谈土石坝病险水库除险加固垂直防渗措施

2022-11-30

1 混凝土防渗墙

使用专用机具 (乌卡斯钻机) , 在已建成的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔, 以泥浆固壁。并利用高压泵将泥浆压入孔底, 携带岩渣, 再从孔底回流到地面, 然后采用直升导管, 向槽孔内浇筑混凝土, 形成连续的混凝土墙, 起到防渗目的。这种防渗墙4可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件。墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接, 墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度, 在施工中只要严格控制施工质量, 是可以达到彻底截断渗透水流的。我国于1 9 5 8年首先在山东省月子口 (现名崂山) 水库 (中型) 试验成功, 随后相继在密云白河主坝、毛家村坝、铜街子、碧口、澄碧河、洪潮江、柘林和小浪底等坝使用, 最深已达8 0 m, 已建成4 0多座坝基混凝土防渗墙和1 0多座穿过坝体并直达基岩的混凝土防渗墙, 都获得了成功。

2 高压喷射灌浆防渗

按设计布孔, 利用钻机钻孔, 将喷射管置于孔内 (内含水管、水泥管和风管) , 由喷射出的高压射流冲切破坏土体, 同时随喷射射流导入水泥浆液与被冲切土体掺搅, 喷嘴上提, 浆液凝固, 在地基中与地基结合成紧密的凝结体, 起到防渗作用。2 0世纪70年代, 由日本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, 用于险库基防渗, 取得了较好的效果, 迅速得到了推广。现研究出井口传动由液压代替机械, 性能机动可调, 喷射设备由原来三管同轴改为独立的三管输送装置, 减少了事故发生, 喷嘴设备改造与原喷嘴相比, 在具有同等喷射流量的情况下, 其高压泵压力可降低2 5%左右。

3 劈裂灌浆防渗

2 0世纪7 0年代末, 山东省水利科学研究所研究人员大胆试验, 在过去重力灌浆的基础上, 在土坝中采取劈裂灌浆, 使用一定压力, 将坝体沿轴线小主应力面劈开, 灌注泥浆, 并使浆坝互压, 最后形成10cm~50cm厚的连续泥墙, 可以起到防渗目的。同时, 5泥浆使坝体湿化, 提高坝体的密实度。这项技术不仅起到防渗作用, 也加固了坝体。它的优点, 可以就地取材, 施工简便, 投资省, 工效高, 较快地得到推广。

4 倒挂井防渗墙

在土石坝均质坝和心墙坝的防渗体中用人工开挖井孔。先在顶井口浇筑锁口梁, 以固定井口位置, 然后由上向下逐段开挖, 逐段浇筑混凝土圈。2 0世纪7 0年代中期, 河北省在大搞农田基本建设中, 开创起来的, 截断地下潜流进行农田灌溉。在此基础上, 引用到险坝的防渗处理, 它的优点是:单井施工, 土拱作用, 土压力小, 施工安全度高。同时, 单井工程量小, 相应设备易解决。缺点是:由于防渗墙接缝多, 副井开挖后, 浇筑圈墙时, 要凿除主井接触部位混凝土, 施工困难, 影响进度, 也不易保证质量。实践证明, 人工开挖, 技术简单, 不需要大型机械设备和专业施工力量, 造价比较低, 基础处理彻底, 不留隐患, 一般井深也不应大于5 0 m。

