水庫大壩防滲加固設計探討

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摘要：為了更好的研究水庫大壩的整體防滲加固，文中結合石康水庫大壩具體的滲漏隱患，對工程進行具體的分析，然后做好防滲加固設計方案的必選，最終通過效果分析，選擇最佳的防滲加固設計方案，希望能夠對今后的水庫大壩的防滲加固設計有一定的借鑒意義。

關鍵詞：石康水庫；防滲加固；設計

最近幾年，因為不同原因，部分水庫大壩缺少正常的維修，工程出現(xiàn)不可避免的老化失修現(xiàn)象，再加上新問題的出現(xiàn)，由于原本的條件限制，水庫本身的工程標準偏低，質量無法滿足現(xiàn)階段的要求，久而久之，就出現(xiàn)長期帶病運行的問題。這樣的病險水庫大壩直接會影響工程效益的發(fā)揮，成為安全的心腹之患，對于廣大人民群眾生命財產安全帶來嚴重影響。

一、水庫除險加固工程概況

石康水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、灌溉發(fā)電輸水設施、電站及大壩管理所等建筑物組成。工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級。

二、大壩滲漏出現(xiàn)的原因分析

就相關的統(tǒng)計來看，在水庫垮壩的原因之中，因為超標的洪水或者是防洪標準過低占據(jù)了37%~51%的比例；因為工程質量隱患和工程質量差占據(jù)了35%~38%的比例；因為年久失修，管理不善占據(jù)了4%~15%；其余原因占據(jù)比例4%~11%。所以，我們應該重視大壩滲漏出現(xiàn)的原因[1]。就分析，本文所研究的石康水庫大壩出現(xiàn)滲漏出現(xiàn)集中在壩體和壩基兩個方面，因此，對于滲漏的原因也進行針對性分析。

1．壩體滲漏

石康水庫大壩出現(xiàn)壩體嚴重滲漏主要是因為原本壩體建筑的施工質量偏差，再加上粗砂石和填筑所使用的土料夾碎石較多，所以其本身也存在較大的滲漏系數(shù)，導致在下游壩體的破面上出現(xiàn)了浸潤線逸出的問題，并且逸出的位置點較高[2]。

2．壩基滲漏

在2012年的5月，在日常的檢查中發(fā)現(xiàn)石康水庫右壩肩與山坡相互結合的位置出現(xiàn)了濕潤的現(xiàn)象，在其外坡腳的集水溝中以及排水棱體之中存在滲漏積水。在調查原因之后得出：在壩體基礎的接觸面存在處理方面的缺陷，例如沒有進行齒槽的設置，也沒有進行抹漿的處理，這樣就導致壩基面出現(xiàn)的接觸性的滲漏問題。

三、水庫大壩防滲加固設計

1．方案比選

（1）高壓擺噴灌漿。目前，在水利工程的除險加固之中，高壓擺噴灌漿技術已經相當?shù)某墒欤湓碓谟冢簩綌嚨貙永蒙淞髯饔眠M行切割，這樣可以將原本的地層結構和組成加以改變，同時，再將混合漿液或者是水泥漿灌入其中形成凝結體，通過這樣的方式就可以達到防滲和加固地基的效果。這一種方案一般是使用在卵（碎）礫石、砂土或者是粉土的地層之中，初步計算，選擇這一方案需要570萬元的投資。優(yōu)點：使用這一方案，不僅施工速度快，并且也能節(jié)約一定的投資；缺點：很難控制好施工的質量，粘土中旋噴灌漿防滲效果、可靠性以及耐久性都無法與混凝土防滲墻的功效相比較。（2）塑性混凝土防滲墻。這一種方案屬于地下連續(xù)墻的方式，通過專門的造槽機械進行槽孔的鉆鑿，然后將泥漿注入到槽孔的內部，避免出現(xiàn)槽壁坍塌的問題，最后，在注滿泥漿的槽孔之中利用導管進行水下混凝土的澆筑，使用混凝土將內部的泥漿置換出來，通過這樣的方式就可以形成墻體。一般來說，在直徑小于10~的卵礫石、砂壤土、砂土、粉土等土層中應用，初步計算，選擇這一方案需要630萬元的投資。優(yōu)點：使用這一方案，擁有良好的防滲加固耐久性，并且防滲的可靠性偏高；缺點：施工整體進度偏慢，相比前一種方案，投資上花費更多。考慮到本身大壩含礫偏高，所以，通過壩體礫料與高壓灌漿水泥漿膠結的方式能夠達到最理想的想過，再加上在投資方面，高壓擺噴灌漿要節(jié)約60萬元，所以在綜合考慮之后，還是選擇施工速度較快的高壓擺噴灌漿方案。

