黃曉嵐

(佛山市順德區(qū)水利水電勘測設(shè)計院有限公司陽江分公司,廣東 陽江 529500)

0 引言

農(nóng)田水利工程中,水庫堤壩常會出現(xiàn)滲漏情況,降低了堤壩工程質(zhì)量,對水利工程正常運行帶來了不利影響。需結(jié)合實際情況采取有效措施進行防范及處理,發(fā)揮農(nóng)田水利工程灌溉農(nóng)田、防洪抗旱等功能[1]。

引發(fā)水庫堤壩滲漏的主要原因包括以下幾方面。①環(huán)境因素。生態(tài)環(huán)境直接影響水庫堤壩的防滲效果。不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境有較大差別,特別是在遭遇汛期強降水后,水庫堤壩會受到雨水的頻繁反復(fù)沖刷,出現(xiàn)破壞、滲漏情況。②施工因素。水庫堤壩若未按規(guī)范進行施工作業(yè)或采用的工藝技術(shù)較為落后會導(dǎo)致其存在安全質(zhì)量隱患,極易在投入使用一段時間后出現(xiàn)裂縫、滲水等問題。③材料因素。水庫堤壩施工中,材料選用是否合理、質(zhì)量是否達標等會直接影響工程質(zhì)量,若施工中沒有嚴格按照設(shè)計要求選擇合適材料、實際作業(yè)沒有對材料質(zhì)量進行嚴格檢驗會使水庫堤壩潛藏滲漏風險。④維護因素。完成水利工程水庫堤壩施工后要定期維護管理,及時發(fā)現(xiàn)存在的裂縫、破壞等問題,采取有效措施優(yōu)化解決,確保水庫堤壩正常使用。若水利工程后期運行維護不到位,沒有及時發(fā)現(xiàn)水庫堤壩的滲漏,將影響水利工程的正常運行[2]。

1 水庫堤壩防滲施工方法

1.1 灌漿施工

大壩基坑開挖與防滲處理方法。作為水利工程施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),深化落實好大壩基坑開挖工作可以起到較好的防滲作用。由于水利工程水庫堤壩的基礎(chǔ)土層較為復(fù)雜,要確?；拥姆€(wěn)固性需要采取加固措施處理。利用高壓噴漿技術(shù),將水泥漿注入基坑底部,使其與土壤充分融合,加固基礎(chǔ)土層,提高大壩基礎(chǔ)防水性能。可根據(jù)水利工程的設(shè)計強度、厚度和深度選擇合適的高壓噴漿方式,取得操作簡單、效率較高的防滲施工效果。

壩體劈裂灌漿施工處理方法。在水利工程水庫堤壩施工中,填土是比較重要的施工環(huán)節(jié),若作業(yè)過程中出現(xiàn)質(zhì)量控制不嚴問題,水庫堤壩容易受到應(yīng)力影響而發(fā)生裂縫和變形,引發(fā)滲漏問題。運用壩體劈裂灌漿技術(shù)可提高壩體安全性、穩(wěn)定性和防滲性。實際操作中,需詳細勘察施工現(xiàn),掌握應(yīng)力分布狀況,制定正確的路線灌入水泥漿,使之形成防滲泥墻,提升壩體整體防滲能力。

混凝土大壩碾壓防滲處理技術(shù)。施工時可采用復(fù)合土工膜防滲處理方法,提高大壩整體強度和防滲性能。實際操作要重點把控施工材料質(zhì)量,根據(jù)施工需要選擇合適的材料,處理好接縫處,保證接縫質(zhì)量達到施工規(guī)范要求。

1.2 防滲墻施工

防滲墻施工是水利工程水庫堤壩防滲施工常用的技術(shù)方法,可提高水利工程整體防滲性能,保證水庫堤壩安全穩(wěn)定,具體內(nèi)容如下。

1)射水地下成墻技術(shù)方法。 采用射水法原理成槽及導(dǎo)管法水下澆筑技術(shù)建造地下混凝土連續(xù)墻, 可通過噴射器形成強大射流,破碎土層和沖成槽孔,再由成型器下口刀刃進行孔壁修整,使之形成一個規(guī)則的矩形槽孔。完成該項工作后,使用泥漿進行護壁作業(yè),再實施混凝土澆筑施工,最終形成防滲墻。施工中要注意控制防滲墻的深度,保持在30 m以上,厚度則控制在25～45 cm。

2)多頭深層攪拌防滲墻技術(shù)?？紤]到一些地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)降水,工程遭遇過多雨水侵蝕后會導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏問題,借助多頭攪拌機,根據(jù)實際施工需要,將一定數(shù)量的水泥漿噴到水體中,待均勻攪拌使土體與水泥漿充分融合后,對形成的水泥樁進行科學(xué)搭接,最終形成防滲墻,提高整體工程防滲性能[3]。

