水库防渗处理施工技术

水库防渗处理施工技术（精选10篇）

水库防渗处理施工技术 篇1

松阳县现有中型水库2座, 小 (一) 型水库4座, 小 (二) 型水库41座, 多数都建于六七十年代, 在当时的社会背景之下, 工程建设不同程度存在着边设计、边施工、边运行的现象, 工程设计施工技术难以跟上, 而建设又采取农民工投劳集资方式, 工程质量难以得到有效的保证, 致使水库埋下了一些安全隐患。故从2003年开始松阳县陆续对各座水库进行了除险加固, 工程中水库防渗处理是除险加固的主要内容, 地下连续墙的使用是水库主要防渗措施。随着科学技术的发展, 越来越多的施工技术与技巧被开发和采纳。在进行工程施工时, 要因地制宜的选取最佳的防渗技术与施工手段, 提高水库的安全水平, 减少水库的安全隐患。

1 水库渗漏及地下连续墙概述

1.1 地下连续墙含义

地下连续墙是指在地面以下用于支承建筑物荷载、截水防渗或挡土支护而构筑的连续墙体。由于目前挖槽机械发展很快, 与之相适应的挖槽工法层出不穷, 墙体的材料已由过去以混凝土为主而向多样化发展。

1.2 水库渗漏概述

在水库渗漏是指水库的水沿着岩石孔隙、裂缝、断层、洞穴外的如流域沟低泄漏。减少辅料的水库, 渗漏有时导致盐渍化和沼泽化, 威胁水库安全。因此, 有必要采

库渗漏的原因, 就必须从水库的地质地貌等条件进行全面的调查, 并以此进行防渗控制。取有效防渗措施。

2 水库地下连续墙渗漏成因分析

不同的地质地貌会形成不同类型的水库渗漏, 要了解水

2.1 地形地貌因素

水库渗漏与地形地貌密切相关。下面的地形可能产生水库渗漏:水库处于基岩山区河谷急拐弯处, 河湾间的山脊有的地方很狭窄;水库岸边一侧山体单薄, 有邻谷且切割较深;水库位于平原地区河曲发育地段, 且河间地块比较单薄等。

2.2 岩层因素

岩层可分为透水与隔水两大类, 强透水层可以导致水库渗漏, 隔水岩层则有防渗作用。卵石层和砾石等透水性强, 孔隙大, 如果水库在拥有这些强透水层, 那就成为了水库的渗漏通道, 水库很容易发生渗漏。

2.3 地质构造与断裂因素

地质结构主要有断裂密集带、断层破碎带、背斜和向斜构造等。水库渗漏的主要通道是因有断层的存在, 特别是未胶结或胶结不完整的断层破碎带。有的断层贯通大坝整体上游和下游, 也有从库区延伸至库外低谷, 造成水库的渗漏。

3 水库地下连续墙防渗技术与措施

3.1 混凝土连续墙防渗

使用专用设备, 在建造的大坝坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔, 以泥浆固壁。然后将泥浆压入孔底, 携带岩渣。采用直升导管, 向槽孔内浇筑混凝土, 形成一个连续的混凝土墙, 这种防渗墙适应不同材料的坝体和各种复杂的水文和地质条件。严格控制施工质量, 可可以将截渗流量的目标实现。

当水库为平原水库时, 可采用连续槽法地下连续墙技术。该技术利用开槽机沿墙体轴线全断面切削剥离土体, 并反循环排渣, 连续切削前移至墙体末端, 形成连续规则的长形槽孔。在槽孔内, 使用柔性隔离体将槽孔分隔为继续开槽段和混凝土浇筑段, 开槽机在前面开槽, 后面浇筑成墙, 最后形成连续的地下混凝土墙。该方法开槽连续, 不存在施工误差所导致的墙体单元接缝裂开现象, 防渗效果更好。

3.2 高压喷射灌浆防渗

按设计排列布孔, 使用钻机钻孔, 利用高压射流冲切破坏土体, 将喷射射流导入水泥浆液与被冲切土体混合搅拌, 使浆液凝固, 与地基成紧凝结, 起到防渗作用。

不同的灌浆材料将灌浆方法分为几种, 大可分为黏土灌浆、水泥灌浆和化学灌浆等。黏土浆适合坝体和坝基封堵和截流。通过钻孔向地下灌注水泥浆或其他浆液, 填塞岩体渗流通道, 形成阻水帷幕, 达到防渗的目的。水泥灌浆适用于大流量的松散堆石体的堵塞。化学灌浆是某些化学材料配制成真溶液灌入地层或缝隙内, 使其渗透、扩散、胶凝, 增加强度, 形成低渗透, 可以防水、改善混凝土的缺陷。

3.3 倒挂井连续墙防渗

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, 然后由上至下逐段开挖后再逐段浇筑混凝土圈。具有单井施工, 土压力小, 施工安全度高, 单井工程量小, 造价低等优点。

3.4 劈裂灌浆防渗技术

对存有大量白蚁活动的均质土石坝, 在坝体应力面劈开并灌注泥浆, 浆坝互压, 起到防渗目的。同时, 在灌浆粘土中加入氯丹有毒泥浆, 截断白蚁通道, 消除白蚁危害, 彻底消除隐患。

3.5 土工合成材料防渗

土工合成材料可分为防渗土工膜或岩土复合膜和渗水土工织物。防渗土工膜可起截渗防水效果, 渗水土工织物可起排水和过滤功能。它的重量轻、体积小, 铺设方便, 重叠部分可以粘合或焊接, 节省造价, 缩短工期, 容易保证施工质量。

渗流问题是水库常见问题, 渗水成因复杂、环节众多, 而且环环相连, 只要其中有一个环节没有处理好而出现问题, 都可能产生渗水。因此, 建筑物渗水问题应引起各方面、各环节高度重视。

摘要：本文分析了水库渗流的诸多成因, 并给出了不同工况下合适的防渗施工与技术。

关键词：水利工程,防渗,探讨

参考文献

[1]王忠义, 周弘文.塑性混凝土薄墙在黄河水库除险加固工程中的应用[J].吉林水利, 2011 (01) .

[2]丛蔼森.地下连续墙的设计施工与应用[M].北京:中国水利水电出版, 2008.

[3]陈伟峰.高压喷射灌浆技术在水库坝基防渗加固中的应用探讨[J].山西建筑, 2012 (09) .

[4]庞毕辉.高压喷射灌浆法在坝基防渗处理中的应用[J].广西城镇建设, 2011 (05) .

水库防渗处理施工技术 篇2

1.衢州市乌溪江引水工程管理局；2.衢州市衢江区大洲镇水利员

摘要：首先对某水库的工程概况简要阐述，对某水库坝址所在地的地质情况做了相关分析，并根据地质分析情况和相关试验检测数据资料判断水库大坝的渗漏情况，并在几种一般处理方法中通过分析，选出二个较可行方案，最终经过技术、经济等方面综合评价，选择最优方案，并阐明方案实施的具体措施。

关键词：地质分析；防渗；混凝土防渗墙；方案比较

1、工程概况

1.1工程概况

某水库地处江山市南部，位于保安乡后坂村凉笠排自然村南面，据江山市区约53km，流域属钱塘江水系的江山港一级支流广渡溪支流某小溪上。

水库库容曲线根据2008年12月实测地形图重新量算，水库正常蓄水位359.60m，正常库容137.8万m3，设计水位360.94m，设计库容152.88万m3，校核水位361.60m，总库容160.67万m3，水库死水位336.30m，死库容3.94万m3。

1.2工程等别与建筑物级别

某水库为小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物级别为4级，消能设施、排洪渠及临时建筑物等次要建筑物级别为5级建。江山市属山地丘陵地区，且水库主、副高均大于15m、上下游水位差大于10m，建筑物洪水标准按山地、丘陵区标准确定，大坝、溢洪道、输水设施洪水标准为：50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核；消能设施、排洪渠按20年一遇洪水设计；临时建筑物按5年一遇枯水期洪水设计。

2. 大坝结构稳定分析

2.1坝体结构

某水库大坝为粘土斜墙砂壳坝，最大坝高36.5m，坝顶最低高程363.65m，坝顶最高高程364.10m，坝顶长度142m，坝顶最大宽度6.8m，坝顶平均宽度5.5m；大坝迎水坡设三级马道，上游坝坡设有干砌块石护坡，下游坝坡设有干砌卵石护坡。根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001，坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法，本次验算应用程序为河海大学工程力学研究所和黄委设计院共同编制的《土石坝稳定分析系统HH-Slope R1.3》，并用满足力和力矩平衡的摩根斯顿-普瑞斯（Morgenstern-Price）法计算。

坝体材料参数按地质勘察成果分两层分别取用，上层土层主要参数：

天然重度ω0=18.9kN/m3 干容重ρd=14.9kN/m3

土颗粒比重Gs=2.72g/cm3

快剪凝聚力c=18.0kPa 快剪内摩擦角φ=21.5°

下层土层主要参数：

天然重度ω0=18.9/m3 干容重ρd=14.9kN/m3

土顆粒比重Gs=2.72g/cm3

快剪凝聚力c=16kPa 快剪内摩擦角φ=23°

计算结果表明：在正常运用状态下，最大坝高断面下游坝坡最小滑动安全系数为1.860，上游坡最小滑动安全系数为1.515，均大于《碾压实土石坝设计规范》SL274-2001要求的的最小抗滑安全系数1.25，且余度较大，说明大坝坝坡整体稳定。

2.2 大坝渗流稳定分析

某水库大坝从近年来的坝脚观测资料分析，坝体与坝基存在渗漏现象。主要原因是：坝基与坝肩未挖至弱风化层，坝体材料与坝基接触渗漏严重；坝体填筑土料较差，坝体渗漏较大。

根据所取土样的室内土工试验成果为：第②层粉土质砂室内水平渗透系数KV=3.05E-4～5.06E-4cm/s，垂直室内渗透系数Kh=2.85E-4～6.15E-4cm/s。另据所取原状土样的击实试验表明，大坝心墙土料的平均最大干密度1.81 g/cm3、最佳含水量13.9%、压实度0.86～0.92（<0.96比例）。

坝壳：第①层粉土质砂位于大坝坝体中部，褐色、黄褐、紫红色，湿～很湿，可塑。粘性土含量60～75%，角砾含量5～10%，粒径一般在2.0～10.0mm之间。层底标高：323.56～357.42米，层厚：6.20～33.00米。

