论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要介绍了一些技术在水库土石坝加固防渗中的应用。并提出了一些看法建议，旨在为类似工程提供借鉴和参考价值。
【关键词】水库土石坝；加固；防渗技术
1.引言
我国大部分水库是土石坝结构，它们在抗洪、灌溉、发电、养殖等方面发挥着巨大的作用。然而近些年来，水库的数量不断增多，由于规划设计不健全，工程质量较差，存在着很大的安全隐患。为了保障水库的安全，需要采取适当的措施对土石坝进行加固和防渗。文章主要分析了水库土石坝加固技术和防渗技术，希望能够引起人们对这一问题的进一步关注，能够对实践起到指导作用。
2.水库土石坝加固技术
2.1倒挂井防渗墙加固技术。采用单井开挖，先挖主井，后挖副井，相互搭接，可构成整体混凝土防渗墙。它的优点是单井施工、土拱作用、土压力小、施工安全度高，同时单井工程量小，相应设备易解决。缺点是由于防渗墙接缝多，副井开挖时要凿除主井接触部分混凝土，施工困难，影响进度，也不易保证质量。现在，在原来倒挂井防渗墙加固技术的基础上加以改进创新，采用组井开挖，分序施工，相当于冲击钻槽孔式开挖，先挖单号井组，后挖双号井组，形成整体混凝土防渗墙。这种方法比单井施工减少了接缝，保证了施工质量。同时，利用土拱作用，施工安全，质量有保证。
2.2振冲加固技术。振冲加固技术主要是为了降低地震对水库土石坝的影响，保障水库的安全。我国的心墙沙壳坝较多，由于在施工中沙壳辗压不实，或者坝基的细纱层没有处理，导致水库易受外界的影响，很容易出现滑坡现象。调查统计表明，破坏严重的地震都是地震液化所造成的，所以，为了保证地震区域内水库土石坝的安全，我们就需要高度重视防治土石坝液化现象，积极采用振冲加固技术。除了在上游坝脚采用抛石盖重外，还需要在下游坝脚加重排水盖重，重点采用振冲技术进行加固。实践表明，振冲加固的深度达到十五米至三十米的时候，加固防渗的效果比较好。
2.3坝体劈裂灌浆加固技术。该技术是水库土石坝加固中较为常用的技术，它的原理如下：运用坝体应力分布的规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿小主应力方向劈裂，与此同时，将泥浆灌注进去，注意泥浆要适量，从而形成铅直连续的防渗帷幕，堵塞与劈裂缝连通的洞穴、裂缝或切断软弱层，通过这种方式，坝体的防渗能力得到了提高。此外，由于浆坝互压和湿陷的作用，使得坝体内部的应力得到了调整，提高了坝体的稳定性，有利于防治坝体的变形。总的来说，劈裂灌浆加固技术可以适用于以下几方面的加固：比如坝体质量出现问题，坝体外部出现裂缝现象、塌陷现象、浸润线和出逸点过高、坝后坡出现大面积湿润现象、坝体出现明显的渗漏或者坝体内部有较多的隐患的时候。
3.水库土石坝防渗技术
3.1 高压定向喷射灌浆防渗技术。该技术是在以前引进日本高压旋喷灌浆法的基础上改进而成，用于险库坝基防渗，取得了较好的效果。近年来在已有经验的基础上，进一步提高了施工工艺、专用设备、喷射形式，设计计算及相应的技术参数。原来仅能用于土、沙、细颗粒砂砾石层，现在有了新的进展，逐渐扩大到强透水的砂卵石、砂卵漂石和堆石碴层中。在这样的地层内，利用旋转钻钻孔进尺慢，过多地使用固壁泥浆充填地层，增加喷射时能量消耗，影响板墙的有效长度和厚度。目前较为先进的是“冲击带管钻孔，泥浆固壁提管”的造孔新办法，它的优点是：第一，成孔保证率高，孔斜率容易控制；第二，固壁泥浆不盲目扩散，从而减少高压喷射的能量消耗，增加了浆液的渗透能力，提高了成墙效率；第三，施工速度快；第四，机具磨损少，钻具消耗低。
