土石坝坝体裂缝和渗漏及其防渗加固技术分析

焉愚＝＝晨蕊怎，０ｎｌｎａｓｃｌｅｎｃｅ应用技术ａｎｄＪｅｃｈｎｏｌ０ＥｙＫｅｖｌｅｗｏ－Ｐ＿■啊１土石坝坝体裂缝和渗漏及其防渗加固技术分析张卫平（云南省迪庆州维西县水利水电局云南迪庆州６７４６００）［摘要］土石坝病害中，坝体裂缝、建筑物裂缝、坝体坝基漏水、上游护坡冲刷破坏以及白蚁洞穴等占的比重较大。土石坝防渗加固是病险水库除险加固工作中非常重要的方面。［关键词］土石坝坝体裂缝防渗加固中图分类号：ＴＶ６４１文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００９—９１４Ｘ（２０１０）０４—０３０７∞ｌ＇土石坝坝体裂缝和渗漏土石坝形成坝体裂缝和渗漏的原因是多方面的，由于土石坝为散粒体组成的挡水建筑物，防渗体用粘土心墙或斜墙、钢筋混凝土面板等，而基面的地形不规则、地质不均匀、碾压质量等因素，使断面间的沉陷（包括固体沉陷）不同，引起水平向（包括垂直河向与顺河向）的拉应力，从而引起接近垂直坝轴线方向和平行坝轴线方向的裂缝或面板止水的开裂。其中以接近垂直坝轴线方向的裂缝危害较大，它使防渗体产生裂缝或面板止水开裂等，引起渗透破坏。土石坝在施工期和蓄水期的变形往往占总变形的６０％一７０％，也就是说有３０％到４０％的后期影响，由土石坝原型观测资料分析表明：后期变形对上石坝防渗体的强度、稳定和裂缝有显著影响。此外生物的影响，主要包括老鼠等动物和树木等植物造成的土体洞穴，也是引起渗透破坏的因素之一。还有坝体受波浪的冲击导致上游护坡冲刷和淘蚀而损坏，主要是由于干砌石的厚度不足、下垫层设计不合理、混凝土和浆砌石护坡厚度太薄、裂缝太宽、排水孔失效等造成。２土石坝防渗加固技术分析２１地下防渗墙技术地下防渗墙技术采用的主要工艺方法是：按照设计的几何尺寸造孔，泥浆固壁，清沉渣，浇水下混凝土，处理槽孔之间的接头等。工程泥浆主要有当地粘土和膨润土。防渗墙墙体类型和墙体材料应根据周围土体的变形特性和承受的荷载情况进行选择。墙体类型有刚性墙、塑性墙、柔性墙：刚性墙墙体材料有钢筋混凝土、混凝土、粘土混凝土等，塑性墙墙墙体材料有塑性混凝土、沥青混凝土等，柔性墙墙体材料有固化灰浆、自硬泥浆、泥浆槽、薄膜等。地下防渗墙技术使我国水库和大坝的防渗和安全设计及旋工技术发生了很大的变化，著名的三峡和小浪底工程都使用了地下防渗墙技术。混凝土防渗墙特别是塑性混凝上防渗墙，作为土坝的垂直防渗结构是非常安全和经济，是处理土坝安全隐患的主要技术手段。具有占地少、工效高、工期短、质量可靠、经济效益高的优点。但使用该项技术时，必须合理设计，严格施工工艺控制，方能取得成功。２２振动沉模防渗板培技术振动沉模防渗板墙技术，是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹注满浆液，边振动边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕。该技术采用挤压土体成槽工艺，施工成套设备主要由桩机、制浆输浆系统和动力机组成。浆液包括水泥砂浆、水泥粘土砂浆、水泥粉煤灰膨润土砂浆、水泥粉、煤灰粘土砂浆等，应根据防渗墙的物理力学性能、施工机械和工艺过程要求、防渗墙厚度、材料供应条件和价格、施工经验等因素选择。振动沉模防渗板墙技术的优点是简化了成墙工序，由地下防渗墙的六道工序简化为一道工序：解决了槽孔之间的夹泥和下部开叉使混凝土连续墙不连续的弊端，因而成墙质量可靠，施工速度快，成本低。其不足之处是对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。该技术主要用于砂、砂性土、粘性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝上连续防渗墙，造墙深度可达２０ｍ左右，厚８—２５ｃｍ，最厚可达３０ｃｍ。２．