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摘要：为深层次的了解并掌握帷幕灌浆、高压旋喷桩以及复合土工膜防渗的施工技术，推动我国建筑行业实现可持续、稳健发展，本文将针对长乐市该水库大坝施工中的帷幕灌浆、高压旋喷桩以及复合土工膜防渗技术的特征、施工方法与防渗效果展开探讨，以给相似工程提供借鉴。
关键词：帷幕灌浆；高压旋喷桩；复合土工膜防渗技术；除险加固
如今，我国很多水库都出现工程质量水平不高、不符合相关规定与要求、防洪标准较低、工程老化失修等诸多问题，产生了许多病险水库，影响了工程的正常运作，此类险库的存在给城镇埋下了许多安全隐患，因此有必要对此类险库进行除险加固。
1 、水库的基本情况
某水库地处乐清市某镇长虹村，与乐清市市区相距约为19公里，是以灌溉为主、同时兼顾养殖、防洪等的小型水库。水库坝址以上集雨面积为0.7km2，主河道长为0.73km。1993年，该水库正式投用，至今为止已运行了20余年。该水库的实际灌溉面积多达40hm2，下游保护人口数量为两千人。按照《水利水电工程等级划分及防洪标准》与《防洪标准》可知，该水库属于V等小（2）型水库工程，施工临时性建筑物属于五级建筑物，放水涵管与大坝等主要建筑物也属于五级。大坝防洪标准依据20年一遇的洪水设计，依据百年一遇洪水校核。而消能防冲建筑物洪水标准是十年一遇洪水，水库设计灌溉面积是40hm2，保护下游大概2000人人口，某镇也因此受益，对该镇的农业生产起到了较大的作用。
2 、大坝现状及其存在的主要问题
因在建设阶段由于施工水平与施工条件的影响，该水库的施工质量比较一般，也缺乏质量检测报告与施工记录。通过20余年的运作，工程有许多安全问题存在，建筑物出现了一定程度的受损，设施陈旧，导致工程效益的发挥产生了巨大影响。所以要进行全方位的除险加固。依照除险加固现场检查、理论分析计算、安全鉴定报告以及地质勘探，当下水库出现了坝体渗流的问题，没有设置排水体的坝段浸润线都是由下游坝坡溢出，此段坝坡渗流的稳定性较差，无法达到相关规范与标准；在工程运作过程中坝基、坝体育绕坝渗漏的问题存在。该水库建好后，在灌溉等上起到了重要作用，创造了十分可观的效益。然而水库通过数次险情之后依旧没有进行彻底的加固处理。针对该水库出现的问题，工程的建筑物存在一些安全隐患，给水库的运行形成严重威胁，有必要进行除险加固。此水库的安全与下游群众的生命安全以及农业生产息息相关，为保证水库运行正常，必须将水库的防洪与灌溉等综合效益全面发挥出来，故而有必要对该水库实施除险加固处理。
3、大坝维修加固方案的选择
3.1防渗问题分析
按照地勘钻探结果可知，水库属于均质土坝，目前大坝填土大部分是可塑状，室内试验总体为弱透水层，然而坝体土质的均匀性不尽人意，局部的碎砾石的防渗性能比较差，注水试验结果显示，坝体局部的渗透系数超过1 x 10-4cm/s，是中等透水层，达不到《碾压式土石坝设计规范》，这就意味着填筑土的均匀性不佳，砂与碎砾石的含量占比大概是43.1%，壩体分层填土的结合出现渗漏问题。在勘察阶段，涵管管道出口位置存在渗漏问题。依照相关数据计算，坝基渗漏量是164.1m3/d，有必要对坝基实施灌浆处理。大坝左右岸坝肩存在碎砾石粘土，依照现场注水试验，其是中透水层，有绕坝渗漏问题存在。通过计算，绕坝渗漏是288.1m3/d，建议要对坝肩实施灌浆处理。