3.2混凝土防渗墙技术。该技术首先是利用机械设备营造槽孔，然后将泥浆注入槽孔，直到注满为止，最后在槽孔中浇筑混凝土，并将泥浆置换出来，通过这种方式可以筑成墙体。该墙体可以是刚性的、塑性的或者柔性的。其中，塑性的或者柔性的能够用于水库堤坝防渗加固。在实践中，得到了较为广泛的应用。混凝土防渗墙在水库土石坝防渗加固中运用十分广泛，随着科技的进步和发展，该技术有了进一步的提高。
3.3搅拌桩防渗墙技术。该技术是利用水泥或者石灰作为固化剂，然后在地基深部利用搅拌机械对固化剂和软土进行搅拌，使固化剂和软土发生一系列的物理反应和化学反应，然后在软土上便会形成水泥加固体，该加固体是一个整体，具有较高的强度和较好的水稳性，再经过进一步的反应，便会形成复合地基。经过多年的发展，该技术现在发展成为了多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术，在地基上将砂、石、水泥进行搅拌，经过一系列的反应，形成凝结墙体，该墙体具有一定的强度和防渗性能，从而达到防渗的目的。
3.4坝基岩溶防渗技术。该技术主要运用于岩溶地区水库的防渗工作。该技术措施如下：向钻孔抛填级配料，将漏水通道堵塞住，这样一来，渗透的流速便会减少，形成反虑条件，级配料一般按照四级进行配置，当四级配料完成后，如果起到了封堵作用，便可以进行水泥浆液灌注，水泥浆液的比重也分为四级，在进行灌浆的时候，按照常规的要求和方法进行便可以，灌浆完成后，能够形成帷幕，在对土石坝进行防渗方面可以发挥良好的作用，能够收到较好的效果。
3.5冲抓套井回填防渗墙技术。该项技术利用冲抓式打井机具，在土石坝或堤防渗漏范围的防渗体中造孔，用黏性土料分层回填夯实，可形成一个连续的防渗墙，截断渗流通道。至今已有几百座水库和堤坊采用此法处理渗漏。这项技术的关键是正确解决坝身积水“堵”与“排”的关系，完成坝体套井黏土回填，并利用冲抓钻在坝基中成功地建造防渗墙，实践证明，它具有机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低、防渗效果好等优点。
3.6土工膜防渗。土工膜以重量轻、运输量小、缩短工期、铺设方便、节省造价、防渗性能及适应坝体变形等优点，近年来广泛应用于土石坝防渗加固，已从低坝向高坝发展。土工膜防渗的主要问题是，受紫外线作用的老化问题，实践证明埋在地下的土工膜基本不受紫外线的影响，我国规范规定仅50 m 高以下的大坝可使用土工膜防渗。鉴于坝体深混凝土防渗墙施工难度大和受力状态难以满足要求，土工膜防渗又难以解决坝基渗漏问题，为此，不少工程设计出在上游坝坡中下部向下打混凝土防渗墙，上部接土工膜斜墙到坝顶的联合防渗方案， 有效克服了上述兩种防渗技术单独使用存在的不足。土工膜可用于水库库盘防渗、土石坝的直立防渗墙或倾斜防渗层。土工膜用于水利防渗工程，具有结构简单，施工方便，防渗效果好，节省工程造价，加快工期等显著优点，但与混凝土、黏土等防渗材料相比，有容易破裂、脆裂、老化、化学腐蚀等弱点。
4.结语
以上各种防渗技术，各有特点及适用条件，技术、工艺要求各有不同， 对于治理病险土石坝具体选用何种处理方案，必须综合考虑水库坝型、坝高、地质、施工等因素，查明病因和机理，然后提出可行治理技术方案，通过技术经济综合比较，择优选取，最终选定方案。
参考文献：
[1]贺国庆，郑艳君，土石坝渗漏原因浅析[J]，水利天地，2007（05）
