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小型水库防渗加固处理技术措施 摘要:目前,我国六、七十年代兴建的小型水库,大多经过多年运行,都成为病险水库。这些水库以土石坝居多。而由于种种原因形成的渗漏问题,严重影响到小型土石坝水库的正常运行,危及大坝安全,应引起足够重视。文章结合小水库土石坝防渗加固处理措施,总结分析了小型土石坝防渗加固处理技术及施工方法,以期能为类似工程提供参考经验。 关键词:水库土石坝、防渗加固、处理措施 1 前言 建国初期,为克服水旱灾害,促进工农业生产,改善人民生活,国家鼓励兴修水利工程。各地政府群众结合当地地理条件,共修建5 万余座小型水库。这些水库大多在上世纪六、七十年代修建,在灌溉、防洪、人畜饮水等方面发挥了重大作用。但由于当时历史条件及经验、技术不足等原因,很多水库设计标准偏低,施工质量控制不严,经多年运行后,主要建筑老化,险情不断,工程隐患较多,成为病险水库。土石坝作为小型病险水库的主要坝型,常出现坝体、坝基渗漏、坝坡散浸等渗漏破坏。 2 小型水库土石坝主要渗漏原因 土石坝的渗漏现象一般表现为坝基、坝肩与坝体结合处渗漏,坝后坡散浸、管涌,坝后坡浸润线偏高等。主要原因: 2.1 兴建时施工机械落后,土料不均匀,碾压不密实,心斜墙渗透系数大。再经多年运营,大坝不均匀沉降,心斜墙产生裂缝,形成渗漏通道。 2.2 坝基、坝肩清基不彻底,基岩风化层厚度较大,透水率大,且坝基与坝体间接触破坏,渗漏严重。 2.3 经多年运营,上下游护坡破坏严重,反滤排水设施毁坏或未建。 3 水库土石坝防渗加固处理措施 该水库距县城28km。坝址以上流域面4.13km2,水库于1970年6月开工建设,至1971年12 月完工。水库坝顶高程519.20m,最大坝高19.7m,坝顶长93.4m,宽2.0m,溢洪道堰顶高程515.22m,堰顶宽5.0m。水库总库容153.8 万m3,有效库容84.00 万m3,防洪库容63.23 万m3,死库容3.0 万m3。根据现场观测与土工试验,坝体渗漏主要存在以下问题: 心墙欠高3.13m,土料不均匀,碾压不密实,渗透系数大; 坝基、坝肩清基不彻底,且存在岩基强风化层透水率较大的问题,渗漏严重; 上、下游无护坡,下游无排水反滤设施。 3.1 心墙欠高部位 该坝坝体上部心墙欠高3.13m,其土体主要残坡积风化壤土,粉质粘土和粘土夹有页岩碎片和粗砾石等,孔隙率大,密实性差,属强透水区,渗透系数达10-4cm/s 级,采取一般灌浆不易处理好此类渗漏问题。目前国内处理同类问题主要采用土体置换法或高喷防渗墙方法等。由于工程高喷防渗墙位于坝体上部,其防渗墙弹模与土体弹模差异较大,且高喷防渗墙属脆性结构,一但坝体发生新的不均匀沉陷,则防渗墙就会发生断裂,形成透水通道,因此,高喷防渗墙方法不宜用于上部心墙。土体置换法即通过人工或机械开挖坝顶心墙欠高部位,重新回填粘土碾压,以达到防渗目的。该方法技术简单,对施工机械要求低,造价低,较适用于小型土石坝心墙欠高处理。 3.2 坝体心墙渗漏处理 心墙坝一般可对心墙采用静压充填灌浆处理,以降低心墙渗透系数。静压充填灌浆参数:根据心墙宽度,初拟孔距2.0m,梅花形布孔, 三序灌浆。灌浆管上端孔口压力小于4.9104Pa , 粘粒含量在2045% 之间, 粉粒含量4070%,砂粒含量小于10%,灌浆后渗透系数小于110-5cm/s。 