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[摘要]对水库渗漏的类型、原因进行分析,并探讨相关的应对技术。
[关键词]水库防渗
中图分类号:TV5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120086-01
由于经济发展的原因,我国早期建设的水库现如今较多地存在安全隐患,尤其因渗漏引起的病险土石坝占有较大的比例。随着社会的发展,原有的许多加固技术逐渐暴露出缺陷,为了解决这些问题,在这些已有技术的基础上,研究人员不断改进,提出了许多防渗加固的新技术。
一、水库渗漏常见的类型
1.坝基渗漏:水体沿坝基和坝肩透水岩土带渗流而发生漏失水量。2.坝体渗漏:水体透过坝身渗流而造成水量流失,加上白蚁危害,洞穿堤身,最后在高水位时发生漏水、塌坑、流土而最终溃决。3.出水涵管渗漏:水体通过出水涵管破损断裂部位,或因周边止水失效,或因涵管管身不均匀,沉陷导致涵管变形并在其周边接触处发生的水体流失。4.接触渗漏:水体沿坝体与山体结合部或风化岩层处向下游地区渗流,当水库大坝加高,溢洪道与坝体导水墙和底板结合部,未作有效的防渗处理,导致高水位泄洪时,水流向坝体一侧渗流。
二、渗漏成因分析
1.坝体渗漏主要原因:一是筑坝土料差,如含有杂质,透水性大等,施工时碾压不密实;二是坝身单薄,导致渗径过短;三是坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体;四是坝下原封堵漏洞漏水。2.坝基渗漏主要原因:一是清基不彻底或根本未清基,水库建成后,不久便漏水;二是设计中未考虑截水槽,或者截水槽尺寸不符合要求,截水槽在运用中被击穿。3.绕坝渗漏主要原因:一是两岸岩体破碎,节理发育、透水性大;二是建筑时岸坡未设截水槽,或截水槽深度不够,碾压不密实,施工中岸坡开挖不符合要求,与岸坡结合不好;三是多数放水设施设于坝体内部,没有压涵管,内坡截流未做好。
三、防渗处理原理与常用方法
渗流破坏加固方法的原理是上游不使或少使来水渗入坝体或坝基,并使渗水在下游通畅排出,但不带走坝体或坝基上的土粒,不改变坝体或坝基的变形和强度,即上游防渗、下游排水减压和导渗。对应不同类型的病害,应当根据实际情况选用合适的加固技术进行处理。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。“上堵”是指在上游不使或少使来水渗入坝体或坝基;“下排”是指渗入坝体或坝基的水在下游通畅排出,但不带走坝体或坝基的土粒和不改变坝体或坝基的变形和强度。根据加固机理与加固位置的不同,分为坝前水平防渗技术,坝体垂直截渗技术和坝后减压排渗技术三类。
四、防渗加固新方法
(一)往复式高压喷射灌浆技术
往复式高压喷射灌浆技术是在高压喷射灌浆技术的基础上发展起来的,该项技术利用搅拌桩设备为载体,将高压喷射技术原理移植在搅拌桩上,在钻喷一体机的钻具上加高压喷射嘴,在自上而下钻进时,利用高压水或其他液体介质进行旋喷对地层喷射扰动,钻喷至设计深度后,提升钻喷一体机喷嘴,自下而上用高压水泥浆或水、气进行二次喷射,形成防渗帷幕。
与传统高压喷射灌浆技术比较起来,往复式高压喷射灌浆技术具有明显的技术优势:1.简化了施工程序。往复式高喷台车既能钻孔,又能同时高喷灌浆,做到一机两用。2.提高防渗效果。与常规高喷比较,往复式高喷在钻进时增加了一次喷射,提升时提高了高喷的工效。3.提高施工质量。在钻进时,一次旋喷和提升时的二次摆喷是重叠的,一次旋喷体使喷嘴附近墙体最薄处得到了加强。4.扩大了地层适用范围。钻孔和喷浆在钻进和提升中一次完成,解决了常规高喷在砂、砂砾石、淤泥等地层成孔难的问题。5.降低施工成本。往复式高喷与常规高喷相比,能降低工程造价的1/3～1/4。6.提高工效。钻进和高喷灌浆由钻喷一体机完成,减少了工序和交叉作业的干扰。7.局限性。对密实度高且厚度超过15m的漂卵石层和块石地层造孔困难。其主要使用范围为砂、砂性土、淤泥质土、沙砾石层的堤防和基础防渗加固处理,深度可大于45m。