３劈裂帷幕灌浆技术劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，根据土坝的几何形状和应力分布规律，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地使坝体沿轴线方向劈裂，同时灌注适宜的泥浆，形成铅直连续的防渗帷幕，堵塞与劈裂缝连通的的洞穴、裂缝或切断软弱层。以提高坝体的防渗能力：同时，通过浆坝互压和湿陷使坝体内部得到调整，提高坝体变形稳定性。劈裂灌浆主要工序有钻孔、制浆、灌浆。劈裂灌浆一般采用孔底注浆全孔灌注法。孔底注浆全孔灌注法是劈裂灌浆提高质量和保证坝体安全的重要技术措施。注浆机以一定的压力将浆液压入注浆管，浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流动。劈裂灌浆技术主要适合于处理压实质量差、有裂缝、洞穴、水平夹砂层等隐患的土坝及结构性较强的粉细砂及上砂夹层透水地基。应用劈裂灌浆技术时，应根据工程的具体情况，采取相应的灌浆工艺和措施，以取得良好效果。万　方数据２．４高压喷射灌浆防渗技术高压喷射灌浆是利用钻机造孔，然后把带有喷头的灌浆管下至上层的预定位置，以高压把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，土粒从土体上剥落下来后，一部分细小土粒随着浆液冒出地面，其余部分与灌入的浆液混合掺搅，在土体中形成凝结体。其基本原理是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或混合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。高压喷射灌浆防渗技术可用于坝下地基覆盖层、接触带等的防渗，在大块径、堆石体等地质条件也可建造防渗墙。其优点是不需对地基进行开挖，即可在地基的某一深度建造符合设计要求的防渗体。２．５土工膜防渗技术土工膜的厚度很薄，容易遭破坏，为了有效保护和提高其在坡面上的稳定性，土工膜防渗结构原则上应包括５层：防护层（与外界接触的最外层）、上垫层（防护层与土丁膜之间的过渡层）、土工膜、下垫层、支持层。土工膜所用的原材料主要有聚乙烯（ＰＥ）和聚氯乙烯（ＰＶｃ）两种，工程选料时应考虑上述两种材料在力学特性、可连接性、经济性等方面的优缺点，并结合工程实际情况做出合理的选择。土工膜的形式分为单膜和复合土工膜，选用单膜或是复合土工膜主要从复合土工膜的作用和经济性两方面综合考虑。土工膜使用的场合和部位要正确，所用的材料要充分能发挥其最大的效能。同时做到理设计、精心施工、经常维护。２．６综合防渗技术水库大坝各组成部分的病险情况往往不同。根据土坝产生病害的部位、原因、地质特点等，针对性地采取不同防渗技术措施，进行综合治理的技术，成为综合防渗技术。综合技术比单一技术质量易掌握，施工速度快，工程成总趋势。综合防渗技术的主要内容，包括采用各种有效的勘查手段查明病险大坝的病情，综合各种适应的防渗技术，选择适宜的防渗材料，综合执行防渗加固方案。为适应综合防渗技术的要求，建立数据库是非常重要的环节。将采集的各种防渗技术及旌工工艺、防渗材料，分类别进行整理，编入数据库，有总之，哪种技术都有它的适用范围和局限性。优化土石坝防渗加固设法有效控制其易出现的问题。［１］程小平．中小型土石坝渗流破坏加固研究［Ｊ］．沿海企业与科技，２００５，１２（０３）．［２］华静，杨华舒，念红芬．病险土石坝防渗治理措施探析［Ｊ］．２００５，６（０４）：２卜２３．［３］顾淦臣，束一鸣，沈长松．土石坝工程经验与创新［Ｍ］．北京，中国电力出版社，２００４．科技博览Ｉ３０７本低，用于土坝病险治理具有巨大潜力，是今后土坝病险治理的发展方向和利于优化施工方案，加快设计施工过程。计研究的重点在于明确病因机理，选择适用的防渗技术、工艺和防渗材料，以最大限度地发挥选用技术的优势，工艺和防渗材料，同时加强试验研究和方参考文献