1.3 滲水防治方法

對水庫堤壩出現(xiàn)的滲水情況進行防治處理時可根據(jù)不同的滲漏位置科學(xué)選用防、截、排、護等措施。壩前運用水平防滲方式。堤壩內(nèi)部可以使用豎向截滲方法,壩后則使用減壓排滲措施進行處理。實際運用要結(jié)合現(xiàn)場情況,組合式應(yīng)用防、截、排等防滲措施,取得理想的防滲效果。針對處于運行狀態(tài)的水利工程,要實現(xiàn)對水庫堤壩的有效防滲,采用豎向截滲方法,在壩內(nèi)設(shè)置防滲體,如在壩內(nèi)修筑防滲墻,根據(jù)現(xiàn)場情況選擇防滲帷幕。施工中要重視地質(zhì)條件勘察作業(yè),獲得真實準確的數(shù)據(jù),為施工材料、工藝技術(shù)等科學(xué)選用提供有力支持。水利工程水庫堤壩防滲設(shè)計中,由于靠上游攔截的滲水壓力較大,需增強防滲體的抗?jié)B強度,下游滲透坡降較小,壩體浸潤線較高,因此通常選擇在上游修筑截滲體,以取得更好的防滲效果。

2 實際應(yīng)用

陽江市江城區(qū)某水庫是一座以灌溉、防洪為主的綜合利用小型水庫,最近一次水庫除險加固時間是2011年,涉及大壩加固、重建溢洪道、輸水洞改造等,以確保水庫正常功能的有效發(fā)揮。該水庫運行至今出現(xiàn)了混凝土部位風化毀損嚴重、輸水洞進口破損嚴重、大壩背面水坡雜草叢生等情況,難以充分發(fā)揮水庫的生態(tài)社會效益,需結(jié)合實際實施水庫除險加固[4]。

該水庫存在大壩抗洪能力不滿足規(guī)范要求、迎水坡面板水位變化區(qū)風化嚴重、防浪墻普遍存在裂縫、溢洪道進口段於堵嚴重等問題,故將除險加固任務(wù)設(shè)置為加高大壩防浪墻,在壩頂鋪設(shè)混凝土路面和設(shè)置壩頂排水溝;對迎水坡混凝土面板進行修復(fù)處理,背水坡則清理雜草和設(shè)置排水溝;對溢洪道進行拆除重建,尾水渠要實施清淤疏浚處理;拆除輸水洞進水口,對輸水洞進口啟閉塔和工作橋進行修建,涉及的下游排水渠進行清淤整治;對管理房進行拆除重建,通過增設(shè)水庫大壩安全監(jiān)測設(shè)施,及時處理破損、滲漏等問題。

2.1 水文地質(zhì)勘察

開展除險加固工作前應(yīng)深入實際進行地質(zhì)水文勘察作業(yè),為后續(xù)施工設(shè)計和科學(xué)實施奠定良好的基礎(chǔ)。①明確本次勘查目標任務(wù)。開展水文地質(zhì)勘察工作的主要目的是為水庫除險加固提供工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料,包括收集分析水庫大壩所在區(qū)域的地質(zhì)資料、施工記錄和隱患情況等,明確壩體和壩基的隱患性質(zhì)及分布范圍;調(diào)查壩體和壩基病害險情,實踐中要將重點放在滑坡、塌陷、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象上;查明壩體填料顆粒組成、物理力學(xué)特性、分層填土結(jié)合情況等;查明壩基地層結(jié)構(gòu)與各層分布深度、厚度、滲透特性、滲透穩(wěn)定特性等。②加強水文地質(zhì)情況分析。在地形地貌方面,庫區(qū)地貌類型為低山丘陵區(qū),一般地形坡度處于15°～25°,勘察過程沒有發(fā)現(xiàn)不良的物理地質(zhì)現(xiàn)象。在地層巖性方面,從新到老有第四系、第三系、二迭系、石炭系、寒武系和震旦系。常見巖性為條帶狀混合巖、條紋狀混合巖和帶狀透鏡混合巖。在地質(zhì)構(gòu)造及區(qū)域穩(wěn)定性方面,盡管水庫位置有斷裂,但經(jīng)過場地勘察沒有發(fā)現(xiàn)有活動斷裂經(jīng)過,整體來看工程場地較為穩(wěn)定。在氣候水文地質(zhì)條件方面,陽江市屬于亞熱帶季風氣候,主要特點是熱量豐富、雨水充沛和災(zāi)害性天氣多。區(qū)域水文地質(zhì)條件比較簡單,根據(jù)含水層可分為第四系孔隙水和基巖裂隙水,地下水位會隨著季節(jié)和地形的變化而變化。③了解大壩工程地質(zhì)條件。在地層巖性分布特征方面,根據(jù)鉆探結(jié)果,壩址地層由新至老依次為填筑土(Q4ml)、第四系沖坡積土(Q4al)、第四系坡積土(Q4dl)、殘積層(Q4el)、下伏基巖為花崗巖(γ)。在地質(zhì)構(gòu)造與地震烈度方面,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料壩址區(qū)沒有斷裂通過,經(jīng)過野外地質(zhì)測繪發(fā)現(xiàn),壩址區(qū)基巖風化局部較淺,可能是小斷裂通過的反應(yīng)。該項目場地基本地震動峰值加速度為 0.10 g,場地抗震設(shè)防烈度為7度。在水文地質(zhì)條件方面,孔隙水主要賦存于第四系松散層,并向下游低處進行排泄或滲入到基巖中。勘察測得各鉆孔地下水位處于4.10～6.70 m,水質(zhì)帶給建筑材料的腐蝕性判定結(jié)果見表1。