(二)复合土工膜
复合土工膜在中、低土坝得到广泛的应用,但在高坝上应用很少,也无规范要求。复合土工膜用于高坝防渗比一般中、低土坝的质量和技术要求有很大的不同,须对复合土工膜的材料的选择,幅间连接的形成、周边封闭的形式、铺设、粘贴的方法,以及复合土工膜保护,都需要经过计算分析与试验研究来解决。复合土工膜上面的护坡要作抗滑稳定分析,护坡可用现浇混凝土、混凝土预制板、干砌块石。
(三)托底灌浆技术
托底灌浆技术是一项用于大孔隙介质的充填灌浆新技术,可以用来构成一种悬挂式的水平帷幕。在遇到深厚层大孔隙介质时,只需要在有限厚度内进行灌浆加固,与传统的灌浆技术相比,托底灌浆可以很好地控制浆液向底部扩散流失的问题,减少浆液的消耗,降低工程造价,达到良好的基础加固效果。托底灌浆技术利用阻流与扩散的原理,分为两步。首先采用稠浆和砂砾料进行阻流止漏托底。稠浆与砂砾石阻力大,扩散半径小,能在有限的深度内,将通往底部的大孔隙通道堵塞,形成托底帷幕。其次,当托底帷幕稳定后,使用标准浆液进行加压扩散固结灌浆,附加灌浆压力使浆液水平扩散,形成稳定持力层。
五、结语
由于引起水库渗漏的原因是多方面的,正确分析水库渗漏的原因,对采取有效的防渗处理措施具有十分重要的意义,所以在水库除险加固中充分开展地质工作是十分必要的,应由安全鉴定专家进行安全鉴定和评估。没有哪一种加固方案是完美无缺的,要根据具体情况合理选择;设计与施工不能脱节,要将施工中的异常情况向设计人员及时反馈,以便进行设计方案的优化和调整。
参考文献:
[1]张启岳,土石坝加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,1999,34-37.
[2]麦家煊、陈铁,水工结构工程[M].北京:中国环境科学出版社,2003.
[3]麦家煊,水工建筑物[M].北京:清华大学出版社,2005.
[关键词]水库防渗
中图分类号:TV5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120086-01
由于经济发展的原因,我国早期建设的水库现如今较多地存在安全隐患,尤其因渗漏引起的病险土石坝占有较大的比例。随着社会的发展,原有的许多加固技术逐渐暴露出缺陷,为了解决这些问题,在这些已有技术的基础上,研究人员不断改进,提出了许多防渗加固的新技术。
一、水库渗漏常见的类型
1.坝基渗漏:水体沿坝基和坝肩透水岩土带渗流而发生漏失水量。2.坝体渗漏:水体透过坝身渗流而造成水量流失,加上白蚁危害,洞穿堤身,最后在高水位时发生漏水、塌坑、流土而最终溃决。3.出水涵管渗漏:水体通过出水涵管破损断裂部位,或因周边止水失效,或因涵管管身不均匀,沉陷导致涵管变形并在其周边接触处发生的水体流失。4.接触渗漏:水体沿坝体与山体结合部或风化岩层处向下游地区渗流,当水库大坝加高,溢洪道与坝体导水墙和底板结合部,未作有效的防渗处理,导致高水位泄洪时,水流向坝体一侧渗流。
二、渗漏成因分析
1.坝体渗漏主要原因:一是筑坝土料差,如含有杂质,透水性大等,施工时碾压不密实;二是坝身单薄,导致渗径过短;三是坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体;四是坝下原封堵漏洞漏水。2.坝基渗漏主要原因:一是清基不彻底或根本未清基,水库建成后,不久便漏水;二是设计中未考虑截水槽,或者截水槽尺寸不符合要求,截水槽在运用中被击穿。3.绕坝渗漏主要原因:一是两岸岩体破碎,节理发育、透水性大;二是建筑时岸坡未设截水槽,或截水槽深度不够,碾压不密实,施工中岸坡开挖不符合要求,与岸坡结合不好;三是多数放水设施设于坝体内部,没有压涵管,内坡截流未做好。
三、防渗处理原理与常用方法
