小型水库土石坝的防渗技术探析

摘要：文章介绍了水库土坝渗漏的类型与原因及一些常用的防渗技术措施，为小型水库除险加固工程提供参考。

关键词：小型水库；土石坝；防渗

Abstract: the article introduces the main reservoir of the leakage of some commonly used types and reasons and the seepage control technical measures, for small reservoir reinforcement engineering problems to provide the reference.

Keywords: small reservoirs; Earth dam; Seepage control

中图分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：

据土石坝失事资料分析，由于防洪标准低，出现超标准洪水垮坝的占51.5%。由于设计不合理、施工质量差垮坝的占38.5%，其表现为坝体裂缝，出现渗透破坏，坝体滑坡，坝基渗透、管涌等、超标准洪水垮坝率比较高，追究其原因是大规模兴建水库的初期，一些中小型水库缺少水文资料，设计洪水标准不准确，溢洪道泄洪标准低。若水库发生垮坝事故，则必然会造成严重的人员伤亡及经济损失。本文结合多年工作经验谈谈小型水库土石坝的常用的防渗技术措施。

1小型水库土坝渗漏的类型与原因分析

土坝渗漏的类型主要有：坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏。就其原因分析：

1.1坝体渗漏主要原因

一是筑坝土料差，如含有杂质，透水性大等，施工时碾压不密实；二是坝身单簿导致渗径过短；三是坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；四是坝下原封堵漏洞漏水；五是白蚁在坝体内筑巢产生危害。

1.2坝基渗漏主要原因

清基不彻底或根本未清基，水库建成后，不久便漏水。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。

1.3绕坝渗漏主要原因

坝端两岸地质条件差，两岸岩体破碎，节理发育、透水性大。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。多数放水设施设于坝体内部，为无压涵管，沿管壁截流止水未做好。

2常用的防渗技术措施

2.1混凝土防渗墙

混凝上防渗墙早在20世纪50年代初意大利和法国即开始使用，随后各国相继引进和推广，我国也开始对混凝土防渗墙的研究和试用。50年多来，国内外都有飞速发展，在应用范围和墙体材料种类方面有了新的进展。该技术发展较早，且技术成熟，在我国病险水库的加固中都获得了广泛而成功的应用。防渗墙防渗主要采用防渗性能良好的普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土等材料，具有连续、可靠、防渗效果好等特点，应用于较浅的深厚覆盖层，可靠、经济，是垂直防渗的首选，尤其深度在50m以内墙体厚度一般为0.6m～1.0m。与其它防渗措施相比，混凝土防渗墙耐久性较好，防渗效率较高。

2.2套井充抓回填防渗墙技术

套井冲抓回填防渗墙的原理是：利用充抓式打井机(此种机械设备简单)，在坝渗漏的范围内原防渗体中钻孔，然后用粘土分层回填(层厚25～30厘米)，由钻机的动力和卷扬设备带动夯锤加以夯实，形成一道连续垂直的截水墙，截断坝身或坝基的渗流，消灭水头，达到防渗之目的。它具有防渗效果好，对原坝体有增实作用，施工简单，工效高，投资少，能直观隐患等优点。因此认为：套井充抓回抓防渗处理土坝坝体及坝基渗漏效果显著，应予以肯定，尤其适合于处理坝高均在15米以下的均质土坝及心墙坝的坝体渗漏，而对于坝高15米以上的土坝渗漏，因施工难度大，处理效果难以保证，应谨慎使用。

在确定处理方案时，要做到细致的分析研究与论证工作，要多方面调查了解工程的存在隐患，当地粘土场储存量情况，要充分考虑施工中可能出现的问题，有必要可先打1—3个试验井，以检查原坝体各方面的情况，以利工程的施工，如发现坝体非常不密实，塌壁现象异常严重时，则要慎重对待，考虑改用其它处理措施。

冲抓施工前，库水位应尽早降低，一旦方案确定并审批立项，在灌溉期过后，立即排放库水，腾空库容，以利坝内水分的充分析出，防止或减少施工中可能出现的塌壁现象，减少施工难度，以保证回填质量，达到预期处理的目的。

