病险水库土坝防渗

病险水库土坝防渗（精选4篇）

病险水库土坝防渗 第1篇

张掖市二坝水库位于甘肃省张掖市区东约18km的碱滩乡境内, 坝址位于山丹河腰子湖, 距兰新铁路约0.5km, 距312国道1km。是一座以农业灌溉为主, 兼有防洪、旅游、水产养殖为一体的综合水库, 总库容400万m3, 兴利库容368万m3, 水库控制灌溉面积3.52万亩, 保灌面积1.52万亩, 为四等小 (1) 型水库。水库始建于1958年, 属洼地水库, 由主、副坝、输水洞、溢洪道四部分组成, 水库于1958年动工兴建, 1963年竣工投入运行, 水库大坝为均质土坝。1974～1986年先后经过多次的加固修复, 没能从根本上解决坝体、坝基渗漏问题;溢洪道地基沉陷, 底板、岸墙裂缝严重, 输水洞闸门启闭设施老化严重;防汛公路差等。该水库经张掖市水务局组织专家组进行安全鉴定, 甘肃省水利厅审定, 水利部大坝安全管理中心核查, 评定大坝安全类别为“三类坝”。 水库于 2003年9月列项下达投资计划, 于2004年对水库进行了除险加固。

2 工程除险加固分析

张掖二坝水库坝址处于山丹河腰子湖, 山丹河位于祁连山冲积扇的中部, 古河道内沉积了巨厚的新生界地层, 坝后渗水量随库水位的起落随之变化, 渗水现象严重, 坝体在库高水位也有渗水出现。由此看出张掖二坝水库坝前、坝后已经形成了有渗水的“连通器”。地质资料表明, 坝基以下沉积的粉细砂层、砂砾石层, 渗透系数K=5×10-3cm/s, 坝基接触部位有0.3～0.5m细纱薄层。为了减小渗漏, 保护坝体的稳定, 除险加固设计中, 在大坝上游坝坡采用复合土工合成材料 (两布一膜400g/m2、0.2mm) 作为坝体防渗, 坝基防渗也采用复合土工合成材料带有截水槽的水平铺盖, 即坝前铺设土工合成材料水平铺盖长度不小于设计水位下的6倍, 铺设土工膜后, 回填1.0m厚库区内淤积的的土料, 并进行压实处理, 使坝体、坝基防渗成为一个有机的整体, 延长渗径大大减小了坝体、坝基的渗漏。

3 土工膜防渗技术简介

张掖二坝水库坝前铺设土工合成材料作为水平防渗铺盖, 两布一膜 (400g/m2、0.2mm, 即200/0.2/200) , 该聚酯长丝复合土工合成材料抗拉强度高、抗老化、耐低温性能好。从力学性能看, 在砂垫层上其抗渗强度大于500kPa (室内实验加压到500kPa下维持24h不透水) 。从土工膜与中细砂的界面摩擦特性看, 布与中细砂的摩擦系数为0.56, 相当于内摩擦角29°, 具体指标, 见表1。

由于受条件所限, 该工程没在进行跟踪检验, 但在工程实施后坝体、坝基渗漏量大大减少, 坝后渗漏量没在随库水位的升高而增加。

对于地基透水层较深的土坝, 如能采用复合土工合成材料作为坝体、坝基的防渗, 坝前采用水平防渗铺盖, 可延长渗径, 则能更有效的防止管涌、流土等渗透破坏, 可节省工程投资, 防渗效果好, 施工速度快, 工艺和机具简易。对于复合土工合成材料作为堤坝防渗技术应用的时间并不长, 很多具体问题有待于进一步研究探讨。