3.2 防渗方案的确定
3.2.1 方案一：上游坝坡铺设土工膜+坝基帷幕灌浆方案
该方案大坝坝体防渗采取复合土工膜防渗的方式，运用帷幕灌浆防渗的方式对坝基进行防渗处理。详细的方案是：在上游坝坡高程22.5m的位置进行帷幕灌浆平台的开挖，平台有3m宽，在坝坡结合位置与上游坝坡两侧坝体借助坝顶两侧坝肩与混凝土结合槽对坝基实施帷幕灌浆处理，把帷幕灌浆轴线当作混凝土结合槽中心线，向两岸进行帷幕灌浆孔延伸，向左岸、右岸坝肩分别延伸19m、21m，单排布孔，帷幕灌浆轴线共有324m长，总共布了121个孔。帷幕灌浆顶部设置了C20混凝土压顶，在高程平台22.5m的位置压顶0.5m厚、0.9m宽的混凝土，坝坡和两侧坝体的结合位置混凝土结合槽顶有0.7m宽，0.75m高、底有0.5m宽。依据方案，应当在大坝迎水坡从帷幕灌浆顶到坝顶防浪墙之间铺设一层复合土工膜防渗，土工膜由两岸分别延伸1m，利用粘土针对两岸延伸部分进行回填整平与拍实，然后进行复核土工膜的铺设，在其表层铺设厚度为0.1m的碎石垫层与厚度为0.1m的砂垫层，紧接着进行0.3m厚的干砌块石的铺设，同时设定C20混凝土结合槽，在其内埋进两岸坝肩土工膜，把帷幕灌浆顶部混凝土中埋入土工膜，待土工膜弯折之后深入混凝土至少0.5m。新建坝顶防浪墙属于浆砌石结构，把土工膜埋进防浪墙底部基础，确保整个大坝防渗功能能够正常发挥。
铺设复合土工膜坝面处理：首先，将迎水坡超过22.5m高程的碎石垫层与干砌块石护坡拆除，采用粘土回填整平、压实坝面不平整的地方，然后铺设复合土工膜，在其表层铺厚度均为10cm的碎石垫层与砂垫层。最后，要进行干砌块石进行铺设，确保其有30cm厚。
3.2.2 方案二：坝体高压旋喷灌浆+坝基帷幕灌浆方案
单管高压旋喷防渗墙的原理：以钻机制孔，在预定的底层放置喷头与注浆硬管，借助高压泵对通过预制的水泥浆进行加压，通过高压软管输送至喷头，由喷头进行喷射，形成土体冲击，并进行土体切割，同时使用水泥质浆液进行强制性的掺混与搅拌充填。与此同时，匀速将钻杆提高，以产生具有一定强度的地下防渗构筑物或者人工地基。一旦此类个体的构筑物相邻连接胶合，就会建立起一道地下连续防渗墙。
单管高压旋喷灌浆轴线地处坝轴线处，灌浆起灌高程是25.9m，超过25.9m高程只能钻孔，无需灌浆，只使用混凝土进行封孔就行，旋喷灌浆单排孔设置，孔距是45cm，桩号坝0+000至0+302的长度为302m，使用坝体高压旋喷灌浆。坝基防渗使用单排帷幕灌浆的方式，令高压旋喷灌浆轴线和灌浆轴线重合，依据现场实情拟定向右岸、左岸分别延伸10、11m。总钻孔数量为121孔，孔距为2.7m，帷幕灌浆钻孔与帷幕灌浆的总进尺分别是788m、748m，高喷钻孔和帷幕钻孔部分保持重合。选择岩心150型钻机为钻孔机，钻孔深度到相对不透水层线，帷幕灌浆深入到相对不透水层，分两序孔开展施工工作，其孔距分别是5.4m、2.7m。
3.2.3 方案比选
下表1详细的介绍了方案一与方案二的地形地质条件、主要工程量、工程投资、工程布置、施工进度以及施工条件等。
表1 大坝防渗加固方案的技术经济条件对比表