3.3 心墙底部与基岩连接段防渗处理 由于坝基心墙底部没有建造砼盖板,心墙粘土与风化基岩直接接触,灌浆时难以升压,致使孔口处帷幕效果较差。此类问题解决方法主要有高压旋喷技术和固结托底技术。高压旋喷灌浆,据其旋转喷射压力形成直径大小切割搅拌土体,灌浆后形成墙体。固结托底灌浆,属悬挂式固结灌浆。首先将灌浆深度的底部进行封闭,不能将大量的浆液扩散到有效深度以下,而要使浆液沿水平方向扩散,形成一个浅层水平固结灌浆层(即帷幕灌浆孔顶板)。帷幕灌浆孔顶托板的形成,高压旋喷和固结托底灌浆均可满足要求。相比之下,高压旋喷需专门的灌浆机械,而固结托底灌浆可与帷幕灌浆同孔同设备即可完成,投资也相对较低。一般选用固结托底灌浆形成帷幕灌浆孔顶板。托底固结灌浆的具体作法为: (1)试探性灌浆。一般先制配两种浓度的浆淮,一种是标准浆,一种是稠浆。当基础孔隙孔径不大时,采用标准浆,当孔隙孔径较大时采用稠浆。当采用标准浆时,通过计算,随灌入浆量的增加,而浆面同步上升,则可采用一般标准浆灌浆,当不能同步上升,说明孔隙直径偏大,应采用稠浆灌入。 (2)间歇式灌浆。当孔隙直径过大,采用稠浆还不同步上升时,此时可采用间歇式灌浆,在灌入一定的浆量后,间歇一段时间待初凝后,再灌入一定浆量,直到将最大孔洞灌满为止。 (3)交替式灌浆。间歇式用时较长时,也可改用交替式灌浆,交替式是先灌浆液,再灌砂砾,然后再灌浆液,如此反复,直到托底为止。再进行稠浆灌浆,最后用标准浆淮加压灌浆,使其浆液扩底固结灌浆目的。 3.4 坝基、坝肩防渗处理 该水库坝基为砂岩,表层存在厚度为02.5m 的强风化层。坝基岩体呈强至弱风化状,心墙粘土与风化基岩直接接触,存在渗漏通道。为阻断坝基处渗流,根据地质剖面图,采用坝基进行帷幕灌浆,灌浆范围为沿坝轴线对坝体基岩进行全断面灌浆。水库库岸靠近大坝左坝肩处有一小型断裂,走向近北东向,其岩性为白云质灰岩,恰沿断层发育,从大坝上游侧直接贯穿至背水坡溢洪道附近,在大坝上下两侧形成良好的水力通道,导致大量库水从此渗漏。且大坝左坝肩处岩层微倾向左岸下游,顺层裂隙发育,从左坝肩钻孔揭示:上部岩体透水率大于100Lu,透水性强。需对坝肩进行帷幕灌浆处理。帷幕灌浆参数:帷幕深度以Lu10 为控制,据地质钻探剖面,初拟河床段灌浆深度812m,左坝肩灌浆深度1015m,右坝肩灌浆深度1213m,随透水率Lu 值改变而改变。孔距2.0m,单排,二序灌浆。 3.5 下游坝坡及反滤排水 坝后坡采用草皮护坡。坝后坡排水增建纵横排水沟。纵向排水设在马道内侧,断面0.30.4m,浆砌块石结构,水泥砂浆抹面。根据山区特点,在坝山结合部设立横向排水沟,横向排水沟断面0.30.4m。根据水库坝体的特点,选用贴坡式排水体,排水体由粗砂0.2m,卵石0.2m,块石0.4m 组成,水平段长1.5m,贴坡体边坡与大坝边坡同坡,斜坡体高2.0m。 4 结束语 小型水库土石坝防渗加固处理关系到坝体稳定,居民社会生产生活安全,意义重大。在分析小型水库土石坝存在的共性渗漏问题基础上,结合防渗加固实例处理技术及工程施工方法实践的经验,以供类似工程借鉴与应用。第 5 页 共 5 页
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