4 土工合成材料在水库土坝防渗工程运用中存在的主要问题

土工合成材料是以技术创新为特征, 具有高技术含量和高性能的产品。生产设备、技术上的差异造成我国土工合成材料在产品的数量、品种、质量等方面都与世界土工合成材料业存在着较大的差距。近年来, 国外除在工程的加筋、价格、方式、反滤、广泛应用土工合成材料外, 同时在环抱方面的应用发展很快, 而国内尚刚刚起步。关于土工合成材料性能的研究, 目前国外更注重土工合成材料的耐久性能如抗紫外线辐射、温度变化的气候性、化学与生物侵蚀、蠕变性能等, 国内在这些方面的研究较少, 或刚刚起步。

土工合成材料在水库土坝防渗工程的发展运用中还存在一些问题需待进一步研究和分析。

4.1 土工膜渗透系数的测定

土工膜一般由1×10-11或聚氯乙烯 (PVC) 制成, 膜的渗透系数一般在1×10-11～1×10-15cm/s, 如《聚乙烯 (PE) 土工膜防渗工程技术规范》SL/T231—98中要求膜的渗透系数应小于10-11cm/s, 土工膜的渗透系数很小, 不易测准。膜的不透水性除用渗透系数表达外, 还取决于膜的厚度、施工和运行的保护措施等。因此, 检测土工膜的渗透系数是至关重要的, 特别是垂直铺膜结构。

4.2 土工膜的等效厚度

土工膜的厚度一般在0.2～0.3mm, 在计算膜引起的水头降低时, 常采用等效厚度法, 等效厚度等于膜的厚度乘以土的渗透系数, 再除以膜的渗透系数。其物理意义是膜的防渗效果与等效厚度的土层相同, 这在计算膜下水头, 绘制膜后的浸润线时是可行的, 但应注意到:因膜具有自身和焊接引起的缺陷, 如前所述, 实际渗透系数远大于试验测得值, 等效厚度土层的防渗可靠性比薄膜大得多, 扬压力对膜的危害比等效厚度粘土要严重。

4.3 土工膜的防渗漏试验

对于土工膜防渗特性的另一个重要特性是其用作防渗结构时, 在与界面土体共同工作时, 由于接触面的不平整, 土体颗粒粗糙, 以及土体局部变形较大等方面的原因, 在高水头作用下土工膜有可能被刺穿、撕裂, 从而失去或减弱其防渗性能, 因而有必要进行相应的防渗漏试验。

4.4 土工膜后的排水、以及膜垫层保护层问题

土工膜防渗性能优良, 但经目些损伤处渗漏到膜后的水若不易排出, 便会, 便会集聚形成反向渗透力, 在防渗水位骤降时可能使土工膜滑动失稳。

土工膜垫层应避免采用粘性土垫层, 防渗与垫层的功能应严格区分开来, 防渗应由土工膜承担, 而垫层主要起维持土工膜稳定及保护膜不被顶破的作用, 同时具有排水功能, 不会因反向渗透压力导致土工膜失稳。

在有砂砾透水料的情况下避免选择粘性土作为土工膜的保护层, 因为水位骤降在粘性土保护层中形成的反向渗透力需要更缓的保护层坡度才能维持稳定。

4.5 其它方面问题

土工膜作为防渗材料首先要考虑一般的塑料类和沥青混合类的土工膜力学强度不高, 易破损, 其次要考虑因薄膜下面的气体或液体压力作用而被浮托起, 也可能因薄膜铺设方式不合理等原因造成滑坡;其次寒冷地区, 如, 使用低温下易脆裂的土工膜将会失去其防渗功能;再就是一般的土工膜抗紫外线能力较差, 在运输、储藏、施工和运行中, 长期暴露受阳光直射时容易发身老化, 另外, 还易被芦苇顶破。

