土石坝加固的防渗处理技术研究

土石坝加固的防渗处理技术研究

作者：解海平

来源：《城市建设理论研究》2013年第23期

摘要：本文就土石坝病害概述、防渗处理技术两个方面进行了简要分析。 关键词：土石坝加固；防渗处理技术

中图分类号： TV641 文献标识码： A 文章编号： 一、土石坝病害概述 1、土石坝病害

所谓土石坝病害，是指土石坝体及相关建筑物发生质量缺陷从而给大坝造成潜在的危险。其主要原因是在土石坝水库在建造时，由于地质水文资料的不齐从而造成设计的不周全、施工质量没有控制到位和运行管理不当以及水压力和地震等外在因素造成的。根据土石坝病害的特点可归纳为两类：一类为渗漏性病害，病害机理主要是坝体及其接合部分抗渗性能不足，造成渗漏；二类为结构及构造性病害，其发病机理主要是设计结构强度、刚度和稳定不足，以及构造措施不合理。前者主要包括坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏、涵洞周围渗漏等；后者主要包括沉陷、裂缝、滑坡、护坡排水设备和溢洪道问题等。在土石坝病害中，坝体裂缝、坝体坝基漏水、上游护坡冲刷等造成的破坏占的比重较大。 2、渗漏部位和危害

土石坝渗漏部位为坝体、坝体与坝基接触带、坝基位置，渗漏原因各异。大坝异常渗漏则水库不能正常蓄水，否则将产生渗透变形，大坝失稳。 2.1坝体渗漏 2.1.1坝体碾压质量差

坝体填筑时未做碾压实验，以确定碾压遍数、铺土厚度、含水率和碾压机具。分层之间未洒水、抛毛、设置结合槽，填筑料混用，导致下游坝坡出现大面积湿润区，层间渗漏，集中渗流。

2.1.2防渗体存在缺陷

防渗体遵行“上堵下排”和经济合理原则，防渗体厚度应适中，反滤层和过渡层不被堵塞或失效，否则渗透坡降增大、浸润线出逸点抬高，造成下游坝坡大面积湿润。

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2.1.3坝下涵（管）破坏

埋于坝身的有压（涵）管，在压力水作用下将沿涵（管）外壁渗漏，或经坝体渗径短处渗漏，最终形成集中漏水通道。 2.1.4外界环境破坏

穴居动物在坝体打洞、营巢，乔木植物根系坏死，造成坝体集中渗漏。 2.2坝基、坝基与坝体接触带渗漏 2.2.1客观原因

坝基、接触带渗漏客观原因是工程地质条件，不良地质条件有：基础为渗透性大致相同粘土或砂砾石层所构成；基础上层为不透水层或弱透水层，下层为强透水层或透水性递增的透水层；基础透水层中，有连续的或不连续的粘性土夹层。 2.2.2主观原因

清基不彻底，防渗截水槽（齿墙）深（高）度不到位，存在冲洪积层或残坡积层；铺盖长度（厚度）不满足渗径要求；碾压质量差，存在渗透通道或被渗流击穿。运用管理不当：库水位降低，阳光暴晒，坝土失水收缩，出现裂缝；在大坝前后挖坑取土，缩短渗径和减小土体覆盖厚度。

二、防渗处理技术

1、深层搅拌桩防渗墙技术是近年来发展

起来的防渗加固技术，运用特制的深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体，同时钻头旋转搅拌，使喷入土层的水泥浆液与原土充分拌和在一起，形成抗压强度比天然土强度高得多，渗透系数较小，并具有整体性、水稳定性的桩柱体，将桩柱体互相搭接成一列，形成连续墙体起到防渗作用。该技术以其成墙防渗效果好、成本低、适用范围广、工效高等优点，在国内江河堤坝等截渗工程中得到广泛应用，具有较成熟的施工经验。适用范围为黏土、砂土、粉质黏土和含砾粒径小于 5cm 的砂砾石层。最大成墙深不宜超过 18m，渗透系数K＜1×10-6cm/s。 2、帷幕灌浆

帷幕灌浆就是在一定的压力作用下，将浆液（水泥浆、泥浆或水泥粘土混合浆等）压入坝身或坝基土体，使浆液充填土体中的孔隙，并胶结而成的防渗帷幕，以拦截坝身和坝基的渗漏。进行帷幕灌浆应注意以下几方面的问题：应通过灌浆试验来确定透水层的可灌性、灌浆材料、灌浆压力和排、孔距；帷幕孔距及排距应根据地基颗粒级配情况和可灌性指标的大小来确