根据所取土样的室内土工试验成果为：第①层含砾粉土质砂室内水平渗透系数KV=2.50E-4～5.06E-4cm/s，垂直室内渗透系数Kh=3.40E-4～5.85E-4cm/s。另据所取原状土样的击实试验表明，大坝坝壳土料的平均最大干密度1.89，压实度为0.87～0.94。心墙水平渗透系数平均值4.46×10-4cm/s，垂直渗透系数平均值4.89×10-4cm/s，坝壳水平渗透系数平均值4.46×10-4cm/s，垂直渗透系数平均值5.00×10-4cm/s，渗透系数大于心心墙坝规范要求的1×10-5cm/s，甚至达不到均质坝构成坝规范要求1×10-4cm/s，坝体基底的土质为原山前残积形成的含角砾粘土。

综上所述，某水库坝体坝基渗漏存在渗漏。

3坝体及坝基防渗处理

3.1一般处理方法：

某水库大坝为粘土斜墙砂壳坝，坝体填筑土料渗透系数大，碾压不密实；坝基存在一定厚度具中等透水性的砾质粘土层未挖除，坝基渗漏主要途径为坝基上部砾质粘性土层与右坝肩浅上部的岩石层理，针对心墙土质差、渗透系数较大和密实程度低的特点，结合以往处理结果，并比照类似工程经验，大坝防渗处理方法主要有：

（1）粘土斜墙：上游侧加设粘土斜墙，前趾挖至中风化基岩，周边挖至相对不透水层或下部帷幕灌浆处理。但因当地坝址附近无粘土资源，据调查粘土料场运距在8km以上，运输费用较高；同时坝前淤积层较厚，不但开挖困难，施工围堰工作量较大、防渗要求高；施工时间长，质量较难控制；两岸坝肩绕渗需依靠帷幕灌浆，增加造价，而且难以保证防渗效果。

（2）土工布防渗：该方案用土工布代替粘土斜墙，前趾与周边防渗处理同粘土斜墙。主要优点是施工速度快；主要问题是土工布接头焊接质量难以保证，耐久性较差。

（3）套井回填粘土防渗墙：本工程坝高仅18m，适宜采用冲抓钻造孔与粘土回填，施工速度快，施工质量易控制，所需粘土方量较少，造价较低。但基岩与坝肩仍需进行帷幕灌浆。

（4）低弹模塑性混凝土防渗墙：可以在低水位时施工，施工速度较快，质量易控制，耐久性较好，基础与坝肩仍需帷幕灌浆。但造价较高，要求由技术较高的专业队伍施工。

（5）坝体粘土帷幕灌浆：可以在低水位时施工，施工容易，可与基础帷幕灌浆结合，节省投资。但因本工程大坝为粉质粘土，孔隙比大，块茎差异较大，可灌性差，帷幕效果难以达到预期。

（6）多方法组合：如在上游坝坡下部采用防渗墙、上部用粘土斜墙或土工布、周边水泥灌浆防渗。但本工程大坝不长，相互间施工干扰较大，施工工期较长，难以在一个枯水期完成。

根据本工程特点，以粘土斜墙和混凝土防渗墙方案较为合适。

3.2 方案综述

3.2.1 方案一

该方案坝体渗漏与基础接触带渗漏采用混凝土防渗墙，坝肩绕渗与坝基基岩渗漏则采用水泥帷幕灌浆防渗。在平面上坝体防渗墙与灌浆帷幕成一条直线布置在坝轴线上游侧，两岸坝肩山体沿防渗墙延长线布置一定长度的帷幕灌浆孔。

该方案的主要优点：

（1）坝体防渗效果好，施工质量能得到保证，耐久性较高。

（2）坝基与坝肩防渗帷幕直线布置，与防渗墙的连接较容易，接头防渗质量易控制；

（3）所有防渗施工场地均在坝顶进行，易于布置设备与材料；

（4）施工内容较单纯，且均为机械化施工，不同工种干扰较少，进度较快。

（5）根据外地经验，坝体防渗墙造孔后可以预埋坝基帷幕灌浆管，节省钻孔费用。

3.2.2方案二

水库防渗处理施工技术 篇3

某水库枢纽工程由大坝、泄洪表孔和放水钢闸组成, 大坝为浆砌石重力墙式干砌石坝, 最大坝高25.2m, 坝顶长49m, 坝顶宽5.2m。上游坝坡1:0.1, 下游坡为1:0.625。坝体上游为顶宽2m, 底宽4.5的浆砌石重力墙, 下游面为厚1m的浆砌石坝壳, 在上游重力墙与下游坝壳之间上部16.5m为干砌毛石、砂砾石填隙, 坝体底8.7m为浆砌石。坝顶和坝上游分别为0.3m和0.2m厚的混凝土防渗面板。坝体内的毛石砌体填筑松散, 孔隙较大, 透水性强。渗透系数k=2~10cm/s, 孔隙率=15%~25%。坝基和左坝肩为强风化花岗岩, 右坝肩表层为10m厚的残坡积土, 中部为1~4m厚的全风化花岗岩, 底部为强风化花岗岩。由于右坝肩松散破碎层和坝基在大坝施工时未进行专门地基处理, 右坝肩在水库高水位运行时渗漏严重, 坝基也存在一定的渗漏现象。

2 水库大坝灌浆技术

该工程共布置了67个坝体固结灌浆孔 (0#~66#) 和34个帷幕灌浆孔 (67#~100#) 。由于在基岩及坡积土中的帷幕灌浆技术相对比较成熟, 有技术规范可以遵循, 故本文着重对干砌毛石坝体固结灌浆进行探讨。

2.1 灌浆孔布置

在坝顶沿坝轴线方向布置两排灌浆孔, 第一排孔距大坝上游面3.2m, 距第一排孔下游2m布置第二排孔, 孔间距2m, 梅花形布置。第一排孔编号从0#~33#, 0~27#孔位于大坝顶, 28#~33#孔位于右坝肩。第二排孔编号从34#~66#, 34#~60#位于坝顶, 61#~66#孔位于右坝肩, 孔深最大15.5m。

2.2 灌浆方法

灌浆采取Ⅲ次序分次加密, 第一批间距8m, 然后分批加密。坝体灌浆采用自上而下分段循环钻灌法, 分段长度2m。

2.3 灌浆材料

浆液:坝体内采用水泥砂浆灌注固结。水泥砂浆配酸盐水泥, 水泥标号为425#。灌浆用砂:选用中细砂, 含泥量不大于5%。水:拌和用水符合饮用水标准。外加剂:施工时根据灌浆试验加入速凝剂、减水剂等, 均以水溶液状态加入, 最优掺量通过试验确定, 用量不大于干料重量的4%。

2.4 灌浆压力

灌浆压力按表1控制, 以不使灌浆层顶及下游坝壳发生变位或坝体浆砌石不被掀动为原则;且孔口压力小于0.05MPa。

2.5 灌浆结束条件

2.5.1 灌至不吸浆或最终吸浆量小于1.5L/min, 再延续30min即可结束灌浆。

2.5.2 不论压力多大, 只要灌入干料达到2t/

m即可结束该段灌浆。全孔灌浆结束后要及时封孔, 封孔用水泥砂浆。

2.6 质量检查

灌浆结束 (28d) 后应在基本孔之间钻检查孔, 孔数为基本孔数的5%, 孔深不小于灌浆孔深度。要求灌浆后砌体孔隙率不大于10%, 结石体强度不低于M7.5水泥砂浆强度。

3 灌浆施工现场试验及设计调整

由于灌浆工程的不确定因素较多, 必须通过灌浆试验最终确定设计参数, 尤其是在干砌石坝体中固结灌浆技术无规范可循, 为了探索钻孔灌浆的方法、确定灌浆材料、灌浆压力、灌浆结束条件等, 现场灌浆试验尤为重要。该工程规模虽然较小, 但灌浆种类较多, 分为坝体堆石固结灌浆、坝基岩石帷幕灌浆、右坝肩坡积土帷幕灌浆, 设计灌注浆液有水泥砂浆、纯水泥浆、水泥粘土浆多种浆液, 该工程灌浆试验结合灌浆施工在各部位分区进行。坝基岩石的帷幕灌浆和右坝肩坡积土层帷幕灌浆由于技术比较成熟, 各打2个试验孔进行钻灌试验。

坝体固结灌浆在坝体中部偏左侧共打3个试验孔, 第一排相邻2孔, 在第二排与其相邻再打一孔, 总进尺46.5m。采用循环钻灌法, 自上而下分段钻灌, 分段长度1~2m。灌浆材料首先采用原设计的水泥砂浆, 在孔上部尤其是孔口部位由于有大的孔洞存在, 灌注浆液时不起压, 但水泥砂浆在该段灌注的可灌性和可控性均较好。在孔的中下部, 由于堆石体较密实、孔隙内砂砾含量较大, 水泥砂浆的可灌性差, 改用水泥浆灌注吃浆量又太大, 难以控制, 后改用掺入粉煤灰的水泥浆和水泥砂浆进行灌注试验, 其可控性和可灌性取得了较好的效果。

根据试验结果对灌浆材料配比进行了调整, 在浆液中加入了适量的粉煤灰。对粉煤灰的要求:采用Ⅲ级以上的干排细灰, 细度要求不低于水泥, 烧失量宜小于8%, SO3含量宜小于3%, 掺量为水泥用量的30%~100%。

4 水库大坝防渗加固处理措施

特点坝体上游的浆砌石重力墙体型较为单薄, 经验算, 其抗滑和抗倾安全系数及断面强度均不满足规范要求, 由于坝基未设防渗帷幕, 大坝整体抗滑也不稳定。经技术经济比较后, 确定了大坝加固的处理方案为:

4.1 对坝体内重力墙后的干砌毛石进行固

结灌浆处理, 以增大浆砌石墙断面尺寸, 提高墙身强度和墙体稳定性。

4.2 对坝基岩石和右坝肩坡积土进行帷幕

灌浆, 解决绕坝渗漏和坝基渗漏问题, 并减小基底扬压力, 提高坝体抗滑稳定性。

5 干砌石坝灌浆施工工艺

5.1 钻孔灌浆方法

坝基帷幕灌浆, 采用了一次成孔, 从下而上分段灌注的钻灌方法, 分段长度5~6m。坝肩坡积土层灌浆采用循环钻灌法, 自上而下分段钻灌, 分段长度2~3m。坝体固结灌浆采用自上而下分段循环钻灌法, 分段长度1~2m。钻孔时从钻杆和孔口注水, 使钻孔处于充水状态, 保证钻具正常工作。

5.2 灌浆材料

根据灌浆试验结果, 对坝体固结灌浆, 在不同部位分别采用了不同的灌注材料。在水泥砂浆及水泥浆中掺入粉煤灰, 对提高灌浆的可惯性和可控性方面均起到了较好的作用。按照排序、孔序及孔深, 依次采用了水泥砂浆、水泥粉煤灰砂浆、水泥粉煤灰浆、水泥浆。在第一排孔、工序孔及孔的上部多采用较稠的水泥砂浆和水泥粉煤灰砂浆, 而在后序孔及孔的底部多采用流动性强的水泥粉煤灰浆和水泥浆。坝肩坡积土灌浆, 通过调整水泥粘土浆的稠度及水泥、粘土用量, 较好的控制了灌入量。