[2]朱鑫斌，水库土石坝防渗技术及应用[J]，民营科技，2010（04）
[3]叶祥君，中、小型水库土坝施工技术及渗漏处理探讨[J]，工程技术，2010（15）
【关键词】水库土石坝；加固；防渗技术
1.引言
我国大部分水库是土石坝结构，它们在抗洪、灌溉、发电、养殖等方面发挥着巨大的作用。然而近些年来，水库的数量不断增多，由于规划设计不健全，工程质量较差，存在着很大的安全隐患。为了保障水库的安全，需要采取适当的措施对土石坝进行加固和防渗。文章主要分析了水库土石坝加固技术和防渗技术，希望能够引起人们对这一问题的进一步关注，能够对实践起到指导作用。
2.水库土石坝加固技术
2.1倒挂井防渗墙加固技术。采用单井开挖，先挖主井，后挖副井，相互搭接，可构成整体混凝土防渗墙。它的优点是单井施工、土拱作用、土压力小、施工安全度高，同时单井工程量小，相应设备易解决。缺点是由于防渗墙接缝多，副井开挖时要凿除主井接触部分混凝土，施工困难，影响进度，也不易保证质量。现在，在原来倒挂井防渗墙加固技术的基础上加以改进创新，采用组井开挖，分序施工，相当于冲击钻槽孔式开挖，先挖单号井组，后挖双号井组，形成整体混凝土防渗墙。这种方法比单井施工减少了接缝，保证了施工质量。同时，利用土拱作用，施工安全，质量有保证。
2.2振冲加固技术。振冲加固技术主要是为了降低地震对水库土石坝的影响，保障水库的安全。我国的心墙沙壳坝较多，由于在施工中沙壳辗压不实，或者坝基的细纱层没有处理，导致水库易受外界的影响，很容易出现滑坡现象。调查统计表明，破坏严重的地震都是地震液化所造成的，所以，为了保证地震区域内水库土石坝的安全，我们就需要高度重视防治土石坝液化现象，积极采用振冲加固技术。除了在上游坝脚采用抛石盖重外，还需要在下游坝脚加重排水盖重，重点采用振冲技术进行加固。实践表明，振冲加固的深度达到十五米至三十米的时候，加固防渗的效果比较好。
2.3坝体劈裂灌浆加固技术。该技术是水库土石坝加固中较为常用的技术，它的原理如下：运用坝体应力分布的规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿小主应力方向劈裂，与此同时，将泥浆灌注进去，注意泥浆要适量，从而形成铅直连续的防渗帷幕，堵塞与劈裂缝连通的洞穴、裂缝或切断软弱层，通过这种方式，坝体的防渗能力得到了提高。此外，由于浆坝互压和湿陷的作用，使得坝体内部的应力得到了调整，提高了坝体的稳定性，有利于防治坝体的变形。总的来说，劈裂灌浆加固技术可以适用于以下几方面的加固：比如坝体质量出现问题，坝体外部出现裂缝现象、塌陷现象、浸润线和出逸点过高、坝后坡出现大面积湿润现象、坝体出现明显的渗漏或者坝体内部有较多的隐患的时候。
3.水库土石坝防渗技术
3.1 高压定向喷射灌浆防渗技术。该技术是在以前引进日本高压旋喷灌浆法的基础上改进而成，用于险库坝基防渗，取得了较好的效果。近年来在已有经验的基础上，进一步提高了施工工艺、专用设备、喷射形式，设计计算及相应的技术参数。原来仅能用于土、沙、细颗粒砂砾石层，现在有了新的进展，逐渐扩大到强透水的砂卵石、砂卵漂石和堆石碴层中。在这样的地层内，利用旋转钻钻孔进尺慢，过多地使用固壁泥浆充填地层，增加喷射时能量消耗，影响板墙的有效长度和厚度。目前较为先进的是“冲击带管钻孔，泥浆固壁提管”的造孔新办法，它的优点是：第一，成孔保证率高，孔斜率容易控制；第二，固壁泥浆不盲目扩散，从而减少高压喷射的能量消耗，增加了浆液的渗透能力，提高了成墙效率；第三，施工速度快；第四，机具磨损少，钻具消耗低。