2．布置高壓擺噴灌漿

根據(jù)石康水庫大壩的地質條件和實際的壩高，在石康水庫大壩的高壓擺噴灌漿孔的設置上按照1排，孔距0.9m的方式進行，灌漿孔的軸線位于壩軸線下游側1.5m，一共設置451個灌漿孔，鉆孔的深度一直延伸到壩基面以下的3m處。灌漿施工主要氛圍兩道工序，利用三管法擺噴的形式形成高噴墻，其對接擺角不得小于60°，選擇水泥漿液（水泥選擇42.5的普通硅酸鹽水泥）作為其灌漿材料[3]。

3．滲流分析

對于石康水庫的大壩滲流分析計算選擇大壩的二維滲流有限元進行分析，其中典型斷面選擇最大壩高的斷面。

4．對于防滲加固設計的效果總體評價

通過上面表格的具體計算結果分析來看，在三種穩(wěn)定的滲流工況之下，壩體出口處的最大滲透比降要比壩體的允許滲透坡降要小得多，所以，不會有局部滲透破壞的問題出現(xiàn)；相比加固之前，滲漏量減少了接近一半；通過圖2我們可以清晰的看到，在使用的高壓擺噴灌漿之后，大壩在灌漿的軸線位置上形成了防滲的心墻，這樣有利于壩體侵潤線的降低，在高壓擺噴防滲墻的位置上，侵潤線出現(xiàn)了跌落，進而在排水棱體內形成了逸出點，但是不會再去愛從壩面之上逸出；通過相應的計算可以看出，在進行灌漿加固之前，正常的蓄水位條件下，其下游的壩坡的穩(wěn)定系數(shù)1.72，通過灌漿加固之后的安全系數(shù)達到1.94.可見，壩體的穩(wěn)定性得到大幅度的提高[4]。通過實踐證明，這一次的加固設計所選擇的防滲加固措施對于壩體和壩基的防滲效果都有著明顯的改善功效，所以，石康水庫大壩也能夠繼續(xù)的安全運行。

四、結語

一直以來，大壩都是關系到國計民生的重點項目之一，水庫大壩能否安全、穩(wěn)定、持續(xù)的運行，就成為重中之重。所以，通過本文對石康水庫大壩的除險加固工程的研究，對其出現(xiàn)滲漏的問題進行具體的分析研究，并且通過方案的比較選擇，提出最符合大壩除險加固防滲的設計，希望通過這種的設計方案，能夠進一步加固水庫大壩，避免再次出現(xiàn)滲漏問題，保證人身財產的安全。

作者:孫俊峰 單位:黑龍江省水利工程質量檢測第五分站

參考文獻:

[1]甘興云.水庫大壩防滲加固技術探討[J].科技與企業(yè)，2015，（18）：203.

[2]李洋.某水庫大壩壩體防滲加固處理[J].山西建筑，2011，（11）：227-229.

[3]周維海.大壩防滲加固設計[J].黑龍江水利科技，2011，（04）：101-102.

[4]趙建立.水庫大壩防滲加固經驗探討[J].河南水利與南水北調，2013，（16）：107-108.