由表可知，从适应性上看，旋喷桩具有更为明显的优势，尽管其投资大，但防渗效果佳，且技术更为成熟，当下在全省中小型水库除险加固中方案二得到了较大范围的运用。通过对比研究之后，笔者认为，此次坝体防渗加固设计推荐使用方案二，也就是高压旋喷灌浆+帷幕灌浆。
（作者单位：浙江省正邦水电建设有限公司）
关键词：帷幕灌浆；高压旋喷桩；复合土工膜防渗技术；除险加固
如今，我国很多水库都出现工程质量水平不高、不符合相关规定与要求、防洪标准较低、工程老化失修等诸多问题，产生了许多病险水库，影响了工程的正常运作，此类险库的存在给城镇埋下了许多安全隐患，因此有必要对此类险库进行除险加固。
1 、水库的基本情况
某水库地处乐清市某镇长虹村，与乐清市市区相距约为19公里，是以灌溉为主、同时兼顾养殖、防洪等的小型水库。水库坝址以上集雨面积为0.7km2，主河道长为0.73km。1993年，该水库正式投用，至今为止已运行了20余年。该水库的实际灌溉面积多达40hm2，下游保护人口数量为两千人。按照《水利水电工程等级划分及防洪标准》与《防洪标准》可知，该水库属于V等小（2）型水库工程，施工临时性建筑物属于五级建筑物，放水涵管与大坝等主要建筑物也属于五级。大坝防洪标准依据20年一遇的洪水设计，依据百年一遇洪水校核。而消能防冲建筑物洪水标准是十年一遇洪水，水库设计灌溉面积是40hm2，保护下游大概2000人人口，某镇也因此受益，对该镇的农业生产起到了较大的作用。
2 、大坝现状及其存在的主要问题
因在建设阶段由于施工水平与施工条件的影响，该水库的施工质量比较一般，也缺乏质量检测报告与施工记录。通过20余年的运作，工程有许多安全问题存在，建筑物出现了一定程度的受损，设施陈旧，导致工程效益的发挥产生了巨大影响。所以要进行全方位的除险加固。依照除险加固现场检查、理论分析计算、安全鉴定报告以及地质勘探，当下水库出现了坝体渗流的问题，没有设置排水体的坝段浸润线都是由下游坝坡溢出，此段坝坡渗流的稳定性较差，无法达到相关规范与标准；在工程运作过程中坝基、坝体育绕坝渗漏的问题存在。该水库建好后，在灌溉等上起到了重要作用，创造了十分可观的效益。然而水库通过数次险情之后依旧没有进行彻底的加固处理。针对该水库出现的问题，工程的建筑物存在一些安全隐患，给水库的运行形成严重威胁，有必要进行除险加固。此水库的安全与下游群众的生命安全以及农业生产息息相关，为保证水库运行正常，必须将水库的防洪与灌溉等综合效益全面发挥出来，故而有必要对该水库实施除险加固处理。
3、大坝维修加固方案的选择
3.1防渗问题分析
按照地勘钻探结果可知，水库属于均质土坝，目前大坝填土大部分是可塑状，室内试验总体为弱透水层，然而坝体土质的均匀性不尽人意，局部的碎砾石的防渗性能比较差，注水试验结果显示，坝体局部的渗透系数超过1 x 10-4cm/s，是中等透水层，达不到《碾压式土石坝设计规范》，这就意味着填筑土的均匀性不佳，砂与碎砾石的含量占比大概是43.1%，壩体分层填土的结合出现渗漏问题。在勘察阶段，涵管管道出口位置存在渗漏问题。依照相关数据计算，坝基渗漏量是164.1m3/d，有必要对坝基实施灌浆处理。大坝左右岸坝肩存在碎砾石粘土，依照现场注水试验，其是中透水层，有绕坝渗漏问题存在。通过计算，绕坝渗漏是288.1m3/d，建议要对坝肩实施灌浆处理。
3.2 防渗方案的确定
3.2.1 方案一：上游坝坡铺设土工膜+坝基帷幕灌浆方案