5.3 灌浆压力

灌浆压力是影响浆液扩散能力和灌浆质量的主要因素, 灌浆压力大不仅会浪费材料, 而且可能对坝壳造成抬动破坏, 但灌浆压力过小, 则浆液扩散的范围小, 结石体不连续、不密实。根据堆石坝体灌浆的特点, 按照排序、孔序、孔深以及不同的灌浆部位选择不同的灌浆压力, 压力为0.05~1.2MPa。

5.4 灌浆结束条件

灌浆的结束条件, 结合毛石堆砌体坝的特点, 按总量控制的原则, 确定了单位长度的平均干料耗量, 先期孔、段采用较大的干料耗量, 后期孔、段采用较小的干料耗量, 而且先期孔段以干料耗量为主要控制结束指标, 而后期孔段主要采用规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束控制条件。在帷幕灌浆孔中也以规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束条件。

5.5 安全措施

根据灌浆或压水注入率严格控制升压速度其使用压力一般不得超过设计压力。灌浆过程增强对下游坝壳和上游墙体的观测, 发现情况及时停止灌浆工作, 确保大坝安全。

6 几点建议

6.1 在灌浆材料中加入粉煤灰, 对改善浆液

性能、提高浆液的可灌性和可控性均有一定的效果, 且节约了水泥用量, 为粉煤灰在灌浆工程中的应用提供了更多的实践经验。

6.2 在干砌堆石坝体内灌浆, 采用自上而下

分段钻灌的方法, 按照排序、孔序及孔深采用不同的灌浆材料, 符合堆石坝的特点。

6.3 按孔隙率计算确定总的灌浆量, 控制灌

浆结束条件;以结石体强度及孔隙率标准评价灌浆效果符合砌石体加固的本质要求。

参考文献

[1]戴景春, 岩溶地区中小型水库工程的钻孔防渗帷幕灌浆处理[J].

水库堤坝施工中的防渗墙技术 篇4

关键词：堤坝;防渗墙;技术;施工

中图分类号： TV543.8                       文献标识码：  A                       DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2015.18.032

水库建设主要是为了储水和拦水，而起关键性作用的是水库堤坝，所以高质量的堤坝建设，对于水库的平稳运行起着至关重要的作用。堤坝一旦出现渗漏，就会导致重大的事故发生，给人民的生命财产带来威胁。现代的水库堤坝建设中，主要的防渗措施是采取防渗墙建设，这一技术的应用，能大大提高水库的防渗能力，对于水库堤坝的工程质量有重要影响，所以在水库堤坝建设中，必须重视防渗墙的建设，确保堤坝的安全运行。

1 导致水库堤坝渗漏的因素

水库堤坝在建设的时候，常常要用到土石坝，因为土石坝建设成本较低，可以就地取材就地建设，坝体主要以砂砾、土料等混合料填筑而成，这些材料颗粒较大，具有一定的透水性，通风透气，当水库蓄水后，水的压力会使一些水顺着颗粒间的空隙进行渗透，一旦某些部位的颗粒间结合不够紧密，就会形成渗漏水流，带走一部分砂砾和土，随着渗漏越来越大，会引起坝体的局部变形产生安全隐患，对于坝体的稳定构成威胁。为避免渗漏产生，在水库堤坝建设中常采用防渗墙建设，提高堤坝防渗能力，确保水库堤坝的安全运行。

2 水库堤坝施工过程中涉及到的防渗墙技术

经多年的实践和发展，堤坝防渗墙技术也随着时代的发展而进步，现在水利工程施工中，在防渗墙建设方面也有多种技术和工艺，在施工中，我们要对这些技术进行了解和掌握，在建设实践中因地制宜地应用。

2.1 高压喷射技术

这种施工技术主要是利用高压喷浆机械，把水泥浆通过高压喷嘴喷射出去，通过高压产生的冲击，对堤坝的根基部的一些覆盖物产生扰动，在喷射过程中，水泥浆灌入堤坝根基，同时对砂砾和土产生一定的搅拌作用，水泥浆凝结后会从堤坝根基向上形成一道防渗墙，从而达到阻止水渗透的作用。这项技术在施工实践中应用较为广泛，同时随着机械制造技术的不断提高，也为这项技术的不断创新发展提供了基础。此技术难度不高，在施工中成本也不高，而且防渗效果也比较理想，是一项具有综合性的有效的防渗墙技术。

2.2 自凝灰浆技术

这种技术起步较晚，在很多国家都有应用，但在我国现阶段仍处于试验阶段，技术仍不是太成熟。主要施工工艺是在水泥和膨润土中加入一些缓凝剂，这样产生的自制灰浆会在施工过程中通过自凝灰浆的慢慢凝固形成一道很好的防渗墙。但要注意在施工过程中，如果要在固壁上造孔，一定要在灰浆还未凝固之前完成，避免孔沿影响防渗墙的防水性。此技术在我国仍有很大的发展空间，需要相关研究人员不断研究，不断更新技术，为这项技术的实施奠定一个良好的技术基础。

2.3 水泥搅拌桩技术

这种技术在堤坝建设中也較常用，其主要的施工方法是：用搅拌机对水泥进行充分搅拌，通过搅拌，水泥会产生一定的化学反应，在凝结的过程中，慢慢变得坚硬，同时水泥和土充分融合，形成一道坚固的防渗墙。这项技术常用在填充砂砾和土的地基建设，水泥形成的防渗墙有很好的防渗作用。另外与土的结合增加了堤坝的稳定性和坚固性，避免产生裂缝。这项技术的施工要求也不高，基本上有搅拌机就可以完成，在堤坝建设中应用也十分普及，不仅防渗效果好，而且还能有效改善地基质量。

3 防渗墙技术在应用中应注意的问题

3.1 综合分析技术参数和数据

在实际的施工过程中，一定要对技术参数和数据进行综合分析，在实际操作中按照数据指标进行规范操作。技术参数是决定施工质量的一个标准，关系到施工的每个细节，一旦出现差错或失误，都会导致施工无法进行或质量得不到保证，所以在施工过程中，一定要对技术参数进行认真科学的分析，对一些数据进行比对，保证参数和数据的准确。

3.2 严格按照设计施工要求

施工是设计的执行过程，在施工过程中，要认真研究设计规划并严格按照设计规划进行操作，不能随意变更计划，对于一些数据指标也要严格执行，不能马虎，因为标准是保证防渗墙质量的根本，对于整个水库堤坝的质量有重大的影响。如在施工过程中，喷浆量和喷浆压力的设计都是有科学依据的，不可大也不可少，应严格按标准执行，否则压力大就会导致水和泥出现离析情况，管道容易产生阻塞，如果注浆量少会导致凝结强度不够或防渗墙不完整，难以起到防水的效果。在施工中，细节问题很多，一定要严格按标准执行操作，否则就会给整个水库堤坝工程带来很多的不利影响，影响工程的质量。

3.3 施工结束后要做好检查

水库堤坝施工中还需要注意的一个问题就是在防渗墙工作结束之后，一定要严格检查钢筋笼下放时各个管路之间的密封性。对管路密封性的检查可以通过在注浆管里蓄满水的方式，假如注浆管里的水稳定且没有下降的现象发生，就说明管路的密封性是良好的。但是如果出现了水面下降和漏水的现象就说明管路的密封性有问题，这就需要将下放的钢筋笼再提上来进行仔细的检查，问题处理之后再下放钢筋笼。

4 结语

防渗墙建设事关水库堤坝的安全，事关人民群众的生命财产安全。在防渗墙施工过程中，要根据需要与设计规划采取合理建设技术，严格管控施工的每一环节，狠抓细节，确保技术指标能够执行到位，提高防渗墙的质量，从而确保堤坝的安全与稳定，确保水库的安全运行。

水库防渗处理施工技术 篇5

某水库工程由大坝、泄洪表孔和放水钢闸组成, 大坝为浆砌石重力墙式干砌石坝, 最大坝高25.2 m, 坝顶长49 m, 坝顶宽5.2 m。上游坝坡1∶0.1, 下游坝坡为1∶0.625。坝体上游为顶宽2 m, 底宽4.5的浆砌石重力墙, 下游面为厚1 m的浆砌石坝壳, 在上游重力墙与下游坝壳之间上部16.5 m为干砌毛石、砂砾石填隙, 坝体底8.7 m为浆砌石。

坝顶和坝上游分别为0.3 m和0.2 m厚的混凝土防渗面板 (见图1) 。坝体内的毛石砌体填筑松散, 孔隙较大, 透水性强。渗透系数k=2 cm/s~10 cm/s, 孔隙率=15%~25%。坝基和左坝肩为强风化花岗岩, 右坝肩表层为10 m厚的残坡积土, 中部为1 m~4 m厚的全风化花岗岩, 底部为强风化花岗岩。由于右坝肩松散破碎层和坝基在大坝施工时未进行专门地基处理, 右坝肩在水库高水位运行时渗漏严重, 坝基也存在一定的渗漏现象。

2 大坝防渗加固处理方案及灌浆施工的特点

坝体上游的浆砌石重力墙体型较为单薄, 经验算, 其抗滑和抗倾安全系数及断面强度均不满足规范要求, 由于坝基未设防渗帷幕, 大坝整体抗滑也不稳定。经技术经济比较后, 确定了大坝加固的处理方案为:

(1) 对坝体内重力墙后的干砌毛石进行固结灌浆处理, 以增大浆砌石墙断面尺寸, 提高墙身强度和墙体稳定性。

(2) 对坝基岩石和右坝肩坡积土进行帷幕灌浆, 解决绕坝渗漏和坝基渗漏问题, 并减小基底扬压力, 提高坝体抗滑稳定性。

现行的灌浆技术规范中固结灌浆大多为对坝基、边坡及洞室围岩的破碎岩层及岩体的加固处理, 而对于干砌石坝进行固结灌浆技术难度较大, 对已成坝体进行帷幕灌浆, 且坝肩与坝基属两种不同的地质条件, 也具有一定的技术复杂性, 具体表现在以下几个方面:

(1) 大坝坝体单薄, 干砌毛石坝体孔隙率大、连通性好、安全性差, 如灌浆压力控制不好, 下游坝壳若遭灌注浆液的抬动破坏, 将会导致大坝失事。

(2) 在大孔隙率毛石堆砌体内钻孔灌浆, 存在孔洞大, 漏水量大, 钻进过程中会遭遇不连续的大块石、砂砾填隙料等不均匀介质, 会产生塌孔、掉钻卡钻等情况。结合灌浆试验确定合理的钻灌方法成为该工程的技术关键问题之一。