表1 環(huán)境水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價

2.2 施工作業(yè)設(shè)計

1)大壩設(shè)計。主要包括上游坡、下游坡和壩體三部分。大壩上游坡15.5 m,高程至壩腳現(xiàn)澆C25砼護坡。新建護坡段坡比為1∶ 3.0,護坡結(jié)構(gòu)自上而下為120 mm厚的C25混凝土和100 mm厚碎石砂墊層,每隔4 m設(shè)置一條護坡縱橫縫。護坡腳則采用C25混凝土矩形護腳擋墻,在護坡位置對φ50PVC的塑料排水管進行預(yù)埋,縱橫間距控制在5 m左右。在壩頂至護腳修建一條2 m寬度的混凝土臺階,方便后期維護管理。大壩下游坡則是對大壩背水坡表進行回填土作業(yè),將坡比設(shè)計為1∶ 1.6,采取的措施包括植草皮進行護坡、設(shè)置排水溝等,防止?jié)B水、塌陷等問題出現(xiàn)。因壩體滲透系數(shù)過大,擬對原壩體進行充填灌漿,本次灌漿范圍沿壩頂軸線,長度155 m,總灌漿進尺2024.64 m。灌漿孔沿壩軸線3.0 m等距布置,雙排,排距2.0 m,深入弱風化層以下不小于1.0 m,分二序孔施工,大壩主體工程完成后方可進行壩體灌漿。灌漿采用充填式灌漿技術(shù),對灌漿土料要求如下：塑性指數(shù)10%～25%,黏粒含量20%～45%,粉粒含量30%～50%,砂粒含量0～30%,有機質(zhì)含量<2%,可溶鹽含量<3%。對漿液物理力學(xué)性能要求如下：容重1.3～1.6 g/m3,黏度20～100 s,穩(wěn)定性0～0.15 g/cm3,膠體率>70%,失水量10～30 cm3/30 min。灌漿壓力采用50～100 kPa,最大允許灌漿壓力由現(xiàn)場試驗確定。每孔每次平均灌漿量以孔深計,每米孔深控制在0.5～1.0 t/m,灌漿次數(shù)應(yīng)在5次以上。

3)輸水涵管。水庫現(xiàn)有輸水洞主要為三級階梯式進水涵,管道進口基礎(chǔ)出現(xiàn)了較為嚴重的破損情況,在開展除險加固設(shè)計時將重點放在新建輸水洞進口啟閉塔和工作橋上面,改為閘門控制輸水洞放水,采用鑄鐵閘門、5 t手電兩用螺桿啟閉機,對出口排水渠清淤疏浚,減少滲漏水安全問題的發(fā)生。

2.3 防滲處理作業(yè)

完成水庫除險加固施工設(shè)計后,圍繞水庫滲漏原因及位置,采用有效措施進行解決。施工中,將重點放在水庫施工使用材料、壩體混凝土作業(yè)、溢洪道修筑加固上,保證選擇材料貼合工程施工實際要求。重視壩體混凝土作業(yè),事先了解施工內(nèi)容和工藝技術(shù),嚴格按照工藝流程及操作要求施工,待完成作業(yè)后檢查驗收施工質(zhì)量,確保壩體整體施工質(zhì)量和防滲性能。對于溢洪道施工,要先清理進出口位置出現(xiàn)的於堵,嚴格遵照設(shè)計要求進行開敞式溢洪道改造施工,在達到安全泄洪的同時防止?jié)B漏問題。完成施工作業(yè)后,對不同工況下的壩頂高程進行復(fù)核,結(jié)果見表2。復(fù)核發(fā)現(xiàn),壩頂高程最大值為18.02 m,大壩現(xiàn)狀測量壩頂高程和防浪墻頂高程分別為17.41 m、18.0 m,與本次除險加固計算值相近。

表2 壩頂高程復(fù)核計算值

在完成水庫除險加固施工后,重新檢查大壩抗洪能力是否滿足規(guī)范要求、迎水坡面板水位變化區(qū)風化情況、防浪墻是否存在裂縫、溢洪道進口段於堵嚴重等問題,確保加固后的水庫大壩泄洪能力滿足實際要求。對坡頂至坡腳現(xiàn)澆C25砼護坡和背水坡表進行回填土作業(yè),提升壩體穩(wěn)固性和防滲性,充分發(fā)揮水庫作用。

3 結(jié)束語

水庫堤壩出現(xiàn)滲漏,如不能及時發(fā)現(xiàn)并處理,將影響整個水利工程的正常運行。應(yīng)重視水庫堤壩防滲施工,緊密圍繞水庫大壩、溢洪道等實際工作要求,科學(xué)制定除險加固方案,落實好水庫大壩混凝土護坡、出口排水渠清淤疏浚等工作,增強水庫堤壩的防滲加固效果。