3.2混凝土防渗墙技术。该技术首先是利用机械设备营造槽孔，然后将泥浆注入槽孔，直到注满为止，最后在槽孔中浇筑混凝土，并将泥浆置换出来，通过这种方式可以筑成墙体。该墙体可以是刚性的、塑性的或者柔性的。其中，塑性的或者柔性的能够用于水库堤坝防渗加固。在实践中，得到了较为广泛的应用。混凝土防渗墙在水库土石坝防渗加固中运用十分广泛，随着科技的进步和发展，该技术有了进一步的提高。
3.3搅拌桩防渗墙技术。该技术是利用水泥或者石灰作为固化剂，然后在地基深部利用搅拌机械对固化剂和软土进行搅拌，使固化剂和软土发生一系列的物理反应和化学反应，然后在软土上便会形成水泥加固体，该加固体是一个整体，具有较高的强度和较好的水稳性，再经过进一步的反应，便会形成复合地基。经过多年的发展，该技术现在发展成为了多头小直径深层搅拌桩防渗墙技术，在地基上将砂、石、水泥进行搅拌，经过一系列的反应，形成凝结墙体，该墙体具有一定的强度和防渗性能，从而达到防渗的目的。
3.4坝基岩溶防渗技术。该技术主要运用于岩溶地区水库的防渗工作。该技术措施如下：向钻孔抛填级配料，将漏水通道堵塞住，这样一来，渗透的流速便会减少，形成反虑条件，级配料一般按照四级进行配置，当四级配料完成后，如果起到了封堵作用，便可以进行水泥浆液灌注，水泥浆液的比重也分为四级，在进行灌浆的时候，按照常规的要求和方法进行便可以，灌浆完成后，能够形成帷幕，在对土石坝进行防渗方面可以发挥良好的作用，能够收到较好的效果。
3.5冲抓套井回填防渗墙技术。该项技术利用冲抓式打井机具，在土石坝或堤防渗漏范围的防渗体中造孔，用黏性土料分层回填夯实，可形成一个连续的防渗墙，截断渗流通道。至今已有几百座水库和堤坊采用此法处理渗漏。这项技术的关键是正确解决坝身积水“堵”与“排”的关系，完成坝体套井黏土回填，并利用冲抓钻在坝基中成功地建造防渗墙，实践证明，它具有机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低、防渗效果好等优点。
3.6土工膜防渗。土工膜以重量轻、运输量小、缩短工期、铺设方便、节省造价、防渗性能及适应坝体变形等优点，近年来广泛应用于土石坝防渗加固，已从低坝向高坝发展。土工膜防渗的主要问题是，受紫外线作用的老化问题，实践证明埋在地下的土工膜基本不受紫外线的影响，我国规范规定仅50 m 高以下的大坝可使用土工膜防渗。鉴于坝体深混凝土防渗墙施工难度大和受力状态难以满足要求，土工膜防渗又难以解决坝基渗漏问题，为此，不少工程设计出在上游坝坡中下部向下打混凝土防渗墙，上部接土工膜斜墙到坝顶的联合防渗方案， 有效克服了上述兩种防渗技术单独使用存在的不足。土工膜可用于水库库盘防渗、土石坝的直立防渗墙或倾斜防渗层。土工膜用于水利防渗工程，具有结构简单，施工方便，防渗效果好，节省工程造价，加快工期等显著优点，但与混凝土、黏土等防渗材料相比，有容易破裂、脆裂、老化、化学腐蚀等弱点。
4.结语
以上各种防渗技术，各有特点及适用条件，技术、工艺要求各有不同， 对于治理病险土石坝具体选用何种处理方案，必须综合考虑水库坝型、坝高、地质、施工等因素，查明病因和机理，然后提出可行治理技术方案，通过技术经济综合比较，择优选取，最终选定方案。
参考文献：
[1]贺国庆，郑艳君，土石坝渗漏原因浅析[J]，水利天地，2007（05）
[2]朱鑫斌，水库土石坝防渗技术及应用[J]，民营科技，2010（04）
[3]叶祥君，中、小型水库土坝施工技术及渗漏处理探讨[J]，工程技术，2010（15）