(3) 坝体内结构复杂, 干砌毛石砌体孔隙大小悬殊, 大孔隙灌浆吃浆量大, 灌人量易失控;比较密实部位又存在不吃浆可灌性差问题。因此在干砌毛石体内灌浆, 如何选用合理的灌浆材料, 如何控制灌浆量, 解决灌浆的可控性和可灌性, 是该工程及松散堆砌石坝体固结灌浆的技术难题。

(4) 对已成坝体的坝基和坝肩进行帷幕灌浆, 须处理好帷幕和坝体的衔接;对右坝肩松散坡积土采用与坝基及左坝肩不同的灌浆方法和灌浆材料, 是该工程帷幕灌浆的特点。

3 水库大坝灌浆技术方案设计

该工程共布置了67个坝体固结灌浆孔 (0#~66#) 和34个帷幕灌浆孔 (67#~100#) , 如图2灌浆平面布置图。由于在基岩及坡积土中的帷幕灌浆技术相对比较成熟, 有技术规范可以遵循, 故本文着重对干砌毛石坝体固结灌浆进行阐述探讨。

3.1 灌浆孔布置

在坝顶沿坝轴线方向布置两排灌浆孔, 第一排孔距大坝上游面3.2 m, 距第一排孔下游2 m布置第二排孔, 孔间距2 m, 梅花形布置。第一排孔编号从0#~33#, 0#~27#孔位于大坝顶, 28#~33#孔位于右坝肩。第二排孔编号从34#~66#, 34#~60#位于坝顶, 61#~66#孔位于右坝肩, 孔深最大15.5 m, 坝体第一排灌浆孔纵剖面见图3。

3.2 灌浆方法

灌浆采取Ⅲ次序分次加密, 第一批间距8 m, 然后分批加密。坝体灌浆采用自上而下分段循环钻灌法, 分段长度2 m。

3.3 灌浆材料

浆液:坝体内采用水泥砂浆灌注固结。水泥砂浆配比为水泥∶砂=1∶3, 水∶干料=1∶1~1∶2。水泥:用普通硅酸盐水泥, 水泥标号为425#。灌浆用砂:选用中细砂, 含泥量不大于5%。水:拌和用水符合饮用水标准。外加剂:施工时根据灌浆试验加入速凝剂、减水剂等, 均以水溶液状态加入, 最优掺量通过试验确定, 用量不大于干料重量的4%。

3.4 灌浆压力

灌浆压力按表1控制, 以不使灌浆层顶及下游坝壳发生变位或坝体浆砌石不被掀动为原则;且孔口压力小于0.05 MPa。

3.5 灌浆结束条件

(1) 灌至不吸浆或最终吸浆量小于1.5L/min, 再延续30 min即可结束灌浆。

(2) 不论压力多大, 只要灌入干料达到2t/m即可结束该段灌浆, 全孔灌浆结束后要及时封孔, 封孔用水泥砂浆。

3.6 质量检查

灌浆结束 (28 d) 后应在基本孔之间钻检查孔, 孔数为基本孔数的5%, 孔深不小于灌浆孔深度。要求灌浆后砌体孔隙率不大于10%, 结石体强度不低于M7.5水泥砂浆强度。

4 灌浆施工现场试验及设计调整

由于灌浆工程的不确定因素较多, 必须通过灌浆试验最终确定设计参数, 尤其是在干砌石坝体中固结灌浆技术无规范可循, 为了探索钻孔灌浆的方法、确定灌浆材料、灌浆压力、灌浆结束条件等, 现场灌浆试验尤为重要。该工程规模虽然较小, 但灌浆种类较多, 分为坝体堆石固结灌浆、坝基岩石帷幕灌浆、右坝肩坡积土帷幕灌浆, 设计灌注浆液有水泥砂浆、纯水泥浆、水泥粘土浆多种浆液, 该工程灌浆试验结合灌浆施工在各部位分区进行。坝基岩石的帷幕灌浆和右坝肩坡积土层帷幕灌浆由于技术比较成熟, 各打2个试验孔进行钻灌试验。

坝体固结灌浆在坝体中部偏左侧共打3个试验孔, 第一排相邻2孔, 在第二排与其相邻再打一孔, 总进尺46.5 m。采用循环钻灌法, 自上而下分段钻灌, 分段长度1 m~2 m。灌浆材料首先采用原设计的水泥砂浆, 在孔上部尤其是孔口部位由于有大的孔洞存在, 灌注浆液时不起压, 但水泥砂浆在该段灌注的可灌性和可控性均较好。在孔的中下部, 由于堆石体较密实、孔隙内砂砾含量较大, 水泥砂浆的可灌性差, 改用水泥浆灌注吃浆量又太大, 难以控制, 后改用掺人粉煤灰的水泥浆和水泥砂浆进行灌注试验, 其可控性和可灌性取得了较好的效果。根据试验结果对灌浆材料配比进行了调整, 在浆液中加入了适量的粉煤灰。对粉煤灰的要求:采用Ⅲ级以上的干排细灰, 细度要求不低于水泥, 烧失量宜小于8%, SO3含量宜小于3%, 掺量为水泥用量的30%~100%。

5 干砌石坝灌浆施工工艺

5.1 钻孔灌浆方法

坝基帷幕灌浆, 采用了一次成孔, 从下而上分段灌注的钻灌方法, 分段长度5 m~6 m。坝肩坡积土层灌浆采用循环钻灌法, 自上而下分段钻灌, 分段长度2 m~3 m。坝体固结灌浆采用自上而下分段循环钻灌法, 分段长度1 m~2 m。钻孔时从钻杆和孔口注水, 使钻孔处于充水状态, 保证钻具正常工作。

5.2 灌浆材料

根据灌浆试验结果, 对坝体固结灌浆, 在不同部位分别采用了不同的灌注材料。在水泥砂浆及水泥浆中掺人粉煤灰, 对提高灌浆的可惯性和可控性方面均起到了较好的作用。按照排序、孔序及孔深, 依次采用了水泥砂浆、水泥粉煤灰砂浆、水泥粉煤灰浆、水泥浆。在第一排孔、工序孔及孔的上部多采用较稠的水泥砂浆和水泥粉煤灰砂浆, 而在后序孔及孔的底部多采用流动性强的水泥粉煤灰浆和水泥浆。坝肩坡积土灌浆, 通过调整水泥粘土浆的稠度及水泥、粘土用量, 较好的控制了灌入量。

5.3 灌浆压力

灌浆压力是影响浆液扩散能力和灌浆质量的主要因素, 灌浆压力大不仅会浪费材料, 而且可能对坝壳造成抬动破坏, 但灌浆压力过小, 则浆液扩散的范围小, 结石体不连续、不密实。根据堆石坝体灌浆的特点, 按照排序、孔序、孔深以及不同的灌浆部位选择不同的灌浆压力, 压力为0.05 MPa~1.2 MPa。

5.4 灌浆结束条件

灌浆的结束条件, 结合毛石堆砌体坝的特点, 按总量控制的原则, 确定了单位长度的平均干料耗量, 先期孔、段采用较大的干料耗量, 后期孔、段采用较小的干料耗量, 而且先期孔段以干料耗量为主要控制结束指标, 而后期孔段主要采用规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束控制条件。在帷幕灌浆孔中也以规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束条件。

5.5 安全措施

根据灌浆或压水注入率严格控制升压速度其使用压力一般不得超过设计压力。灌浆过程增强对下游坝壳和上游墙体的观测, 发现情况及时停止灌浆工作, 确保大坝安全。

6 结语

(1) 在灌浆材料中加入粉煤灰, 对改善浆液性能、提高浆液的可灌性和可控性均有一定的效果, 且节约了水泥用量, 为粉煤灰在灌浆工程中的应用提供了更多的实践经验。

(2) 在干砌堆石坝体内灌浆, 采用自上而下分段钻灌的方法, 按照排序、孔序及孔深采用不同的灌浆材料, 符合堆石坝的特点。

水库防渗处理施工技术 篇6

湖南西部北某水库工程大坝为粘土斜心墙堆石坝, 坝轴线方向为北东27°09′, 坝顶长627.0m, 宽10.0m, 坝顶高程205.5m m, 最大坝高72.2m。大坝上游坝坡1:1.75, 下游坝坡1:1.5。大坝基础帷幕形式采用悬挂式, 轴线全长933.5m。设计标准按灌后基岩的透水率不大于5Lu控制。坝基基岩渗透岩层主要分布于库坝中段及右段上部, 库坝中段基岩面以下20m~35m平均透水率达2837.8Lu, 基岩透水性由河床向右岸逐渐减弱。

水库大坝左岸渗漏以构造裂隙为主, 层面裂隙次之, 裂隙上窄下宽, 呈囊状;坝基基岩与蚀余红土之间的白云粉砂层形成面渗流;两坝肩灰岩断裂岩的绕坝渗漏及库坝地基溶沟、溶槽、溶洞较多, 层间裂隙发育, 形成了漏水通道。

2 帷幕灌浆防渗加固设计

根据工程实际情况, 选择帷幕灌浆这一常规方法处理填土层、蚀余红土层的渗漏是可行的, 帷幕灌浆施工易行, 节省投资, 同时过去采用过均有较好效果。

2.1 帷幕设置

水库坝基设双排灌浆帷幕, 范围为桩号幕0+159.7~幕0+454.85, 采用梅花型布设, 孔、排距均为2m。上游排灌浆深度15~25m, 下游排灌浆深度52~65m, 利用原坝基灌浆廊道进行灌浆。坝基右岸, 透水率=11~46Lu。右岸坡帷幕灌浆采用单排, 灌浆底线沿岸坡逐步上升, 最小深度20m, 为沿长绕坝渗流的渗径, 帷幕从右坝头向右沿伸120m;坝基左岸坡基岩面以下20m为弱透水带, 透水率1~4.9Lu, 采用单排帷幕, 深度16~70m, 并与左岸单薄山梁灌浆帷幕相接。

⑴帷幕位置, 坝体两排帷幕布置在上游内坡一级平台中心线及中心线上游侧距离1.0m处, 坝体帷幕长210m, 深入两坝肩各20m, 使坝体及坝肩帷幕连接形成整体;

⑵帷幕的深度和厚度:一般情况下, 帷幕深度宜穿过蚀余红土层, 这样可以起到封闭渗流通道的作用, 白云粉砂层由于其为不可灌地层, 则采用高压喷射灌浆处理。帷幕的厚度 (T) 主要是根据幕体内的允许坡降值来确定的。但可按下式作初步估算:

式中:

H——最大作用水头, m;