对由于白蚁而造成的土坝渗漏的可采取冲抓回填毒土防渗墙的，在原坝体中形成一道连续的毒土防渗墙，起到阻断横穿坝体的白蚁通道及防渗之双重目的。

2.3帷幕灌浆

对于局部渗漏或防渗标准要求不高时，主要采用帷幕灌浆的防渗方法。帷幕灌浆防渗技术施工设备简单，工艺成熟，地层适应性广，但连续性相对较差，形成防渗体的防渗性能也相对较差。因此，采用合适的灌浆工艺和材料，是帷幕灌浆技术的关键。

根据浆液的作用机理，灌浆可分为四类:充填灌浆、压密灌浆、劈裂灌浆、渗透灌浆。

混凝土坝岩基帷幕灌浆都在两岸坝肩平洞和坝体内廊道中进行。土石坝岩基帷幕灌浆，有的先在岩基顶面进行，然后填筑坝体；有的在坝体内或坝基内的廊道中进行，其优点是与坝体填筑互不干扰，竣工后可监测帷幕运行情况，并可对帷幕补灌。帷幕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。灌浆方法均采用全孔分段灌浆法。灌浆压力是指装在孔口处压力表指示的压力值。岩石帷幕灌浆压力，表层不宜小于1～1.5倍水头，底部宜为2～3倍水头。砂砾石层帷幕灌浆压力尽可能大些，以不引起地面抬动或虽有抬动但不超过允许值为限。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。当地基透水性较大，灌入浆量很多时，为限制浆液扩散范围，可采用由低到高的分级升压法。

2.4水平铺盖防渗措施

水平铺盖防渗，必须勘察了解大坝工程水文地质状况，这是做好防渗加固的首要条件。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情况，可能发生的问题、性质和程度，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一般采用铺盖长度为5～8倍水头，对水头较大、砂砾石层较深时，采用8～10倍水头均质坝底为不透水轮廓，铺盖长度可适当减短。水平铺盖主要是针对坝基防渗，防渗效果相对较差。

2.5高压喷射灌浆防渗措施

20世纪70年代末，我国由日木引进高压旋喷灌浆法，80年代初由山东省水科所研究试验将旋喷改为定向喷射灌浆，用于险库坝基防渗，取得了较好的效果，并迅速得到推广。

(1)高压旋喷形成防渗墙具有工期短、投资省，施工场地要求低，质量易控制的优势。先期造孔采用工程钻机，搬运方便，简便宜行，喷头在孔内运行，操作控制较为方便，一般场地宽度达7m即可满足施工要求。特别是对水库除险加固工程的坝基处理优势明显，可在坝体内或坝基内的任何部位实施防渗。

(2)具有对坝基和坝体起到同时防渗加固的双重功效。在造孔的过程中，采用泥浆护壁，孔周围若有空隙，泥浆可对空隙进行回灌。在完成基础防渗的同时，对坝体心墙软弱部位具有充填、加密作用，将会提高心墙防渗体的整体强度和防渗性能。

(3)高喷可适用于多种地层，特别是对漂卵石地层，可通过调整浆液压力和高喷管提升、旋转速度来控制防渗墙的成墙厚度，达到设计要求。

2.6排渗减压措施

大坝下游坝脚设置排渗减压设施可以达到三个目的:①避免坝趾下游沼泽化;②避免坝趾下游发生管涌或流土;③降低坝体浸润线，增加坝体稳定。

采用水平铺盖防渗时，下游坝脚往往配合排渗减压措施。排渗减压设施主要是做好大坝背水坡反滤坝，清除反滤坝后的淤堵，结合开挖穿入透水层一定深度的排渗沟或设置减压井，以利渗水排出。一旦反滤坝后、排渗沟或减压井发生淤堵情况，应及时清除，使渗水能够及时地排出。

3结束语

病险水库的存在，严重威胁着广大人民群众的生命财产安全，制约着水库效益的充分发挥。所以搞好病险水库除险加固，解决渗漏问题，确保水库安全，充分发挥兴利和防洪效益。

参考文献：

[1]《碾压式土石坝施工规范》DT/T5129-2001中国水电出版社2001

[2]《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001中国水利水电出版社2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。