5 冲抓套井粘土回填防渗墙

利用冲抓式打井机具, 在土坝或堤防渗漏范围内造孔, 用粘性土料分层回填夯实, 形成一个连续的粘土防渗墙。同时, 在回填夯击时, 对井壁土层挤压, 使其井孔周围土体密实, 提高坝体质量, 从而达到防渗加固的目的。2 0世纪7 0年代初, 由浙江省温岭县在处理险坝中首创, 至今已有几百座水库和堤防采用此法处理渗漏。近年来, 不断得到完善和发展, 逐步推广到江西、湖南、四川等1 0多个省采用这项防渗措施。实践证明, 它具有机械设备简单, 施工方便, 工艺易掌握, 工程量小, 工效高, 造价低, 防渗效果好等优点, 在中小型水库使用较多。但该项措施, 仅适用于坝体渗漏处理, 孔深一般不超过2 5 m, 如超过易发生偏斜。回填土的搭接厚度达不到设计要求。对处理坝基渗漏, 很难解决砂砾石和破碎岩石的清除, 尤其在水下更难以施工, 在雨季施工有一定的困难。

6 土工合成材料防渗

土工合成材料从水力特性可分为不透水的土工膜或土工复合膜和透水的土工织物。前者可以代替防渗体, 起到截渗隔水作用, 后者可以代替砂砾石反滤料, 起到排水和反滤作用。它的重量轻, 运输量小, 铺设方便, 重叠部位可以粘接或焊接, 比粘土防渗和砂砾石料排渗节省造价, 缩短工期, 容易保证施工质量。近年来, 由于材料品种不断更新, 应用领域逐渐扩大, 施工工艺越来越先进, 已从低坝向高坝发展。20世纪80年代中期, 我国先后在云南省李家菁和福建省犁壁桥水库应用, 均采用土工膜代替粘土心墙和斜墙, 李家菁土坝还采用土工织物代替坝下游反滤料体。土工膜与坝基、岸坡的连接。沿迎水坝面与坝基、岸坡接触边线开挖梯形固埋沟槽, 然后埋入土工膜, 用粘土回填。土工膜与坝内输水涵管连接, 一般在涵管与土坝迎水坡相接段, 增加一个混凝土制成的截水环, 其迎水坡面是倾斜的, 平行于土坝的迎水坡, 将土工膜用沥青粘在斜面上, 然后回填保护层土料。土工膜与坝基、岸坡、涵洞的连接以及土工膜本身的接缝处理是整体防渗效果的关键, 应精心施工, 严格检查, 确保质量。

7 射水造孔浇筑混凝土防渗墙

砂质、软土地基建造地下混凝土防渗墙, 利用高速射流建造槽孔, 以代替过去用乌卡斯钻机造孔, 具有速度快、设备简单、造价低等优点。具体施工方法是:利用高压水泵及成型器中射流的冲击力破坏土层结构, 水土混合回流泥沙溢出地面。同时利用卷扬机操纵成型器不断上下冲动, 进一步破坏土层, 切割修整孔壁, 造成有规格的槽孔, 且用一定浓度的泥浆固壁, 随后采用常规的水下混凝土浇筑, 建成混凝土或钢筋混凝土防渗墙。槽孔施工要注意的问题: (1) 槽孔孔壁的垂直精度的控制, 目的是要求相邻两个槽孔单墙之间的接头达到结合严密, 不能产生较大偏差, 以免形成漏水通道。施工中控制在1/300~1/500, 通过对已建墙体的开挖检查, 槽孔混凝土表面垂直度的偏差一般均小于设计要求的1/3 0 0, 是合乎要求的; (2) 单槽孔墙的接头, 一般采用平接。在建造二期槽孔的同时, 要将一期已浇好的混凝土墙两端表面用射水清理和钢丝刷刷洗, 以便与二期混凝土结合严密, 达到防渗的效果。这项防渗措施, 仅能用于均质土沙地基, 不能应用于砂砾石或砂卵石层地基, 应用范围有一定的局限性。

摘要：土石坝的工程质量问题, 主要是渗漏、滑坡和裂缝。土石坝的渗漏、滑坡和裂缝问题中, 滑坡和裂缝的产生, 有的也与渗漏有关, 所以提高土石坝质量, 关键是防渗。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。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、冲抓套井回填粘土防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和薄混凝土防渗墙等。

关键词：册田水库,除险加固,渗漏,稳定