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定；灌浆压力的大小一般遵循从小到大，浆液浓度一般为从稀到浓的原则；采用自上而下分段间歇灌注，以克服沙、卵、砾石塌孔。同时应强调以下问题： 2.1钻孔偏差控制和封孔

垂直或顶角小于 5°的帷幕灌浆孔，其孔底偏差值孔深 20m、30m、40m、50m、60m时不得大于 0.25m、0.5m、0.5m、1.15m、1.5m。固结灌浆孔的孔底偏差应不大于 1/40 孔深。灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”，固结灌浆孔封孔应采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。

2.2灌浆结束标准

帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆，在规定压力下（1.5 倍水头，下同），当注入率不大于 0.4L/min时，继续灌注 60min，或不大于 1L/min 时，继续灌注 90min，灌浆即可结束。固结灌浆在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min，群孔灌浆不大于 0.8L/min 时，继续灌注 30min，灌浆即可结束。 2.3特殊情况处理： 2.3.1邻孔串浆

灌浆过程中出现相邻孔串浆，采用灌浆孔和串浆孔同时施灌，或用胶塞将串浆孔封堵，待灌浆孔结束灌浆后再对串浆孔进行扫孔施灌。采用后一种方式时，为防止浆材在串浆孔非灌段中漏失，胶塞应隔离串浆孔非灌段。 2.3.2大量耗浆

在灌浆施工过程中，随时可能遇到大的裂隙、断裂构造等渗漏比较集中的大漏段，这种区段的施工往往是整个帷幕成败的关键，灌浆工作显得尤为重要。为保证帷幕的形成，防止浆材浪费，取得良好的灌浆质量，应采用间歇灌浆。首次灌注 5～10t 水泥，复灌时每次灌注 4～8t 水泥。每次待凝 4～8h，如此反复直至达到设计灌浆压力并正常结束灌浆。 2.3.3灌浆中断补救措施

因机械故障、停电、待料、孔内返浆等原因造成灌浆过程中断，则应及早恢复灌浆工作。若中断时间超过 30min，则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆，恢复灌浆时应使用起灌比级低的浆液进行灌注。恢复灌浆后，若注入率与中断前相近，则可改用中断前的比级进行灌注，直到正常灌浆结束。注入率比中断前减少很多且在短时间内拒绝吸浆，则应无条件扫孔复灌，复灌时的起灌水灰比采用最清浆液，而后正常施灌直至结束。

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3、高压喷射灌浆

经多年研究和应用，具备了较为完善的灌浆技术。其施工工艺是利用钻机造孔，然后将喷头管送至预定位置，用高压喷嘴喷射高压射流冲击和破坏土体，同时与灌入的水泥浆掺搅混合，在土中形成凝结防渗墙体，以达到防渗目的。适用于粉土、含砂量较大的砂土层和含砾粒径小于 5cm 的砂砾石层，也常用于防渗墙建筑物接头部位。最大成墙深 40.0m，渗透系数 k＜1×10-6cm/s。根据山东省高压喷射灌浆技术的实践，该项技术受土料岩性、施工工艺等条件的影响较大，孔与孔之间结合紧密与否不易检查，单孔斜度不易控制，处理效果有时不理想。库水位高时对灌浆不利，特别是灌浆合拢期，渗流量集中，容易带走水泥浆液，灌浆质量不易保证。因此，高压喷射灌浆宜在低水位下进行。 4、桩体质量控制

为保证桩体的连续性、完整性和均匀性，从施工工艺角度考虑，必须保证有足够的桩径、满足桩体控制倾斜率、桩间搭接长度、搅拌次数、适当的钻进与提升速度。钻机钻进速度控制在 0.4～0.8m/min。采用复搅法，桩体控制倾斜率小于 5‰；由于粘性土粘结力大，不易搅拌均匀，要求搅拌桩机在钻进和提升时适当降低钻进和提升速度，以保证水泥浆与加固土体能充分搅拌均匀，特殊地段控制提升速度为 0.2～0.25m/min，采用“少灌多复”方式。 结束语

综上所述，土石坝渗漏的原因很多，不过，针对不同的原因采取相应的技术措施治理，能够做到有效加固。 参考文献

[1] 范美师,何向英.混凝土薄壁水池施工研究[J].中国农村水利水电,2008,(1):99-101 [2] 范美师,何向英,张忠福.会泽县驾车水库岩溶防渗处理工程实例[J].人民长江,2007,(8):117-119