由于上述种种原因, 尽管土工膜是一种较理想的防渗材料, 要取得预期的效果, 要合理恰当选择土工膜聚合物的品种, 精心设计, 精心施工。

摘要：洪涝灾害是危害最大、造成损失最严重的自然灾害。防御洪涝灾害, 减少灾害损失, 关系到我国社会安定、经济发展和生态与环境的改善。甘肃省已建的小型水库土坝, 大多建于20世纪60、70年代, 由于受当时社会经济技术条件限制, 水库设计标准低、施工质量差, 加之运行多年, 即坝身质量差, 使之成为病险水库, 在库水头的持续作用下, 坝后易发生管涌、流土的隐患。针对这种情况, 我们在张掖二坝病险水库加固设计中, 坝前采用两布一膜土工合成材料防渗与坝身防渗相结合的办法加固除险, 取得了比较好的效果。由于土工合成材料尚是一门新型的学科, 在水库土坝防渗工程的运用中还存在一些问题, 需待进一步研究和分析, 但随着我国土工合成防渗材料的应用日益广泛, 土工合成材料的研究也日益深入, 土工合成防渗材料将会在更多的工程领域内, 更大规模地予以使用, 它的运用前景是广阔的。

病险水库土坝防渗 第2篇

1 高压喷射灌浆概述

高压喷射注浆法是采用钻孔, 将装有特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置, 然后用高压水泵或高压泥浆泵 (20~40MPa) 将水或浆液通过喷嘴喷射出来, 冲击破坏土体, 使土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下, 与浆液搅拌混合, 并按一定的浆土比例和质量大小, 有规律地重新排列。待浆液凝固以后, 在土内就形成一定形状的固结体。

高压喷射灌浆防渗和加固技术适用于软弱土层。实践证明, 砂类土、粘性土、黄土和淤泥等地层均能进行喷射加固, 效果较好。对粒径过大的含量过多的砾卵石以及有大量纤维质的腐殖土层, 一般应通过现场试验确定施工方法。对含有较多漂石或块石的地层应慎重使用。

2 工程概况

某水库左幅坝坝体由均质土坝构成, 坝体土料为中、重粉质土壤, 含粗砂、碎石, 土质不均一, 中等密实。坝基阶地系第四系晚更新地层, 上部为中、重粉质壤土和含泥碎石互层, 下部为砂卵石层。从钻探取样的颗粒看, 卵石成分以灰岩为主, 有少量石英砂岩和页岩, 粒径约2~10cm, 部分15~30cm, 分布高程在140.00~162.00m之间, 平均厚度14.0m, 为强透水层。

3 施工技术要点

3.1造孔。在施工的过程中, 造孔钻机采用的是油压钻机。在这一过程中可以采用合金钻头、泥浆固壁和旋转钻开展施工工作。在进行布孔工作的时候, 桩间的间距误差不能超过2厘米, 在钻进处理的过程中, 一般会出现漏浆通道, 这主要是因为这个地方是含漂砾卵石层, 这样也就使得其在细沙颗粒的含量上存在着很多的缺量, 甚至还会出现架空的情况。这个时候就应该立即停止施工工作。按照漏浆的实际情况, 在施工的过程中一定要等到通道封堵施工可以完全结束之后再对其进行钻进处理。在对孔洞进行验收的时候, 终孔的深度一定要得到严格的控制, 其深度应该渗入到基岩1.0米的位置, 对基岩自身的判断一定要足够慎重, 基岩在判断的过程中一定要谨慎, 不能将其他的材料误认为是基岩, 在终孔检验的时候要用专业的工具对其进行测量和验收, 孔斜率应该小于1%。

3.2喷射灌浆设备。在灌浆施工的过程中, 灌浆泵是一种非常重要的设备, 灌浆泵自身的质量和应用效果和浆液自身的类型和浓度等等都有着十分密切的联系, 容许工作压力也是需要严格控制的, 一般情况下, 容许工作压力应该比最大的灌浆压力大二分之一, 此外其还应该具备非常强的稳定性和较好的工作性能。灌注纯水泥砂浆浆液的时候一般都会使用缸柱塞是灌浆泵, 这种设备在施工的过程中可以体现出非常大的优势。

