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【摘 要】 在我国水利工程建设当中，需要对防渗技术进行严格的要求与设计，否则容易出现渗漏等事故，严重的影响了石坝体的使用寿命和使用安全系数，本文就对灌浆防渗加固处理技术在土石坝中的应用进行阐述分析。
【关键词】 灌浆;防渗加固处理;土石坝
一、工程概况
某水利枢纽工程建于上世纪70年代，主要承担市区供水及周边地区的农业灌溉任务，同时也是连接两岸的重要交通纽带。大坝长约280m，左侧设有船闸及非溢流坝，右侧设有灌溉水闸及泄洪闸，溢流坝段为浆砌石硬壳坝，坝高8m，顶面宽3.5m，非溢流坝为浆砌石结构，坝高约8～14m，顶宽2.50m，长约50m。2011年洪水期间大坝溢流时发现非溢流坝坝体出现多处漏水点，船闸及非溢流坝段下游出现多个大小不等的涌水点，涌水中带有少量泥沙，影响大坝安全运行。
二、堤坝渗漏分析
土石坝以其取材方便、适应性强、施工灵活、结构简单等优点而在当今世界中得到广泛的应用。因其主要有坝址附近的土石料填筑而成，故又称“当地材料坝”。根据坝体所用材料的不同，又可分为土坝和堆石坝。
與其它建筑物不同，坝的建筑除了要考虑地基变形和稳定等一般性问题以外，还要特别考虑水的渗漏问题。大坝渗漏带来的不仅仅是经济损失，它对大坝的安全还会造成影响。以往的经验表面，许多坝的破坏，往往不是因坝本身和地基的强度不够，而是由于地基岩土没有抵住水的作用。坝基及两岸山体渗漏的原因有两个：（1）水库蓄水形成的巨大水头压力;（2）存在着过水通道。渗漏量的多少，与水头的高低和通道的大小两因素成正向依从关系。
实践表明，凡在裂缝中产生较大渗漏的，一般都具有以下条件：这些裂缝都与水库内外相连通，而且具有一定的开度。那些不与水库和外界连通的，已被充填得很密实的裂隙或溶洞，不会形成严重的漏水。
因此，在分析判断坝基和岸边能否产生严重漏水时（小的渗漏不可避免），不但要查明坝区岩石内是否存在断层、裂隙、溶蚀等，还要查明其产状及充填情况。在详细调查、勘探的基础上，最后应尽可能地将坝址选在工程地质问题最少而又渗水量小的地段上。事实上，这只是相对概念，大多数坝址选择，地质条件都不同程度上存在着地质缺陷，尤其在近一段时期的病险库处理工程，绝大多数是处理由于地质缺陷引起的坝基渗漏问题。
三、防渗加固设计
（一）设计原则与执行标准
（1）安全性原则。在对大坝进行灌浆防渗技术方面的设计过程中首先需要保障的是大坝的安全使用原则。部分施工是在储水的条件下进行的，一旦大坝出现危险其所带来的损失是无法估计的。处于安全的考虑对灌浆防渗技术的设计原则首先做如下保障：第一、按心墙堆石坝分析坝体稳定，水压力直接作用在灌浆帷幕体上;第二、按宾汉流体理论确定浆液扩散范围;第三、在坝体稳定满足要求的条件下，钻孔灌浆尽可能向坝体上游面延伸;第四、原设计齿墙下的基础帷幕失效，在坝体灌浆主帷幕下重建基础帷幕，作好与两岸帷幕的搭接。
（2）有效性原则。保障灌浆处理后的大坝具有明显的防渗效果。主要从防渗标准的执行与施工的监管：首先，要求对坝体进行防渗的材料能够具有较好的防渗性能，同时构建的防渗就够的总体物理变形抗性较强。其次，坝体防渗结构需要对坝体压力进行分担，以抗拉部位的应力小于0.1MPa为宜。再次，在过程中需要对施工过程中的不同位点的渗漏、压力、物理应力等方面进行实时的监控。并通过绘制相关图表采用数学手段加以预测。
（二）方案确定
目前对坝体及坝基防渗可采用的防渗加固手段主要为坝前截渗或坝顶垂直防渗。因大坝上游需要保持一定水位保证城市供水，不能排空或降低水位，所以坝前防渗不具备施工条件，只能考虑在坝顶设置贯穿坝体进入坝基相对隔水层的垂直防渗方式。坝体为浆砌石，坝基局部坚硬的贝壳碎屑岩，混凝土防渗墙、旋喷桩、水泥土搅拌桩等方法将对坝体造成破坏，均不适用。而采用灌浆方法即可对老化的浆砌石坝体进行充填防渗补强，又能在坝基透水性较强的贝壳碎屑岩中形成防渗帷幕，且对坝体结构扰动相对较小，施工简单，工期较短，可以达到防渗加固目的。