J——帷幕的容许比降, 对一般粘土浆可采用J≤3~4。

对于蚀余红土层厚度较浅, 一般设置1~2排灌浆孔即可, 对基础承受的水头超过25~30m时, 帷幕的组成才设置2~3排。

排数、排距、孔距:由于水库水对砼有溶出性, 分解性侵蚀, 帷幕厚不宜过小, 经水质分析认为帷幕厚度不宜小于0.25m, 故设计帷幕厚为0.25m。为了提高帷幕的防渗效果, 帷幕灌浆按双排孔设计, 孔距2m, 排距为1m;

⑶帷幕顶部高程:上游排帷幕浆从205.5m高程开始往下灌, 直至设计底高程。下游排从195m开始灌浆, 195m高程以上钻孔用0.5:1水泥浆或水泥砂浆封孔;

⑷坝体帷幕底部高程:上游排深入至单位吸水量ω<0.05L/min.m.m线, 下游排深入至单位吸水量ω<0.05L/min.m.m线以下5m。

2.2 左、右坝肩帷幕

左右岸坝肩存在厚度7~14m的碎裂石灰岩, 是大坝的主要漏水区之一, 帷幕厚度、排数、排距、孔距等与坝体一致, 按双排孔设计, 孔距2m, 排距1m。

灌浆在内坡一级平台上进行, 帷幕底高程:下游排深入单位吸水量ω<0.051/min.mm以下3~5m, 上游排深入Cly3层下限1~1.5m。

3 帷幕灌浆主要施工技术工艺

3.1 施工工艺

施工工艺流程见图1。

3.2 钻孔

⑴孔位测放与钻机就位。孔位测放采用全站仪、水准仪、钢卷尺等仪器进行放线引点, 测放后在各孔孔位上用电钻钻眼, 钢筋锲入标定, 并于旁边墙上用油漆标识孔号、孔序等。开孔前, 在钻机平台就位后, 钻机底座用水平尺进行校准, 符合后用螺栓固定。固定后均做到:钻机稳固、水平, 钻孔、立轴、天车保持三点一线。

⑵混凝土盖板层钻进及孔口管埋设。灌浆廊道底板混凝土厚不等, 且混凝土盖板较厚, 孔口管埋设深度为1m~2m。开孔均采用110m孔径, 下φ91mm孔口管。镶设孔口管时, 在孔内先压入0.5:1的水泥浓浆, 然后下入孔口管, 校正好角度后固定待凝, 待凝时间不少于72h。

⑶基岩钻进。钻进使用XY-2型地质钻机, 先导孔孔径为75mm, 检查孔孔径为91mm, 均采用金刚石回转钻进, 钻进取样深度小于1.8m, 并取芯, 岩芯保存, 及时编录、装箱和照相。其他试验孔孔径均为59mm, 采用复合片全断面钻进, 岩芯不保留。

3.3 钻孔冲洗、压水试验

钻孔冲洗是在该孔段钻孔结束后进行, 采用压力水进行裂隙冲洗。裂隙冲洗应冲至回水澄清后10min结束, 且总的时间不少于30min。冲洗有效压力为灌浆压力的80%, 并不大于1MPa。

压力试验在裂隙冲洗后进行。灌浆序孔采用简易压水法, 先导孔和检查孔采用五点法压水。

3.4 灌浆

3.4.1 灌浆方法及段长

灌浆方法:采用孔口封闭、自上而下、孔内循环式灌浆, 射浆管距离孔底不大于0.5m。灌浆段长:第一段为2m, 第二段为3m, 第三段以下一般为5m, 最后一段不超过7m。

3.4.2 灌浆压力的控制

采用自上而下孔内循环式灌浆时, 灌浆压力均指孔口回浆管的压力;采用纯压式灌浆, 灌浆压力为孔口进浆管压力。灌浆压力按设计压力参数进行。

3.4.3 灌注浆液及浆液变换

⑴灌注浆液采用水灰比为5:1, 3:1, 2:1, 1:1, 0.8:1, 0.5:1六个比级的纯水泥浆液。开灌采用5:1的比级浆液, 并遵循逐级加浓的变换准则进行灌注。施工过程中, 由于部分孔段出现孔口涌水情况, 对有涌水的孔段, 采用了3:1~1:1不同浓度的开灌比级浆液。

⑵浆液变换标准为:①当灌浆压力保持不变, 注入率持续减少时, 不得改变水灰比;②当浆液注入量已达300L以上, 或灌注时间已达30min, 而灌浆压力和注入率均无改变, 改浓一级;③当注入率大于30L/min时, 根据具体情况越级变浆。

3.4.4 灌浆中特殊情况处理

⑴在灌浆过程中发现有串浆情况时, 根据个体情况分别采取封堵、降压、浓浆、限流等措施进行处理。

⑵灌浆过程中因故发生灌浆中断, 尽快采取措施恢复灌浆。当中断时间过长 (超过30min) 时, 则提管用压力水进行冲孔, 重新开灌。

⑶对孔口涌水量较大的灌浆孔段, 在灌浆前测记涌水压力和涌水量, 根据涌水情况, 选用了下列措施处理:减短灌浆段长、采用纯压式灌浆、浓浆灌注、屏浆、闭浆、待凝 (不少于24h) 、扫孔、复灌等。

⑷灌浆过程中遇吃浆量大难以结束时, 选用下列措施处理:低压、浓浆、限流、间歇、待凝、扫孔、复灌等。

⑸涌水和灌浆吃浆量都大, 且不起压的孔段, 采用纯压法进行灌浆, 一次灌注水泥量不超过2t。

3.4.5 灌浆结束标准和封孔

在规定压力下, 注入率不大于1L/min时, 继续灌注60min以上结束灌浆。封孔采用“全孔压力灌浆封孔法”, 即全孔灌浆完毕后, 先不提射浆管, 用射浆管将孔内余浆全部置换成水灰比为0.5:1的浓浆, 然后提出射浆管、将孔口封闭, 继续使用浓浆进行纯压灌浆封孔。封孔灌浆压力使用设计最大灌浆压力, 在注入率不大于1L/min的情况下, 持续闭浆60min以上结束。

4 帷幕灌浆施工质量控制与监测

4.1 单元工程质量评定情况

大坝基础帷幕灌浆各部位单元工程质量评定情况见表1。

根据各部位单元工程质量评定情况可以看出, 单元合格率达100%, 优良率达到了97.3%~100%, 这说明帷幕灌浆质量很好。

4.2 单位耗灰量分析

大坝基础帷幕灌浆各部位分排序单位耗灰量汇总见表2。

从表2可以看出, 随着灌浆排、序的增加, 单位耗灰量有较明显的递减趋势, 这是灌浆效果的体现, 符合正常的灌浆规律。

4.3 检查孔透水率分析

帷幕查检孔按基本灌浆孔数的10%布置, 进行钻孔取芯和压水试验。表3列出了各部位的压水成果。

从表3可以看出, 帷幕检查孔全部达到了透水率不大于5Lu的防渗指标, 且有98%的孔段小于3Lu, 满足设计及规范要求。

5 结语

综上所述, 各个工程坝基地质条件各不相同, 即使在同一大坝基础范围内, 也有差异, 因此帷幕灌浆施工在遵循规范和设计的前提下, 很多情况下还需凭借施工实践经验和参照已有的工程实例确定合理的施工参数和施工方法, 只有这样才能达到良好的灌浆效果。

参考文献

[1]《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99) [S];北京:水利电力出版社, 1999。

[2]张景秀著, 坝基防渗与灌浆技术。北京:中国水利水电出版社, 1992.

[3]卢廷浩, 汪荣大.瀑布沟土石坝防渗墙应力变形分析[J].河海大学学报, 1998, 2.

水库防渗处理施工技术 篇7

关键词：水库,渗漏,高喷灌浆

1 工程概况

南岩水库位于上林县唐红乡龙详村, 是一座以灌溉为主, 兼顾防洪、发电等综合利用的中型水库工程, 总库容1 952万m3, 有效库容1 555万m3, 设计灌溉面积2.47万亩。水库有主坝1座, 副坝7座, 溢洪道1座, 拦洪、排涝闸各1座, 坝后电站1座。

主、副坝均为均质土坝, 基岩除南岩副坝右坝和长帅副坝为泥质灰岩外, 其余均为粉沙质泥岩, 大坝渗漏主要有坝体、接触面和基岩强风化渗漏。本工程设计对坝体和接触面进行高压旋喷灌浆, 基岩进行帷幕灌浆, 基岩灌浆深度至q≤5Lu线以下5米。

2 灌浆设计

本工程沿坝轴线布一排灌浆孔, 喷灌孔距为2米, 基岩帷幕灌浆孔距为1米, 基岩灌浆深度至q<5Ln线。高喷采用三管法, 分二个次序施工;基岩分三个次序施工。

灌浆材料水泥使用32.5强度以上普通硅酸盐水泥。

灌浆质量要求:灌浆施工结束后, 坝体帷幕连续, 搭接紧密, 渗透系数小于k<1×10-5cm/s。坝基单位吸水率q≤5Lu。

3 高压旋喷灌浆试验

3.1 试验目的及内容

按《上林县南岩水库除险加固工程帷幕灌浆及高压旋喷灌浆试验施工大纲》的要求, 工程在全面灌浆施工前要进行灌浆试验, 通过现场帷幕灌浆、高压旋喷灌浆 (三管法) 试验, 选定恰当的灌浆技术参数, 寻求一种适合于本工程的灌浆工艺和方法, 以此推广到全面施工中。重点解决以下技术参数:

(1) 高压旋喷灌浆的提升速度。

(2) 高压旋喷灌浆浆液的配合比、进浆密度。

(3) 高压旋喷灌浆的水、气、浆的压力和流量。

(4) 高压旋喷灌浆的喷嘴直径。

(5) 帷幕灌浆的浆液配比。

(6) 帷幕灌浆的压力。

3.2 试验依据

按设计图纸和参考《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94、《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004进行试验。

3.3 高压旋喷灌浆试验过程及结果

3.3.1 灌浆试验孔的布置

在南岩副坝选择具有代表性的坝段进行, 共布置了4个试验孔, 试验孔之间距离按设计要求喷灌2m, 帷幕灌浆1m。

3.3.2 造孔

造孔采用液压式岩心钻机回转钻进, 钻孔孔径为110mm, 满足《规范》DL/T5200-2004大于喷射管外径20mm以上的要求;钻孔深度按设计要求进入坝基岩, 钻孔垂直度为90°角, 钻孔偏斜率不超过1%。造孔达到设计孔深后先进行坝基帷幕灌浆, 再进行高压旋喷灌浆, 没有条件进行旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。

3.3.3 提升速度

高压旋喷灌浆采用三管法自下而上进行旋喷, 经过反复比较, 较为适合本工程土坝坝体高压旋喷灌浆的提升速度为13~18cm/min。

3.3.4 喷射参数

经过多次试验, 适合本工程土坝坝体高压旋喷灌浆的喷射参数, 水、气、浆的压力分别为35~38MPa、0.6~0.8MPa、0.2~0.8MPa, 流量分别为70~80L/min、0.8~1.2m3/min、70~80L/min。