该方案大坝坝体防渗采取复合土工膜防渗的方式，运用帷幕灌浆防渗的方式对坝基进行防渗处理。详细的方案是：在上游坝坡高程22.5m的位置进行帷幕灌浆平台的开挖，平台有3m宽，在坝坡结合位置与上游坝坡两侧坝体借助坝顶两侧坝肩与混凝土结合槽对坝基实施帷幕灌浆处理，把帷幕灌浆轴线当作混凝土结合槽中心线，向两岸进行帷幕灌浆孔延伸，向左岸、右岸坝肩分别延伸19m、21m，单排布孔，帷幕灌浆轴线共有324m长，总共布了121个孔。帷幕灌浆顶部设置了C20混凝土压顶，在高程平台22.5m的位置压顶0.5m厚、0.9m宽的混凝土，坝坡和两侧坝体的结合位置混凝土结合槽顶有0.7m宽，0.75m高、底有0.5m宽。依据方案，应当在大坝迎水坡从帷幕灌浆顶到坝顶防浪墙之间铺设一层复合土工膜防渗，土工膜由两岸分别延伸1m，利用粘土针对两岸延伸部分进行回填整平与拍实，然后进行复核土工膜的铺设，在其表层铺设厚度为0.1m的碎石垫层与厚度为0.1m的砂垫层，紧接着进行0.3m厚的干砌块石的铺设，同时设定C20混凝土结合槽，在其内埋进两岸坝肩土工膜，把帷幕灌浆顶部混凝土中埋入土工膜，待土工膜弯折之后深入混凝土至少0.5m。新建坝顶防浪墙属于浆砌石结构，把土工膜埋进防浪墙底部基础，确保整个大坝防渗功能能够正常发挥。
铺设复合土工膜坝面处理：首先，将迎水坡超过22.5m高程的碎石垫层与干砌块石护坡拆除，采用粘土回填整平、压实坝面不平整的地方，然后铺设复合土工膜，在其表层铺厚度均为10cm的碎石垫层与砂垫层。最后，要进行干砌块石进行铺设，确保其有30cm厚。
3.2.2 方案二：坝体高压旋喷灌浆+坝基帷幕灌浆方案
单管高压旋喷防渗墙的原理：以钻机制孔，在预定的底层放置喷头与注浆硬管，借助高压泵对通过预制的水泥浆进行加压，通过高压软管输送至喷头，由喷头进行喷射，形成土体冲击，并进行土体切割，同时使用水泥质浆液进行强制性的掺混与搅拌充填。与此同时，匀速将钻杆提高，以产生具有一定强度的地下防渗构筑物或者人工地基。一旦此类个体的构筑物相邻连接胶合，就会建立起一道地下连续防渗墙。
单管高压旋喷灌浆轴线地处坝轴线处，灌浆起灌高程是25.9m，超过25.9m高程只能钻孔，无需灌浆，只使用混凝土进行封孔就行，旋喷灌浆单排孔设置，孔距是45cm，桩号坝0+000至0+302的长度为302m，使用坝体高压旋喷灌浆。坝基防渗使用单排帷幕灌浆的方式，令高压旋喷灌浆轴线和灌浆轴线重合，依据现场实情拟定向右岸、左岸分别延伸10、11m。总钻孔数量为121孔，孔距为2.7m，帷幕灌浆钻孔与帷幕灌浆的总进尺分别是788m、748m，高喷钻孔和帷幕钻孔部分保持重合。选择岩心150型钻机为钻孔机，钻孔深度到相对不透水层线，帷幕灌浆深入到相对不透水层，分两序孔开展施工工作，其孔距分别是5.4m、2.7m。
3.2.3 方案比选
下表1详细的介绍了方案一与方案二的地形地质条件、主要工程量、工程投资、工程布置、施工进度以及施工条件等。
表1 大坝防渗加固方案的技术经济条件对比表
由表可知，从适应性上看，旋喷桩具有更为明显的优势，尽管其投资大，但防渗效果佳，且技术更为成熟，当下在全省中小型水库除险加固中方案二得到了较大范围的运用。通过对比研究之后，笔者认为，此次坝体防渗加固设计推荐使用方案二，也就是高压旋喷灌浆+帷幕灌浆。
（作者单位：浙江省正邦水电建设有限公司）