（三）灌浆孔布置
在发生渗漏涌水的船闸及非溢流坝段按梅花形布置双排灌浆孔，排距1m，孔距2m，共计101个孔，钻孔深度进入弱透水的粘土层3～5m。
（四）防渗加固目标
通过充填固结灌浆提高坝体完整性，截断坝体内的渗漏通道，使坝体透水率小于3Lu，通过帷幕灌浆截断接触带及坝基贝壳碎屑岩层中的渗漏通道，帷幕深度内透水率低于5Lu。
（五）灌浆材料及灌浆压力
坝体充填固结灌浆采用纯水泥浆液进行灌注，如耗浆量大，则添加速凝剂水玻璃。用0.8：1纯水泥浆开灌，当灌入量达到300l且无减少趋势或压力无升高趋势，改为0.5：1灌注。充填固结灌浆以5m为一个段长，根据实际情况可适当调整，但最长不超过8m，灌浆压力不超过0.2MPa。坝基帷幕灌浆采用水泥加粘土及外加剂按照配合比配制出低流动性的膏状浆液或稳定浆液，水泥：粘土：水配比为0.4：0.6：0.7，采用自下而上分段提升灌注，提升间隔按0.5m/段进行。Ⅰ序孔灌浆压力0.5～1.0MPa，Ⅱ序孔灌浆压力，1.0～2.0MPa。
（六）灌浆顺序及结束标准
先对浆砌石坝体和基岩接触段充填固结，再对坝基自下而上帷幕灌浆。
坝体充填固结灌浆与坝基帷幕灌浆均先灌注下游排，后灌注上游排，每排可分为二序或三序。在先灌排中的一序孔中按该排孔数的10%布置布置先导孔，其间距不小于15m。坝体充填固结灌浆压力达到0.2MPa，注入率小于3L/min，持续灌注20min即可结束灌浆。坝基帷幕灌浆当灌浆间隔提升段达到设计最大单位灌入量时，且压力大于该灌浆段最小设计压力时，可结束该段灌浆，或灌浆间隔提升段达到最大设计灌浆压力，且灌入量小于该灌浆段最小设计单位灌入量时，可结束该段灌浆。 （七）灌浆孔封孔
灌浆结束后，采用0.5：1浓水泥浆封孔，封孔压力0.1MPa，孔口处采用1：1砂浆人工捣实封填，并养护待凝。
四、堤坝灌浆防渗的几种方法
（一）劈裂式帷幕灌浆法
所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复;泥浆由稀到稠，循序渐进;压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
（二）高压填充式灌浆法
高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后进行填充，则填满为止。
（三）低压速凝式灌浆法
这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况（即粘土层或砂砾层）分别采用30型钻机或50型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质（如黄豆、大米），再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出;加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。
五、结语
每种新技术有各自的原理、施工工艺、优缺点和适用性。在工程实际中，根据工程的实际情况选择相应的综合防渗技术，以达到科学、经济、合理的目的，这是在当前以及今后堤坝防渗方案选择中值得深入研究的课题。
參考文献：
[1]陆付民.堤防防渗加固方法研究[J].水电科技进展，2003，02：5-10.
[2]关德斌，白永年，王洪恩.土坝坝体劈裂灌浆防渗加固技术的研究[J].水利学报，1984，03：38-46.