3.3.5 浆液配合比

本次高压旋喷灌浆试验的浆液配合比:水泥浆液采用集中式配制, 所用的水灰比为1∶1、0.8∶1、0.6∶1三个比级;保证进浆密度1.5~1.7g/cm3, 返浆密度≥1.2g/cm3;并经常对进、返浆液密度的检测。

3.3.6 喷嘴直径

经过反复试验, 高压旋喷灌浆水、浆的喷嘴直径分别为1.8~1.9mm、8~10mm, 气的环状间隙为1.0~1.5mm。

3.3.7 搭接长度

在高压旋喷灌浆试验施工中, 途中拆卸喷射管时, 搭接段都进行复喷, 复喷长度均不小于20cm;因故中断时间超过30min, 对中断段复喷长度均不小于50cm。

3.3.8 每个高压旋喷灌浆试验孔结束后, 利用回浆或水泥浆及时回灌, 直到孔口浆面不下降为止。

当回浆无法利用时, 采取排放措施, 防止受到污染。

3.4 特殊情况的处理

高压旋喷灌浆过程中, 出现压力突然下降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况时, 要查明原因, 及时处理。

高压旋喷灌浆中孔口不返浆时, 必须立即停止提升;孔口返浆少量时, 要降低提升速度。

3.5 施工记录

钻高压旋喷灌浆孔都认真做好每一回次钻进记录, 正确描述孔内地质情况, 尽量提高岩心获得率, 必要时进行岩心摄像;高压旋喷灌浆过程中要认真做好技术参数以及参数变化和大坝出现劈裂等情况的记录。

3.6 试验检测数据

灌浆试验结束后, 于2008年12月13日进行灌浆试验, 共布置1个检查孔, 布在G1-80和K1-81中间高旋凝结体的搭接处, 孔深28.3m, 坝体15.0m, 自上而下分三段做注水试验, 各段注水结果:0~5.0m段, 渗透系数K=5.6×10-6cm/s;5.0~10.0m段, 渗透系数K=4.6×10-6cm/s;10.0~15.0m段, 渗透系数K=8.6×10-6cm/s;注水试验结果满足设计要求K<1×10-5cm/s。坝基13.3m, 自上而下分三段做压水试验, 各段压水结果:15.0~19.0m段, 透水率q=3.5Lu, 19.0~23.5 m段, 透水率q=2.7Lu, 23.5~28.3m段, 透水率q=2.3Lu, 压水试验结果满足设计要求q≤5.0Lu。

通过帷幕灌浆和高压旋喷灌浆试验, 其结果达到设计要求, 所确定的技术参数符合《上林县南岩水库除险加固工程帷幕灌浆及高压旋喷灌浆试验施工大纲》的要求, 满足了《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94和《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200—2004的技术标准。

4 高压旋喷灌浆施工工艺及方法

4.1 高喷灌浆施工工艺流程

4.2 高压旋喷灌浆施工设备

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。

4.3 高压旋喷灌浆施工技术措施

本工程防渗设施分大坝高喷帷幕和基础防渗帷幕两部分, 施工时先进行基础帷幕灌浆, 后进行高喷灌浆。高喷灌浆设计孔距2m, 基础帷幕灌浆设计孔距1 m。高喷灌浆分两个次序施工, 先施工Ⅰ次序, 后施工Ⅱ次序;基础帷幕灌浆分三个次序施工, 先施工Ⅰ次序, 次施工Ⅱ次序, 后施工Ⅲ次序。基础帷幕灌浆施工技术按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94执行, 下面不做详细论述。

4.3.1 钻孔定位

根据设计图纸用测量仪器在灌浆轴线上进行测量定位, 将孔位一一标出, 用木桩标定, 并按设计要求进行统一编号。孔位偏差不得超出±5 cm。

4.3.2 钻孔

造孔采用液压式岩心钻机回转钻进, 钻孔孔径为110mm, 满足《规范》DL/T5200-2004大于喷射管外径20mm以上的要求;钻到基岩后改用孔径为90mm的钻至终孔。钻孔深度按设计要求进入坝基岩, 钻孔垂直度为90°角, 钻孔偏斜率不超过1%。钻孔达到设计孔深后先进行坝基帷幕灌浆, 再进行高压旋喷灌浆, 由于进度原因没能及时旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。钻孔质量控制如下:

(1) 钻机安装要平稳, 开机前技术人员要用水平仪对钻机进行校平, 对钻轴进行校直。对孔位进行校准。符合要求后方可开钻。

(2) 开钻后要轻压慢钻, 钻到5米左右改用长钻具钻进。

(3) 钻进过程中, 要及时检查钻孔的垂直度, 发现偏斜应及时纠偏。

(4) 由于进度原因没有及时旋喷的, 用套管壁, 防止塌孔。

4.3.3 台车就位

施工按照逐渐加密的原则分二序进行, 先灌Ⅰ序孔, 再灌Ⅱ序孔。所以台车就位先从Ⅰ序孔开始。台车就位对顺利下喷射管影响很大, 为此台车就位时, 首先要保证高喷台车的孔口装置和钻孔同一轴心, 而且必须经水平仪找平, 这样才能保证喷射管下放顺利。台车就位后, 检查浆、气管路并试喷, 各项指标正常后, 开始下喷射管。

4.3.4 下喷射管

在下管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴, 下管时边通水通气边下管, 浆压力一般不超过1MPa, 如压力过高, 则易将孔壁射塌。

4.3.5 高压旋喷灌浆

高压旋喷灌浆在钻孔施工完成并检验合格后进行, 采用二序施工, 先灌Ⅰ序孔, 再灌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。一切正常后, 垂直下入喷管至设计深度, 先送水泥浆液, 后送水和气, 按规定参数进行原位喷射, 待孔口返出浆液密度达到1.2g/cm3后再按试验确定的提升速度由下至上进行连续旋喷作业, 如果中途因故中断后恢复施工时, 应对中断孔段进行复喷, 复喷搭接长度不小于0.5m。在施工过程中, 严格按监理批准的控制参数 (经试验确定的) 进行施工操作, 未经监理批准同意, 不得变更施工控制参数。

当喷射管的喷嘴下至设计要求的高压旋喷灌浆底线后, 经监理工程师签字开始静喷 (各施工参数均达到设计要求, 且不提升喷射管) 。当冒浆比重大于设计要求的比重时, 开始按规定提速提升喷射管, 自下而上直至高压旋喷灌浆顶线后, 方停止气、水、浆的供应, 然后拆管移机。

4.3.6 回浆静压补灌

由于孔内浆液会发生析水、沉淀和凝固收缩, 高喷墙体的顶部会产生凹穴, 需用水泥浆及时进行静压回灌填补。回灌结束标准为直到浆液液面稳定为止。

5 高压旋喷灌浆施工质量控制

(1) 各灌浆孔钻孔前, 按设计孔位进行测量放线, 并标注每一孔的灌浆顺序, 钻孔结束后对钻孔进行检查并经监理认可。

(2) 在高喷过程中有专门的技术人员对各个仪表进行观察, 监视各个仪表读数, 有专人控制水泥的投入量和投入速度, 严格控制进浆量, 并每隔5分钟记录一次读数和测一次浆液比重, 确保各参数符合设计要求。

(3) 用于灌浆的任何材料必须满足“技术规范”要求的各项性能, 并有质量检验合格证书。

(4) 组织所有施工人员进行上岗前专业培训, 认真学习高喷技术并持证上岗。技术、质量人员跟班作业, 检查指导施工, 发现问题及时处理, 并把高喷灌浆技术要求和机械设备操作规程的标牌立于现场的醒目位置。

(5) 安全员跟班作业, 对施工过程进行安全监控, 确保施工过程安全。

6 施工记录

在施工中, 施工纪录必须与施工过程同时完成, 记录中按造孔和灌浆分别记录, 记录的主要内容如下:1) 造孔记录:造孔记录内容包括孔号、序号、桩号、钻孔时间 (包括开钻时间和完成时间) 、钻孔深度、基岩深度、地质分层描述以及钻孔过程中出现的问题等项内容;2) 高喷灌浆记录:包括孔号、序号、桩号、灌浆时间、提升速度、旋转速度、摆动角度、水、气、浆的压力和流量、浆液密度、孔口返浆情况以及出现特殊情况的处理等内容。

7 施工中特殊情况的处理

高喷灌浆施工中, 在钻孔和灌浆过程会出现塌孔、漏浆、冒浆、串孔等问题引起压力突降或骤增、孔口回浆密度或回浆量异常等情况, 此时, 必须查明原因, 及时进行处理。

7.1 塌孔

塌孔是在成孔后, 由于在钻孔部位的地层中含砂或砾石较多时, 会出现坍塌、脱落, 导至灌浆时喷射管无法下到设计深度。

解决方法:可采取加大泥浆浓度或在泥浆中加入火碱、膨润土护壁, 必要时可采用套管护壁法钻进。

7.2 漏浆

漏浆是由于地层中存在砂、砂砾石或通道, 主要表现在钻孔或灌浆时孔口不返浆或返浆量降低。

解决方法:钻孔时可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺加细砂或向孔内填充水玻璃等堵漏材料。灌浆时发生漏浆可采取停止喷杆提升或降低提升速度、降低喷射压力和流量、在浆液中掺入速凝剂、加大浆液密度、灌注水泥砂浆或水泥黏土浆等措施。不论是在钻孔还是灌浆过程中, 必需待孔口返浆正常后才能正常提升钻杆或喷杆。

7.3 冒浆

冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出或喷出。

解决方法:可采取在冒浆点加覆盖、降低灌浆压力、间断灌浆、在浆液中掺入速凝剂等措施。

7.4 串孔

串孔是指在某一孔口正常灌浆时, 浆液从相邻孔口返出, 说明钻孔在地下有通道相通。

解决方法:可将串孔孔口开挖清理后封闭并压重、降低灌浆压力等措施。灌浆孔结束后, 应尽快对串浆孔进行复钻至设计高程。

8 高压旋喷灌浆质量检查

在高压旋喷灌浆施工过程中, 应对水泥、浆液和各道工序的质量严格进行控制和检查, 灌浆结束后, 可采用大开挖检查法、钻孔取芯检查法、围井试验检查法等方法对防渗墙体进行质量检查和综合质量评定。

本工程采用围井试验检查法对高喷灌浆质量进行检查。围井检查需在高压旋喷墙完成7天后进行, 围井宜布置在地层复杂、漏浆严重或可能存在质量缺陷等部位, 以高压旋喷墙为一侧井壁, 进行布孔和灌浆形成井型封闭式墙体, 并对井底进行封闭, 在围井内钻孔进行注水试验。围井各面墙体轴线围成的平面面积, 砂土、粉土层中不小于3m2, 砾石、卵石层中不小于4.5m2。南岩水库每个坝布一个围井, 六个坝共布置了6个围井, 高压旋喷墙体渗透系数检测结果分别为:k1=1.25×10-6cm/s, k2=1.31×10-6cm/s, k3=1.39×10-6cm/s, k4=1.47×10-6cm/s, k5=2.56×10-6cm/s, k6=2.48×10-6cm/s, 小于设计渗透系数值k≤1×10-5cm/s, 质量满足设计要求。经过灌浆处理后, 坝后渗水点全部消失。

9 结论

针对高压灌浆工程施工的特点与常见的问题, 笔者认为, 做好高压灌浆工程, 要从以下几点抓起:

(1) 针对不同的地层, 施工中严格根据设计提供参数以及开工后的现场试验, 对各个参数进行具体调整, 以便使工程施工更加精密, 更加完善。

(2) 施工中严格注意各个关键部位, 做到早发现, 早处理, 早防治。

(3) 施工中加强对各个控制点的管理与控制, 做到有的放矢。

参考文献

[1]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[Z].SL62-94.