3.3工艺流程。高喷灌浆分二序进行, I、II序孔的间隔时间大于24h, 以便形成切割式或焊接式连接。施工工艺流程为:高喷台车就位→地面试喷→下喷射管→制浆输管→定向→提升 (旋转、摆动) →回浆→终喷→回灌→管路冲洗→高喷台车迁移。喷射过程中若冒浆量减少或不回浆, 可能在喷射范围内遇到大空隙或是架空层等漏浆通道。应视情况不同, 采取相应的封堵处理措施。

灌浆孔 (段) 在灌浆前应进行钻孔冲洗, 孔内沉积厚度不得超过20cm。同时在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗, 直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80%, 该值若大于1MPa时, 采用1MPa。冲洗时, 可将冲洗管插入孔内, 用阻塞器将孔口堵紧, 用压力水冲洗, 压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。

如果在施工的过程中采用的是帷幕灌浆法的时候, 先导孔一定要采用自上而下的方式进行压水试验, 不同次序的灌浆孔在各个灌浆段施工之前一定要进行简要的压水施工, 在施工中如果采用的是自下而上的方式, 先导孔还是应该采用传统的分段方式对其进行全面的压水试验。各个次序的灌浆孔在灌浆工作开始之前都应该对其进行钻孔处理, 同时还要对裂隙予以全面的处理, 除了孔底段之外, 在灌浆施工开始之前, 不能对其裂缝进行冲洗处理, 也不能对其采取简易压水的措施。

在施工的过程中, 压水试验必须要在裂缝冲洗完全结束之后才能全方位的开展和进行。在施工的过程中可以采用两种方式:一种是五点法, 一种是单点法。灌浆压力可以在这一过程中通过灌浆实验的方式予以全面的确认, 当然我们在施工的过程中也可以通过相关公式的计算对一些比较重要的参数予以确认。在这一过程中还要采取循环灌浆的方式。如果在施工的过程中采用的是纯压式高喷浆法的时候, 压力表一定要按照在孔口进浆管当中, 而如果灌浆的压力可以保持在同一个水平的时候, 或者是注入率不发生改变但是压力却呈现出增大趋势的时候, 就不能对水灰比进行调整和改变。

3.4质量检查。为保证高喷板墙的使用可靠性、抗渗性及稳定性, 必须进行质量检查。先在防渗墙的轴线处制作三处检查孔, 并将其布置在高喷灌浆施工前的渗漏较严重处。结合实际情况, 根据高喷灌浆技术规范的要求, 依次对每个检查孔按照土层板墙和其他不同结构板墙进项分次压水试验, 试验结果报送监理工程师签收。

4 施工效果

在经过了长期的施工之后, 施工任务顺利的完成, 高喷墙整体的长度达到了273.90米, 孔之间的距离达到了1.10米, 在整个工程当中一共有249个, 每个孔在钻位上都要向右移动0.55米, 在施工的过程中也发现新孔和旧孔之间, 高喷墙融合的效果非常好, 同时在这一过程中也可以构成一个性能比较好的防渗墙。墙的底部深入坚硬岩石界面的距离应该保持在1.0米左右, 在施工正式开始之前, 对给灌浆段也开展了电测工作, 在施工的过程中也对一些重点问题进行了积极的处理。在施工的过程中, 所有的指标都能达到其应有的标准和要求。为了更好的保证施工的效果, 采用的是两旋一摆套接形式, 这样也就可以很好的保证施工的效果和质量。

结束语

通过工程实践, 该水电站左副坝采用高压喷射灌浆技术, 在深度超过40m的砾卵石地层中进行防渗治漏, 取得了理想的效果, 证明了该设计及施工采取的措施是合理的。造孔和灌浆过程中, 遇到漏浆通道时, 及时采取充填级配砂料等措施进行处理, 达到返浆和回灌要求。

参考文献

[1]王兴富, 王小宝.高压喷射灌浆工艺在城市工民建中的应用[J].民营科技, 2013 (7) .