[3]梁瑛.水库应急防渗加固工程中的灌浆技术[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2013，03：21-22.
【关键词】 灌浆;防渗加固处理;土石坝
一、工程概况
某水利枢纽工程建于上世纪70年代，主要承担市区供水及周边地区的农业灌溉任务，同时也是连接两岸的重要交通纽带。大坝长约280m，左侧设有船闸及非溢流坝，右侧设有灌溉水闸及泄洪闸，溢流坝段为浆砌石硬壳坝，坝高8m，顶面宽3.5m，非溢流坝为浆砌石结构，坝高约8～14m，顶宽2.50m，长约50m。2011年洪水期间大坝溢流时发现非溢流坝坝体出现多处漏水点，船闸及非溢流坝段下游出现多个大小不等的涌水点，涌水中带有少量泥沙，影响大坝安全运行。
二、堤坝渗漏分析
土石坝以其取材方便、适应性强、施工灵活、结构简单等优点而在当今世界中得到广泛的应用。因其主要有坝址附近的土石料填筑而成，故又称“当地材料坝”。根据坝体所用材料的不同，又可分为土坝和堆石坝。
與其它建筑物不同，坝的建筑除了要考虑地基变形和稳定等一般性问题以外，还要特别考虑水的渗漏问题。大坝渗漏带来的不仅仅是经济损失，它对大坝的安全还会造成影响。以往的经验表面，许多坝的破坏，往往不是因坝本身和地基的强度不够，而是由于地基岩土没有抵住水的作用。坝基及两岸山体渗漏的原因有两个：（1）水库蓄水形成的巨大水头压力;（2）存在着过水通道。渗漏量的多少，与水头的高低和通道的大小两因素成正向依从关系。
实践表明，凡在裂缝中产生较大渗漏的，一般都具有以下条件：这些裂缝都与水库内外相连通，而且具有一定的开度。那些不与水库和外界连通的，已被充填得很密实的裂隙或溶洞，不会形成严重的漏水。
因此，在分析判断坝基和岸边能否产生严重漏水时（小的渗漏不可避免），不但要查明坝区岩石内是否存在断层、裂隙、溶蚀等，还要查明其产状及充填情况。在详细调查、勘探的基础上，最后应尽可能地将坝址选在工程地质问题最少而又渗水量小的地段上。事实上，这只是相对概念，大多数坝址选择，地质条件都不同程度上存在着地质缺陷，尤其在近一段时期的病险库处理工程，绝大多数是处理由于地质缺陷引起的坝基渗漏问题。
三、防渗加固设计
（一）设计原则与执行标准
（1）安全性原则。在对大坝进行灌浆防渗技术方面的设计过程中首先需要保障的是大坝的安全使用原则。部分施工是在储水的条件下进行的，一旦大坝出现危险其所带来的损失是无法估计的。处于安全的考虑对灌浆防渗技术的设计原则首先做如下保障：第一、按心墙堆石坝分析坝体稳定，水压力直接作用在灌浆帷幕体上;第二、按宾汉流体理论确定浆液扩散范围;第三、在坝体稳定满足要求的条件下，钻孔灌浆尽可能向坝体上游面延伸;第四、原设计齿墙下的基础帷幕失效，在坝体灌浆主帷幕下重建基础帷幕，作好与两岸帷幕的搭接。
（2）有效性原则。保障灌浆处理后的大坝具有明显的防渗效果。主要从防渗标准的执行与施工的监管：首先，要求对坝体进行防渗的材料能够具有较好的防渗性能，同时构建的防渗就够的总体物理变形抗性较强。其次，坝体防渗结构需要对坝体压力进行分担，以抗拉部位的应力小于0.1MPa为宜。再次，在过程中需要对施工过程中的不同位点的渗漏、压力、物理应力等方面进行实时的监控。并通过绘制相关图表采用数学手段加以预测。
（二）方案确定
目前对坝体及坝基防渗可采用的防渗加固手段主要为坝前截渗或坝顶垂直防渗。因大坝上游需要保持一定水位保证城市供水，不能排空或降低水位，所以坝前防渗不具备施工条件，只能考虑在坝顶设置贯穿坝体进入坝基相对隔水层的垂直防渗方式。坝体为浆砌石，坝基局部坚硬的贝壳碎屑岩，混凝土防渗墙、旋喷桩、水泥土搅拌桩等方法将对坝体造成破坏，均不适用。而采用灌浆方法即可对老化的浆砌石坝体进行充填防渗补强，又能在坝基透水性较强的贝壳碎屑岩中形成防渗帷幕，且对坝体结构扰动相对较小，施工简单，工期较短，可以达到防渗加固目的。
