(1)按设计图纸测量放线，确定连续墙的轴线。

(2)对将要施工的连续墙段开挖导流沟，导流沟宽约O.8m，深1m。在挖导流沟的过程中，遇到地下障碍物须及时清除。

(3)确定机械行走的作业路面的承载力，然后作出相应的处理。

(4)设置钻孔标志，确定每一钻的位置。并用平面几何方法确定每次移位桩机底盘的平面位置。如图1。

(5)移动主机至设计钻孔位置，并把桩机调正、水平，对准孔位。

(6)搅拌站喷浆，钻头触地，开动钻机，钻进过程中要保证孔口有翻滚的水泥浆。

(7)钻头到达桩底高程后做提钻搅拌，也必须保证孔口有翻滚的水泥浆。

(8)桩机横移就位调平，然后重复上述过程。

图1 移位示意图

图2 多头深层搅拌防渗墙施工工艺流程图

1.2 施工技术要求

交通：进出场道路及桥梁应能通过10t卡车。

施工场地：施工场地平整，堤顶宽度不小于4m，场地内地下无大块石、树根、地下管线等，空中建筑物和高压线横跨施工场地时，距地面不小于20m(相对于18m的多头桩机)。

固化剂：主剂一般采用325#、425#普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥掺入量(占天然土重的百分比)一般为8%～15%。

水灰比：可根据地质报告反映的土层性质，土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量及室内试验数据初步确定，然后再根据现场施工情况修正，一般来说水灰比为O.5～2.0。

钻头直径：根据桩深、墙厚及垂直度的要求，可选￠220～632mm。

搭接：设计要求的桩与桩之间搭接长度应不小于50mm，随墙深增加而应增加搭接长度。

垂直度：施工前应使桩机水平，使钻杆保持垂直，垂直度误差不大于1/300。

桩间接头处理：对于要求搭接的桩孔，桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长(如停电等)与后续桩无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。

1.3 技术指标要求

(1)单轴抗压强度大于1.0MPa；

(2)渗透系数k小于5×10-7cm/s；

(3)渗透破坏比降：大于60。

1.4 施工质量保证措施

(1)保证成墙垂直双动力多头深层搅拌桩机在施工前必须用经纬仪校正机身的水平和塔架的垂直，使塔架垂直度控制在1‰内。

为了确保钻进过程中塔架和钻杆的垂直度，桩机设有偏斜自动报警系统。钻机在调平及施钻过程中如果偏斜超过2‰，则报警系统自动报警，施工人员可以及时调整。

(2)保证墙体有效搭接厚度增大钻头直径，确保有效墙体厚度。

孔位放线必须准确，桩机钻头对位也必须准确，通过平面几何对位确保钻孔偏位误差在3cm内。

(3)保证墙体结石体质量采用三个并列的挤压泵，确保浆液正常有效输送。

配备喷浆记录仪，自动记录打印，减少人为影响。

当地层有缺陷，喷浆压力衰减较大或孔口不返浆时，需通过或停止提升、静压回灌，或者增大泵的排量来解决。

2灌浆类型及其特点

土石坝坝体坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆，坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。

2．1土坝坝体劈裂灌浆

土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层，提高坝体的防渗能力。同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重分布，提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆，是在可能有裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群；而对坝体施工质量差，甚至出现上下游贯通的横缝，一般应做全线的劈裂灌浆。

2．2高压喷射灌浆

高压喷射灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构，使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成壁状固结体而起防渗作用。

根据被灌地层结构和防渗要求不同，又分为定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆防渗处理的优点是：设备简单，施工简便，工效高，料源广，造价低，与坝体以及坝基基岩帷幕灌浆在基岩面自然结合，搭接部位防渗效果好。缺点是：控制不好易在较大 (＞200mm)颗粒背后形成漏喷现象。

2．3坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆

卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌浆，不同于在岩石中灌浆，在卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌溉、打管灌溉的方法。又因不能有效的对浆液的填充范围进行控制，为达到相对较高的防渗标准，常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟，目前采用较少，一般用于当灌浆作为补充勘探的手段，同时兼顾防渗处理时，可以更加准确地针对发生集中渗漏的地点，通过少量的灌浆使问题得到解决的情况下。

3结论

综上所述，小型水利水电枢纽工程除险加固，可以采用多种方法，针对小型水利水电枢纽工程除险加固的特点，高压喷射灌浆技术具有开挖量小，占地少，设备简单，施工简便，工效高，料源广，造价低，对临近建筑物影响小的优点，更为适用。