病险水库土坝防渗 第3篇

关键词：坝体加固,劈裂灌浆,数值模拟分析

0 引言

在世界大多数国家中, 土石坝建设在坝工方面一直居于首位。世界土石坝得到迅速发展的同时, 也发生过较多的事故, 为这种发展付出了代价。可以说每一次土石坝技术的重大进步, 都和事故的教训有关。对于出现老化及异常情况的土石坝, 为了防止其产生渗透破坏直至产生溃坝等工程事故, 必须根据情况对其进行修补加固。土石坝建成后, 经过多年运行, 坝体产生老化是普遍存在的问题。当坝的力学稳定性或水力学稳定性受到损害时就要发生事故。据国内外学者统计, 由渗透破坏造成事故的, 约占全部事故的30%-40%。所以, 土石坝的防渗加固, 在世界范围的水库险坝的处理中占有很重要的位置。近年来, 为了水库的防洪安全, 我国政府利用国债资金, 在全国范围内开展大规模的病险水库处理。本文就劈裂灌浆技术在水库土坝中的防渗加固机理分析, 然后提出运用流固耦合分析方法进行模拟的思路。

1 劈裂灌浆方法研究

堤坝劈裂灌浆技术是在总结了传统的堤坝灌浆技术的经验教训, 分析了堤坝裂缝的成因以及泥浆劈裂堤坝规律的基础上提出来的。美国在1970年即采用灌浆的方法处理了希尔克里格坝, 该坝建成后在心墙与山坡接头处出现漏水;英国60年代初期建成的巴尔德赫德坝, 发现心墙裂缝后, 60年代末期也采用灌浆的办法进行处理;还有西班牙的阿尔庞上坝、墨西哥的勒克萨坝都采用过灌浆的方法进行处理, 当时由于人们的种种担心, 致使这门技术未能得到发展。

我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患, 然后进行灌浆, 取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上坝上进行充填式灌浆。到了70年代该技术开始用于处理一些大中型水库的坝体隐患。到了70年代后期, 人们总结了充填灌浆的经验教训, 分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈裂坝体的规律, 提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手, 利用坝体小主应力的分布规律进行布孔, 利用水力劈裂原理, 施加一定的灌浆压力, 有计划有控制地劈裂坝体, 灌注适宜的泥浆, 通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用, 使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实, 形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态, 改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用, 其理论研究也得到不断的发展。通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变化规律等方面获得初步成果。

劈裂灌浆技术不论在施工工艺还是在理论研究方面取得了不少进展。但是, 山于该项技术的特殊性及加固对象的多样性, 所以还有很多理论方面的问题没有解决。例如, 灌浆轴线的布置, 复灌时间的确定, 浆液在坝体中的固结规律, 灌浆对坝体应力应变的影响, 灌浆效果及持久性问题等。劈裂灌浆的理论研究远远落后于实践需要, 甚至制约了该项技术的进一步推广。

2 土坝劈裂灌浆加固机理

土坝劈裂灌浆防渗加固机理是多方面的, 首先是坝体内部应力的分布规律为劈裂灌浆提供了可能性, 再就是灌浆过程中的泥浆的劈裂充填作用、浆坝互压作用、坝体湿陷固结作用、坝体内部应力调整作用等。

2.1 水力劈裂原理, 指是在水压力作用下, 使原物体产生裂缝或使原有裂缝扩大的过程。

如果无限域中的圆孔受到均匀液体压力P, 要计算介质中的应力, 已有经典解答。如果介质初始应力为零, 则当P>σi就会被劈裂, 其中σi为介质的抗拉强度。若果介质初始应力为σ, 则当P≥σ+σi就会被劈裂, 式中如果σ是拉应力, 则P+σ≥σi就会被劈裂。