水库坝基防渗处理研究 篇8

1坝基渗漏的原理

由于大坝上下游存在水位差, 其压力作用使水坝中的水沿水坝坝基岩土中的裂隙、孔隙和溶洞等孔洞出现向下游渗漏的现象。水坝坝基的渗透量过大会造成水库水的流失, 同时还会产生渗透压力, 对坝基产生不良的作用。所以, 修建大坝时要充分考虑坝基渗漏作用带来的危害, 将其危害降到最低。

坝基渗漏的类型根据水坝岩土的透水性质不同分为三类, 即孔隙性渗漏, 裂隙性渗漏, 管道式渗漏。孔隙性渗漏通常为均匀流, 其渗漏量的大小与土的粒度和渗透系数有关;裂隙性渗漏根据裂隙的不同, 其流态可分为均匀流和脉状流;管道式渗漏的渗漏量与溶洞的尺寸和数量有关。这三种坝基渗漏类型根据坝基的地质结构和岩土分布不同, 可以单独存在, 也可以同时出现。

2坝基的防渗处理措施

2.1水平防渗方法

水坝坝基的水平防渗处理的典型方法是平铺。水平防渗处理法主要适用于分期导流, 围堰低的地形条件。其对地质的要求是开挖深度较小, 断面较宽, 土壤的渗透系数较大, 地下水位较高, 基坑内渗量较大的情况。在施工时水平防渗的施工方法较为简单, 施工材料可以就地取材, 施工的质量容易控制。但是施工工序较多, 临时的施工排水费用较大, 施工受季节影响较大, 可以利用的有效施工时间较短, 导致总工期较长。

2.2垂直防渗方法

水坝坝基的垂直防渗处理的典型方法是灌浆和防渗墙, 其由两部分组成, 即坝基下部的塑性防渗墙及坝基上部的现浇防渗墙两部分。坝基的垂直防渗处理法主要适用于地形平坦, 可全面施工的地形条件。其对地质的要求是坝基面开挖深度要小, 断面较小, 地层机构比较简单, 且地下水位限制较小的情况。在施工时垂直防渗的施工方法较为简单, 不需设临时围堰, 工程的临时花费较小, 施工基本不受季节的影响。

3水坝坝基防渗方法的选择原则

水坝坝基的防渗处理方法大体分为水平防渗法和垂直防渗法, 但是两种方法中又包括很多具体的方法, 这些方法各有优点和不足, 而选用方法是否合理将直接影响到水坝坝基的防渗处理效果。经过查阅相关资料和作者的实际工作经验, 作者认为土水坝坝基的防渗处理方案选择时主要需要从下面几点来考虑:

3.1根据实际的工程资金投入选择

水坝坝基防渗处理方法选择时, 实际资金的投入是一个必须考虑的重要因素。当资金较为充足时, 应选择防渗效果好且可以保证使用年限较长的处理方法, 如高压喷射灌浆、膨润土混凝土防渗墙。例如某水库大坝的坝基防渗采用高压喷射灌浆进行加固, 根据加固过程和完工后的实验结果表明, 该方法防渗效果较好。而在资金投入不足时, 部分防渗要求不高的水坝可以考虑采用粘土充填灌浆的方法进行水坝坝基的防渗处理。

3.2根据水坝坝基实际情况进行选择

不同的水坝坝基的防渗处理方案适用性不同, 其各有各的优点和缺点。在进行水坝坝基的防渗处理的设计和施工中, 应从实际情况出发, 选择合适的防渗处理方法, 使其优点得到充分的发挥。例如:对于土质较均匀的水坝坝基可以选择劈裂灌浆或者高喷灌浆的防渗处理方法对水坝坝基进行防渗加固处理;对于粗砂和卵砾石为主要构成的水坝坝基应采用帷幕灌浆或者高喷灌浆方法对水坝坝基进行防渗加固处理。

3.3根据技术条件进行选择

进行防渗处理方方法选择时应充分考虑所选技术的成熟程度。现在普遍使用的是劈裂灌浆和帷幕灌浆。成熟的水坝坝基防渗处理方法, 由于在以往的设计施工中已经积累了大量的经验, 所以对其施工中的技术难点和关键点都非常了解, 可以在设计和施工中做到有的放矢。

3.4根据施工条件进行选择

进行水库坝基防渗处理方法选择时应将是否施工便利及施工是否会影响水库正常运行这些因素考虑在内。现在常用的劈裂灌浆和帷幕灌浆进行水库坝基防渗处理很多优点。如:坝基防渗施工进行中, 不需要对水库进行放空, 施工不会对水库正常运行造成影响;一年之中除了汛期不能进行施工外, 其他时间均可以进行施工, 使施工的进度安排更加灵活方便;施工占用的场地较小, 征地范围较小。施工不会对外界造成影响, 对环境的危害也较小。

4结论

水库大坝的安全与防洪和人民群众的生命财产及社会的稳定息息相关, 而水坝坝基的防渗处理是水库大坝安全必须考虑的问题。根据相关的资料和作者的实际的工作经验, 作者认为水坝防渗处理时应做到:进行坝基防渗处理方案选择时应从实际情况出发, 综合考虑资金, 防渗效果、施工当地条件的等方面的影响, 选择合适的处理方法。在施工完成后, 要对水坝坝基进行验收检查, 并在使用中定期进行检查维护, 使水库更好的为我们的生产和生活服务。

摘要：水库在农业生产和防洪等方面的作用非常重要。因此水库的安全性一直是我们关注的问题。水库的坝基渗漏常会对水库的使用寿命和安全性造成负面的影响。现在常用的防渗方法主要有灌浆和防渗墙等为代表的垂直防渗和以铺盖等为代表的水平防渗, 通过介绍水平防渗和垂直防渗技术的相关内容及防渗方法选择的原则, 为以后的水库坝基防渗处理提供一定的理论依据。

关键词：水库,坝基,防渗

参考文献

[1]邵永强、高洪祥、赵玉莲.大黑松沟水库防渗设计[J].城市建设:下旬, 2010, (4) .

[2]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.SL62-94[M].北京:中国水利水电出版社, 1994.

水库防渗处理施工技术 篇9

【摘要】本文以瑞垟水库工程除险加固为例，介绍帷幕灌浆防渗技术在瑞垟水库大坝坝基防渗中的应用，以供工程设计、施工参考。

【关键词】帷幕灌浆；坝基防渗；除险加固

【Abstract】Ruiyang In this paper， reservoir engineering reinforcement， for example， curtain grouting technology in of Ruiyang dam foundation impermeable application for engineering design， construction reference.

【Key words】Curtain grouting；Foundation seepage control；Reinforcement

1. 工程概况

龙泉市瑞垟水库除险加固工程位于浙江省龙泉市屏南镇瓯江上游瑞垟溪上，距龙泉市约75Km；集雨面积是23.65Km2，引水入库集雨面积为43.375Km2，总集雨面积为67.025 Km2；主河道长7.5Km，多年平均降雨量1669mm，多年平均流量2.12m3/s；水库正常蓄水位877.50m，总库容为1066万m3，为中型水库。枢妞工程有拦河坝、输水遂洞、发电厂房及升压站、跨流域引水系统。本次水库安全技术认定中主要存在问题为：坝体、坝基渗漏；坝体内观测设施缺少。除险加固工程主要内容为：坝基防渗帷幕灌浆；坝面化学灌浆；坝体撗缝灌浆等。本工程帷幕灌浆造孔（直孔）3073 m，帷幕灌浆造孔（斜孔）3073 m，帷幕灌浆5860 m。

2. 帷幕灌浆的施工简述

2.1 本加固工程以坝基防渗、坝体防渗、坝体加固施工为控制主线，坝基防渗和坝体防渗采用顺序作业，坝基防渗帷幕灌浆与坝体横缝灌浆、坝面化学灌浆同时进行，即帷幕灌浆结束后再进行排水孔工程，排水孔完成后进行左坝头山体喷锚，照明工程，栏杆工程，最后进行右坝头平台砼工程。

2.2 帷幕灌浆按分序加密的原则进行施工，即I序——II序孔——III序孔——灌浆质量检查孔。帷幕灌浆施工工艺流程：钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→压力封孔。

2.3 坝基、坝体帷幕灌浆。

2.3.1 施工顺序。主坝坝基防渗处理采用帷幕灌浆，单排布置，分三序施工，孔距1.5m，灌浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥。三个钻灌机组进行施工；150型地质钻机6台，灌浆泵3台，高速制浆机3台。测斜仪1台，自动记录仪1台、空压机1台。

2.3.2 钻孔 。帷幕灌浆造孔采用150型地质钻机，金钢石钻头钻进。（1）钻孔按分段统一编号，由测量人员放样定位，并注明施工次序。用水平尺测量使钻机呈水平状态，将开孔钻具对准备孔位中心，并经现场技术人员复检合格后开孔，钻孔开孔位置与设计位置偏差不大于10cm。因故变更孔位时，征得设计同意，记录实际孔位，孔深符合设计规定。（2）钻孔过程中严格控制孔斜，不使用弯曲的钻杆、钻具进行钻孔作业，遇断层破碎带等减少钻压及转速，以确保孔向准确。（3）钻孔过程中每5m进行一次孔斜测量，当发现孔斜偏差超过要求时，及时采取纠偏措施处理。测斜采用YT-1型钻孔抗磁干扰测斜仪，其主要技术参数为顶角测量范围（0゜～80゜），误差为±0.5゜，方位角测量范围为0゜-360゜，误差为±2.5゜。（4）在造孔过程中严格控制孔斜，发现孔斜超过规范要求时，及时纠正。钻孔过程中对混凝土厚度、涌水、漏水、塌孔、掉块、卡钻、断层构造等情况作详细记录。（5）钻孔结束后，对孔深、孔斜和孔底残留等进行检查。（6）钻进结束等待灌浆时或灌浆结束等待钻孔时，孔口均堵塞，妥善保护。灌浆孔孔斜成果表略。