渗流破坏加固方法的原理是上游不使或少使来水渗入坝体或坝基,并使渗水在下游通畅排出,但不带走坝体或坝基上的土粒,不改变坝体或坝基的变形和强度,即上游防渗、下游排水减压和导渗。对应不同类型的病害,应当根据实际情况选用合适的加固技术进行处理。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。“上堵”是指在上游不使或少使来水渗入坝体或坝基;“下排”是指渗入坝体或坝基的水在下游通畅排出,但不带走坝体或坝基的土粒和不改变坝体或坝基的变形和强度。根据加固机理与加固位置的不同,分为坝前水平防渗技术,坝体垂直截渗技术和坝后减压排渗技术三类。
四、防渗加固新方法
(一)往复式高压喷射灌浆技术
往复式高压喷射灌浆技术是在高压喷射灌浆技术的基础上发展起来的,该项技术利用搅拌桩设备为载体,将高压喷射技术原理移植在搅拌桩上,在钻喷一体机的钻具上加高压喷射嘴,在自上而下钻进时,利用高压水或其他液体介质进行旋喷对地层喷射扰动,钻喷至设计深度后,提升钻喷一体机喷嘴,自下而上用高压水泥浆或水、气进行二次喷射,形成防渗帷幕。
与传统高压喷射灌浆技术比较起来,往复式高压喷射灌浆技术具有明显的技术优势:1.简化了施工程序。往复式高喷台车既能钻孔,又能同时高喷灌浆,做到一机两用。2.提高防渗效果。与常规高喷比较,往复式高喷在钻进时增加了一次喷射,提升时提高了高喷的工效。3.提高施工质量。在钻进时,一次旋喷和提升时的二次摆喷是重叠的,一次旋喷体使喷嘴附近墙体最薄处得到了加强。4.扩大了地层适用范围。钻孔和喷浆在钻进和提升中一次完成,解决了常规高喷在砂、砂砾石、淤泥等地层成孔难的问题。5.降低施工成本。往复式高喷与常规高喷相比,能降低工程造价的1/3～1/4。6.提高工效。钻进和高喷灌浆由钻喷一体机完成,减少了工序和交叉作业的干扰。7.局限性。对密实度高且厚度超过15m的漂卵石层和块石地层造孔困难。其主要使用范围为砂、砂性土、淤泥质土、沙砾石层的堤防和基础防渗加固处理,深度可大于45m。
(二)复合土工膜
复合土工膜在中、低土坝得到广泛的应用,但在高坝上应用很少,也无规范要求。复合土工膜用于高坝防渗比一般中、低土坝的质量和技术要求有很大的不同,须对复合土工膜的材料的选择,幅间连接的形成、周边封闭的形式、铺设、粘贴的方法,以及复合土工膜保护,都需要经过计算分析与试验研究来解决。复合土工膜上面的护坡要作抗滑稳定分析,护坡可用现浇混凝土、混凝土预制板、干砌块石。
(三)托底灌浆技术
托底灌浆技术是一项用于大孔隙介质的充填灌浆新技术,可以用来构成一种悬挂式的水平帷幕。在遇到深厚层大孔隙介质时,只需要在有限厚度内进行灌浆加固,与传统的灌浆技术相比,托底灌浆可以很好地控制浆液向底部扩散流失的问题,减少浆液的消耗,降低工程造价,达到良好的基础加固效果。托底灌浆技术利用阻流与扩散的原理,分为两步。首先采用稠浆和砂砾料进行阻流止漏托底。稠浆与砂砾石阻力大,扩散半径小,能在有限的深度内,将通往底部的大孔隙通道堵塞,形成托底帷幕。其次,当托底帷幕稳定后,使用标准浆液进行加压扩散固结灌浆,附加灌浆压力使浆液水平扩散,形成稳定持力层。
五、结语
由于引起水库渗漏的原因是多方面的,正确分析水库渗漏的原因,对采取有效的防渗处理措施具有十分重要的意义,所以在水库除险加固中充分开展地质工作是十分必要的,应由安全鉴定专家进行安全鉴定和评估。没有哪一种加固方案是完美无缺的,要根据具体情况合理选择;设计与施工不能脱节,要将施工中的异常情况向设计人员及时反馈,以便进行设计方案的优化和调整。
参考文献:
[1]张启岳,土石坝加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,1999,34-37.
[2]麦家煊、陈铁,水工结构工程[M].北京:中国环境科学出版社,2003.
[3]麦家煊,水工建筑物[M].北京:清华大学出版社,2005.