2.2 土坝坝体的应力分布规律, 土坝具有梯形断面的条形建筑

物, 通过对土坝坝体的原形观测及有限元分析, 坝体内部应力分布规律一般如下:在坝轴线附近, 土坝的竖向应力σi略小于土柱的自重压力, 土坝横剖面的水平应力σx, 比竖向应力σy小, 约等于 (0.3-0.5) σy, (即侧压力系数为0.3-0.5) 。土坝填筑质量愈差, 则侧压力系数愈小, 坝顶部一定高度σx:还会出现拉应力。土坝的纵剖面的水平应力为σz二介于σx和σy之间。一般情况, 土坝坝体压应力符合σy>σz>σx的规律。根据土坝坝体的应力分布情况, 利用水力劈裂原理, 在坝轴线附近沿小主应力面布置灌浆孔。泥浆就容易沿这个平面将坝体劈开。

2.3 泥浆对坝体的劈裂充填作用。

由于劈裂灌浆是以浆液为能量载体, 高压泥浆对坝体有很大的充填作用。泥浆充填坝体内部被劈开的灌浆通道, 以及与通道相连的各种原有裂缝、洞穴等, 充填作用与劈裂灌浆作用是同时进行的。随灌、随劈、随充填, 达到缝开、浆到、料满。随着复灌次数的增加, 泥浆多次充填挤压, 使原坝体得到挤压、密实, 与浆体帷幕一起形成较高的防渗能力, 因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。

2.4 湿陷作用。

泥浆灌进坝体, 其中大量水分随之进入坝体。水除了产生孔隙水压力和对土的性质产生影响外, 还对坝体产生湿陷作用。湿陷作用的大小与土坝质量和土料性质有关。湿陷作用对坝体是有利的, 可以增加坝体的密实度和变形的稳定性, 减少弱应力区范围。停灌以后湿陷作用逐渐变缓, 每次复灌都有湿陷, 但湿陷率越来越小。湿陷使坝高有所降低, 坝体体积缩小, 在坝顶出现变形裂缝。这些裂缝经过多次复灌后都会被泥浆充填。

2.5 能量的调整和转换。

根据物体能量的转换和传递规律, 提出了土坝的裂缝破坏是由于坝体内部的变形和能量积累转换造成的。要根除这种隐患, 就必须使坝体内部分土体所积累的应变能充分释放。劈裂灌浆就是通过灌浆压力和土体湿陷变形, 使原有的土体裂缝充分开裂, 使己出现的弱应力区和强应力区之间的应力应变能相互传递转换, 打破原坝体内部应力的不平衡, 恢复正常的应力状态, 使坝体内部的应力应变相对稳定。

2.6 浆坝互压理论。

土坝劈裂灌浆技术利用了上坝坝体的整体弹性特征, 在灌浆过程中随着灌浆压力的反复增长和消失, 具有弹性的坝体张开和回弹, 使坝体和浆体反复挤压, 形成连续的浆体帷幕和两侧压密的坝体联合防渗带。通过浆坝互压, 可以补救原坝体由于不均匀变形产生的小主应力不足, 改变坝体内部的应力不平衡状态, 从而比较彻底地解决了土坝坝体的变形稳定和渗透稳定问题。

2.7 泥浆和坝体的固结和压密。

劈裂灌浆加固坝体的主要作用是利用泥浆在坝体中固结硬化后形成的帷幕进行防渗。因此泥浆在坝体内能否固结硬化, 就成为土坝劈裂灌浆中最关键的问题。影响浆液固结的因素是十分复杂的, 浆液固结速率和效果不但与坝体土质、施工质量、坝体应力状态、浆体土料性质、浆体厚度等因素有关, 而且还受坝前水位、施工工艺的影响。

3 结语

运用流固耦合分析方法进行模拟, 用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性, 是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法, 多年来该技术在中小型水库土坝防渗加固中得到广泛应用。本文通过水库土坝防渗加固机理分析, 为进一步开展劈裂灌浆防渗加固技术提供理论支持与保证。

参考文献

[1]王洪恩, 卢超.堤坝劈裂灌浆防渗加固技术[M].北京:中国水利水电出版社.2006.