2.3.3 钻孔冲洗及裂隙冲洗。对灌浆孔在灌浆前进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，以提高灌浆效果。成孔后采用导管通入压力水流从孔底向孔外冲洗的方法冲洗孔壁，冲洗至回水清净。并延续10min为止。冲洗压力采用通段灌浆压力的70%～80%。但不超过1.0MPa，冲洗后采用单点法进行压水试验。

2.3.4 灌浆材料。灌浆所采用的42.5级普通硅酸盐水泥保持新鲜，不使用受潮结块水泥。水泥在使用前经检验合格后后使用。

2.3.5 制浆。采用分散制浆法，由各灌浆机配备一套400L的制浆设备，灌浆时各机组自行制浆。水泥浆制备后尽快使用，四小时后的剩余浆，废弃。

2.3.6 灌浆方法。按设计要求，参照施工图纸按至下而上进行施工。（1）灌浆采用杭州长杰科技有限公司生产的CJ-G3灌浆自动记录仪进行记录，同时辅以手工记录。（2）水泥浆液搅拌均匀，测定浆液密度并作记录。（3）使用前检查灌浆设备，所有设备平常维护保养，确保灌浆过程中不致因设备故障造成灌浆中断。（4）自动记录仪，压力表等在使用前经有关部门鉴定或率定。

2.3.7 灌浆压力控制：（1）在坝下游面造孔的接触段按公式1.5×（水库正常高877.5m-孔口高程+混凝土进尺长）/100（单位：MPa）确定。如果该值小于0.3MPa，取0.3MPa。（2）在坝顶造孔的接触段按公式1.5×[水库正常高877.5m-（坝顶881.5m-混凝土进尺长）]/100（单位：MPa）确定，如果该值小于0.3MPa，取0.3MPa。（3）在两岸山体上造孔的接触段的灌浆压力为0.2MPa。接触段以下每增加一个灌段，压力增加0.1 MPa。

2.3.8 水灰比及变换。灌浆过程中如灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率保持不变，压力均匀上升，不改变水灰比。当某一级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h以上，灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水比的浆液灌注；当注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比的浆液灌注；当注入率大于30L/min时，视具体情况越级变浓。灌浆过程中，每隔10～30min测记一次浆液密度并在灌浆报表上记录。

2.3.9 灌浆结束标准及封孔。结束标准：在规定的压力下，当单位注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min或注入率不大于1L/min时继续灌注90min即结束。

2.3.10 灌浆孔封填：终孔段灌浆前经监理验收孔深，签证同意后进行灌浆封孔。封孔采用M20砂浆机械封孔，配合比为水泥：砂：水=1：3：1。

2.3.11 特殊情况处理：灌浆过程中遇到地质特殊塌孔现象时，采用先灌浆后再造孔的方法进行处理。灌浆过程中回浆变浓，换用相同水灰比的新浆进行灌注，若继续吸水不吸浆时，延续灌注30min时，停止灌浆。

2.3.12 灌浆质量检查：质量检查以检查孔为质检的主要手段。检查孔数为施工总孔数的10%，位于灌浆轴线上。检查孔具体位置由业主（监理）和设计、施工单位共同商定。检查孔所在的单元，全部施工结束，且在相邻两孔灌浆结束14天后进行，压水试验为灌浆压力的80%，由上而下逐段进行。以q最终值计算透水率Lu值，当q≤3Lu时为合格。本工程施工被检查质量均达到设计和规范要求。孔透水率等参数略。灌浆平面图和剖面图如图1、图2所示。

3. 结束语

3.1 本工程成果：共完成打孔159只，直孔4345.08m，斜孔3076.26m，帷幕灌浆5485.95m，横缝灌浆1025m2；共检查17孔，最大孔深为70.2m，对应偏斜率为0.803%；最大偏斜率为1.69%，对应孔深为41.0m；最大透水率（Lu）为1.623。

3.2 帷幕灌浆防渗技术一般适用于坝基渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏处理。施工中应当严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94和《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001进行施工与检查验收，瑞垟水库除险加固工程通过灌浆处理后，达到设计规范的要求。各项检测均满足设计要求，达到除险加固的目的，由此证明设计、施工方法都是正确的。

感谢冯葆蔚老师对本文指导。

某水库大坝坝体防渗加固处理 篇10

某水库位于河南省境内,控制流域面积2.3 km2,总库容176万m3,坝址以上流域面积2.3 km2,主河长2.44 km,干流平均坡降86‰,设计灌溉面积2 500亩,现水库防洪标准为50年一遇洪水设计,相应水位为143.36 m;500年一遇洪水校核,相应水位为143.68 m,是一座以防洪、灌溉为主,结合水产养殖等综合利用的小(Ⅰ)型水库。

2 大坝工程现状

大坝经过40多年的运行,存在诸多问题,坝体填筑质量差,渗漏严重,下游坝坡多处出现集中渗流现象;坝顶塌陷、裂缝、宽度只有4 m;上游护坡现已大面积松动、塌陷,损坏严重,反滤层已基本失效;下游坝坡纵横向排水沟偏少,现有排水沟出现倾斜、坍塌;大坝无监测设施;存在白蚁危害等;在现场检查及运行管理中发现,坝体渗水严重。坝体渗水较为明显的地段为:0+050~0+058坝段的131.5 m~133.8 m高程、0+160~0+170段130.5 m~132.7 m高程,且伴有滑坡、塌方现象。渗漏量随库水位的升高而加大。勘察期间,0+050~0+058段高程131.5 m~133.8 m处出现大面积细小股流。

3 大坝坝址工程地质条件

地质勘探资料表明,左右两坝肩岩性为中生代燕山期花岗片麻岩,强风化,裂隙较发育,完整性较差,锤击易碎,部分手可掰动;岩石透水率一般8.0 Lu,最大可达88 Lu,具弱~中等透水性。

坝址区河床较为平缓,两岸直接与山坡接触,坝基河槽段宽约150 m,岩性为中生代燕山期花岗片麻岩;上部强风化花岗岩(顶部接近全风化)揭露厚度4.0 m~7.2 m,裂隙较发育,岩石岩芯破碎,RQD=0。岩石透水率为2.2 Lu~43 Lu,为弱~中等透水性;下部弱风化花岗岩揭露厚度2.8 m,岩石较新鲜完整,锤击声脆,裂隙较发育,RQD=54%~65%,岩石透水率为2.2 Lu~5.2 Lu,属弱透水,河槽段下游常年有水,且出现有明流。

4 大坝防渗加固设计

4.1 防渗处理方案比选

本大坝为粘土心墙坝,坝基清基不彻底,坝脚沼泽化;大坝防渗体呈中等透水;要对坝基渗透稳定问题进行彻底处理,采用垂直防渗措施截断透水层的工程措施还是行之有效的。垂直防渗措施主要有高压喷射灌浆和塑性混凝土防渗墙。

高压喷射灌浆法在过去许多工程已经应用,具有可灌性好、连接可靠、适应地层广深度较大、施工场地要求不高等优点,但从近几年的效果看,防渗体施工质量均匀性较差,防渗体耐久性较差,土颗粒被带走后防渗效果将降低;塑性混凝土防渗墙法处理坝体渗流彻底、适用性较广、施工条件要求较宽、比较安全、可靠,但造价较高且施工速度较慢。综合比较,为彻底解决坝体坝基质量及渗流问题,推荐塑性混凝土防渗墙法。

4.2 防渗墙厚度

防渗墙的厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求,同时还应考虑到地质情况及施工设备等因素。

由于国内防渗墙设计无规范,防渗墙的渗透计算和渗透稳定分析以及强度、变形计算尚无规范的计算方法和理论。在设计时,根据防渗墙破坏时的水力坡降确定墙体厚度(d),计算公式如下:

其中,ΔHmax为作用在防渗墙上的最大水头差,m;K为抗渗坡降安全系数,一般取5;Jmax为防渗墙渗透破坏坡降,取300;假定防渗墙承受的最大水头差与坝前水深相同,且由于河流水头较低,ΔHmax一般在15 m~25 m之间。计算得:d=0.2 m~0.5 m即可满足要求。由于大坝为永久性建筑物,考虑到混凝土的溶蚀,参考国内工程经验,本水库大坝混凝土防渗墙墙体厚度确定为0.5 m。

5 加固前后大坝渗流计算

该水库大坝为粘土心墙坝,根据地质勘测资料,对大坝各典型断面进行渗流计算。渗流计算采用的水位为加固选定方案下的水库调洪验算成果。坝体渗透稳定分析采用河海大学《水工结构有限元分析系统Atobank5》进行计算。

5.1 计算原理

程序采用有限元分析法求解渗流场。稳定渗流方程为:

其中,k为土的渗透系数;为势函数,=(P/γW)+γ,γW为水的容重,P为水压力。

对于土石坝的无压渗流情况,先假设一个大致的自由表面初始位置,程序通过反复迭代和修改自由表面位置,使其满足规定的边界条件,得到新的自由表面,此线即为第一条流线即浸润线。程序同时给出每个单元的渗流量、渗透坡降等信息。

5.2 计算工况及计算参数

根据本阶段除险加固设计,参照SL 274-2001碾压式土石坝设计规范,坝体渗流计算工况为:1)校核洪水位渗流计算;2)设计洪水位渗流计算;3)正常蓄水位渗流计算。通过计算,提出渗流逸出点的渗透坡降、坝体渗流量及浸润线(见图1)。

各部分渗透系数分别为:心墙粘土K1=4.2×10-4cm/s;上游坝壳(砾质中壤土)K2=6×10-4cm/s;下游坝壳(粗砂)K3=1.8×10-3cm/s;坝基强风化花岗岩K4=9.8×10-5cm/s;加固前后大坝渗流计算成果见表1。

6 结语

由图1,表1可以看出,原典型断面其逸出比降均大于土体的允许逸出比降,且渗流情况较明显。坝体垂直防渗处理后其逸出比降和渗流量均明显减少,逸出比降均小于允许渗透比降,说明实施防渗墙后效果明显。

摘要：结合某水库大坝工程现状和地质条件,探讨了该大坝防渗加固设计,通过对大坝渗流观测资料的整理分析和加固前后大坝渗流计算,验证了坝体处理措施效果,以确保大坝坝体渗透的安全性。

关键词：土石坝,坝体渗漏,混凝土防渗墙,渗流分析

参考文献

[1]杨玉华.浅谈土石坝坝体防渗技术[J].湖南水利水电,2010(4):30-32.

[2]毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京:中国水利水电出版社,2000.