（三）灌浆孔布置
在发生渗漏涌水的船闸及非溢流坝段按梅花形布置双排灌浆孔，排距1m，孔距2m，共计101个孔，钻孔深度进入弱透水的粘土层3～5m。
（四）防渗加固目标
通过充填固结灌浆提高坝体完整性，截断坝体内的渗漏通道，使坝体透水率小于3Lu，通过帷幕灌浆截断接触带及坝基贝壳碎屑岩层中的渗漏通道，帷幕深度内透水率低于5Lu。
（五）灌浆材料及灌浆压力
坝体充填固结灌浆采用纯水泥浆液进行灌注，如耗浆量大，则添加速凝剂水玻璃。用0.8：1纯水泥浆开灌，当灌入量达到300l且无减少趋势或压力无升高趋势，改为0.5：1灌注。充填固结灌浆以5m为一个段长，根据实际情况可适当调整，但最长不超过8m，灌浆压力不超过0.2MPa。坝基帷幕灌浆采用水泥加粘土及外加剂按照配合比配制出低流动性的膏状浆液或稳定浆液，水泥：粘土：水配比为0.4：0.6：0.7，采用自下而上分段提升灌注，提升间隔按0.5m/段进行。Ⅰ序孔灌浆压力0.5～1.0MPa，Ⅱ序孔灌浆压力，1.0～2.0MPa。
（六）灌浆顺序及结束标准
先对浆砌石坝体和基岩接触段充填固结，再对坝基自下而上帷幕灌浆。
坝体充填固结灌浆与坝基帷幕灌浆均先灌注下游排，后灌注上游排，每排可分为二序或三序。在先灌排中的一序孔中按该排孔数的10%布置布置先导孔，其间距不小于15m。坝体充填固结灌浆压力达到0.2MPa，注入率小于3L/min，持续灌注20min即可结束灌浆。坝基帷幕灌浆当灌浆间隔提升段达到设计最大单位灌入量时，且压力大于该灌浆段最小设计压力时，可结束该段灌浆，或灌浆间隔提升段达到最大设计灌浆压力，且灌入量小于该灌浆段最小设计单位灌入量时，可结束该段灌浆。 （七）灌浆孔封孔
灌浆结束后，采用0.5：1浓水泥浆封孔，封孔压力0.1MPa，孔口处采用1：1砂浆人工捣实封填，并养护待凝。
四、堤坝灌浆防渗的几种方法
（一）劈裂式帷幕灌浆法
所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复;泥浆由稀到稠，循序渐进;压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
（二）高压填充式灌浆法
高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后进行填充，则填满为止。
（三）低压速凝式灌浆法
这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况（即粘土层或砂砾层）分别采用30型钻机或50型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质（如黄豆、大米），再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出;加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。
五、结语
每种新技术有各自的原理、施工工艺、优缺点和适用性。在工程实际中，根据工程的实际情况选择相应的综合防渗技术，以达到科学、经济、合理的目的，这是在当前以及今后堤坝防渗方案选择中值得深入研究的课题。
參考文献：
[1]陆付民.堤防防渗加固方法研究[J].水电科技进展，2003，02：5-10.
[2]关德斌，白永年，王洪恩.土坝坝体劈裂灌浆防渗加固技术的研究[J].水利学报，1984，03：38-46.
[3]梁瑛.水库应急防渗加固工程中的灌浆技术[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2013，03：21-22.