病险水库土坝防渗 第4篇

1该水库防渗以及处理情况

该水库开始建设于1958年, 待到1972年才正式投入使用, 大坝采用的是混凝土面板堆石, 而坝体则应用的是定向爆破填筑的方法, 混凝土面板本身具有一定对着防渗效果。该水库经过长时间的运行出现了非常严重的问题, 再加之, 水库建设初期并未达到最高防洪标准, 而且很多水库设施已经严重老化, 某些设置甚至已经失去了维修的意义, 另外, 工程观测水平比较低, 通讯也不发达, 这使得水库问题更显严重, 而其中最为严重的问题就是渗漏。维修人员发现问题后, 对该水库进行了两次维修, 都采用的是垂直帷幕灌浆方法, 效果不明显, 渗漏依然非常严重, 据统计年渗已经超过了70万m3, 占当时来水量中的1/5左右, 这使得灌区有超过0.03万m2农田无法得到正常灌溉。通过核查, 工作人员将水库定为三类病险水库, 是当时我国重点除险工程。经过多位专家的论证分析, 如要继续应用垂直帷幕灌浆技术依然不会达到良好效果, 通过调查分析, 采用斜孔帷幕灌浆技术会有一定的效果。

2该水库存在的问题介绍

该水库运行后进行了两次防渗处理, 第一次运用的是帷幕灌浆法, 防渗处理后渗流量明显下降, 以前最大渗漏为0.4m3/s, 处理后下降到0.18m3/s, 整体渗漏量减少了一半多。第二次进行的是固结灌浆处理, 再次降低了渗漏量。经过两次渗漏处理后, 左坝肩渗漏已经有了很大的改善, 而右坝三角渗漏的问题依然没有解决, 此外, 主河床坝基以及左坝破碎带渗漏问题也没有得到解决。

通过调查分析发现, 该水库坝体之所以会出现绕渗, 由两大因素引起:第一, 由地质结构引起, 右坝肩存在着压性断裂, 而且局部位置裂缝密集带出现了比较严重的碎块, 根据测量渗漏量达到了0.12 m3/s;第二, 由人为因素导致。岩体表层出现了比较严重的破碎情况, 而这基本上都有由于人为因素造成。这就直接导致前坝坡钢筋混凝土面板周边缝与右坝肩的插入深度仅有1.0~1.5m, 由于原右坝肩定向爆破形成浅层破碎带分布较广, 节理裂隙发育, 势必造成沿面板周边缝下部及右坝肩侧面三角地带的渗漏, 故该水库渗漏非常严重。

3斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用

本次除险工程帷幕灌浆旨在右坝肩形成防渗帷幕, 以减少右坝肩绕渗问题, 右坝肩防渗作为本次除险工程的主要任务之一, 设计在右坝肩形成整体防渗帷幕, 将初设的坝顶右坝肩的40m平洞及垂直帷幕灌浆, 改为沿上游坝面与坝肩岩体交线布置的斜孔, 在左右坝坡的3个部位, 共布置钻灌孔28个, 钻灌总进尺765m.

3.1左坝肩下部防渗帷幕施工。根据提供的地质资料分析, 左坝肩下部有一断层在上次左坝肩灌浆时未能得到很好的解决。故本次除险加固工程在上游坝面与坝肩岩体交接2507m高程处, 呈辐射状布置7个孔 (1号孔-7号孔) , 前坝坡与垂直面总的夹角为35° 32″, 孔间夹角为5°04″, 孔深18.2~50m, 总进尺200.9m, 孔深按穿过断层后5m控制。

3.2右坝肩防渗帷幕施工。由于水库淤积高程在2507m, 故下部帷幕布置与左坝肩布置相同, 即在上游坝面右周边缝2507m高程处, 呈辐射状布置7个孔 (8号孔-14号孔) , 前坝坡与垂直面总的夹角为35°32″, 孔间夹角为5°04″, 孔深175~572m、总进尺1940m, 孔深按穿过断层深入弱透水层后50m控制。高程2507m以上分两个区间布置钻灌孔, 在高程2507~2525 m间, 布置10个孔 (17号孔-26号孔) , 孔距2m, 孔深为穿过相对不透水层后4m控制, 孔深23~28m, 总进尺258m, 钻孔与水平夹角为20°, 同时向下游倾斜5°。在高程2525~2537 m间, 布置4个孔 (26号孔-30号孔) , 孔距3m布置, 孔深为穿过相对不透水层后4m控制, 孔深均为28m, 总进尺112m.钻孔与水平夹角为20°, 同时向下游倾斜5°, 斜孔帷幕灌浆钻孔布置图, 斜孔帷幕灌浆钻孔布置特性。

3.3防渗标准。根据《碾压式土石坝设计规范》 (SL274-2001) 规定, 本工程坝高54m, 属中坝, 设计防渗标准为:检查孔按10%控制检测, 防渗帷幕体内岩体单位吸水量不大于5Lu, 终孔深度为岩石透水率Lu≤10, 伸入弱透水层后5m终孔。

4斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用效果

利用方法来对该水库进行斜孔帷幕灌浆防渗处理, 与早期应用的垂直帷幕防渗方法相比较, 孔数由最初的中20个变为30个, 而钻孔深度则由原来的880m变为765m, 从整体上将, 钻灌长度左右减小, 变为1307m。该水库应用斜孔帷幕灌浆方法后, 产生了非常好的效果, 具体表现如下:

第一, 右岸坡与坝肩构成的三角渗漏区域被全部封闭上, 这使得坝肩经过坝体渗漏的总数量大为降低, 由此避免了右坝肩、面板等出现的绕渗问题;第二, 施工人员在与主河道垂直的前趾板上进行帷幕灌浆, 有效的解决了砂砾石渗漏的问题, 从而彻底解决原来坝基因为清理不彻底而出现的渗漏问题;第三, 施工人员在2507~ 2537m的右坝肩上, 应用的是水平帷幕灌浆法, 使得避免左坝肩左侧断层处出现的渗漏问题。

该水库工程竣工后, 进行了全面验收, 完全符合设计技术规范要求, 而且完全合格。水库绕渗问题彻底解决, 运行一段时间后观测, 渗漏量由最初占来水量的20%左右, 下降到2%左右, 年渗漏量也由最初的70万m3下降到先进的13.7万m3, 整体上节约了80% 水量, 防渗效果非常显著。最为重要的是, 此种方法的应用, 对日后类似工程的防渗出险提供了新的方式方法, 这对我国防渗处理水平的提高提供了借鉴。

5结论

综上所述, 可知斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用效果非常好, 日后可以尝试着推广应用。当然要想达到最佳效果, 施工人员需要预先做好很多方面的工作, 比如对水库渗漏部位进行全面了解, 依据设计方案制定出科学的对施工方案等。

摘要：某水库前后共进行了两次防渗处理, 最初一次应用的是垂直帷幕灌浆技术, 一段时间后又发生了渗漏, 因此防渗效果非常不佳。最后施工人员决定应用斜孔帷幕灌浆方法, 此种方法应用后, 水库防渗效果显著, 这对未来我国病险水库的治理提供了解决路径。以某书库为例, 对斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用进行了介绍。

关键词：斜孔帷幕灌浆,病险水库,防渗处理,应用

参考文献

[1]姚惠芹, 彭朝福, 陈文灏.QC水电站大坝帷幕灌浆试验与分析[J].水利与建筑工程学报, 2010 (3) .

[2]王逊, 王守军, 罗长军.既有土坝坝基帷幕灌浆施工工艺及灌浆效果的探讨[J].水电能源科学, 2009 (5) .

[3]李宵, 李守华, 史秀惠.向家坝水电站右岸地下厂房帷幕灌浆试验[J].四川水力发电, 2009 (4) .

[4]孙建军.深孔帷幕灌浆孔斜成因与处理[J].中国农村水利水电, 2009 (8) .