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摘要：及时对病险水库大坝进行防渗加固，保证水库处于安全稳定的运行状态。本文比较选择了水库大坝除险防渗加固的方案，设计并使用了合适的加固方案，对此方案进行布置和设计。计算分析后可知大坝下游坝坡最大出逸渗透坡降比加固前减小，满足大坝渗透稳定性的规范要求，防渗加固的效果显著。
关键词：大坝；除险加固；多头小直径搅拌桩；防渗墙；设计
随着我国经济的不断增长，生产和生活对资源的需求量增加，水库大坝的建造施工项目越来越多。但是一些水库大坝由于年久失修或技术不成熟等原因，存在着坝体渗漏情况严重的问题，影响了水库的正常运行和人们的生命财产安全。如何对其进行防渗加固成为了工作人员需要解决的问题。下面结合实例对此进行讨论分析。
1 工程概况
某水库集水面积30.6km2，总库容2487×102m3，其中库容1456×102m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合供水、水产养殖等综合利用的中型水库。
水库工程等级为Ⅲ等，永久建筑物级别为3级，洪水标准采用千年一遇校核、五十年一遇设计。大坝坝址区地震动峰值加速度0.10g，与地震基本烈度Ⅶ度相等，需进行抗震安全的复核。
在水库运行多年来，因为工程建设一直处在特殊的历史时期，一定程度上影响了工程施工质量。虽经多次加固维修，仍然存在多处严重的问题。2007年4月，水利部门组织有关专家对该水库进行安全鉴定，结论为“三类坝”，建议尽快进行除险加固。
2 加固前大坝结构复核
拦河坝为均质土坝，土坝结构复核包括内容为：坝顶高程、坝体边坡稳定和大坝渗流稳定等。本文着重介绍坝体边坡和渗流稳定复核计算。
2.1 土坝边坡稳定复核
大坝为3级建筑物，按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，采用计及条块间作用力的简化毕肖普法，计算采用STAB程序。计算断面取最大桩号0+609.30断面（最大坝高断面）。根据稳定分析计算结果（见表1），各种工况下边坡稳定均满足规范要求。
2.2 土坝渗流稳定复核
为了判别本工程大坝的渗流特性，确定坝体浸润线的位置，以及判断土体的渗透稳定性，采用理正渗流分析计算程序，对大坝进行渗流稳定计算。计算采用理正渗流软件，大坝防渗加固前各工况下渗流计算成果见表2。
理论计算结果能满足规范要求。考虑到本次地勘试验结果虽然渗透系数总体不大，但仍有局部较大的数据，并且土样容重差异性很大，说明坝体填筑质量差，据反映，大坝在以往进行灌浆处理时，在新闸边坝顶突然下沉50cm，说明坝体填土均匀性很差，且坝体填土①1的水平渗透系数為2.63×10-4cm/s，大于1.0×10-4cm/s，不满足规范对均质土坝的防渗要求。因此，需对大坝进行防渗处理，杜绝隐患。
3 大坝防渗加固设计
3.1 方案比选
本工程水库大坝为均质土坝，最大坝高15.0m，加固工程施工时不能放空水库，施工预降水位为23.50m，坝坡淹没范围比较大，且上游坝坡无宽敞平台用作坝基防渗施工。因此，本工程适合选用坝体垂直防渗方式，在坝顶布置防渗线，防渗体垂直进入坝基相对不透水层。本次除险加固设计选用3种方案进行比较（见表3）。
3.2 防渗方案布置
在坝顶防渗墙后1.2m处布置水泥搅拌桩防渗墙，防渗墙轴线长度1118.64m，采用多头小直径搅拌桩施工成墙，墙体最小厚度0.35m。防渗墙面积1.41万m2，最大深度15.60m。墙体需穿透坝体与坝基接触带，并深入相对不透水层1.00m。
对于涵洞段，考虑到受涵洞加固施工的影响，该段防渗墙在开挖拆除老涵管后进行施工。新建涵管的截水环与下部及两侧防渗墙联结形成封闭的防渗体。为了防止涵管变形对防渗墙的影响，涵管在防渗墙上下游均设置变形接头。涵管上部采用回填粘土+复合土工膜防渗，从而和坝体防渗墙形成整体。土工膜与下部及两侧防渗墙采用柔性连接。土工膜规格为二布一膜（200/0.5/200）。
3.3 防渗墙设计
3.3.1 墙体厚度估算
t≥H[/J]
式中：H——防渗墙最大作用水头，取10.2m；
J——防渗材料允许水力比降，水泥土搅拌桩取80。
根据防渗墙抗渗及耐久性要求，结合搅拌桩机的钻头直径和成墙厚度，水库防渗墙厚度为0.35m，满足一般平原水库的水头要求。
3.3.2 技术参数要求
多头小直径搅拌桩防渗墙墙体质量技术参数要求如下：
（1）防渗墙体渗透系数K≤A×10-6cm/s（1≤A≤9）；
（2）无侧限抗压强度R28≥1.0MPa；
（3）允许渗透破坏比降J≥80；
（4）垂直度不大于1/200；
（5）水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比不小于15%，浆液水灰比0.5-1.0，水泥掺入量和水灰比具体参数据现场试验确定。
4.3 渗透稳定计算
计算方法同加固前渗透稳定计算，水泥搅拌桩
防渗墙渗透系数取为1×10-6cm/s。渗透稳定计算结
果见表4和计算简图1-4。
由计算结果可知，在各种计算工况下，大坝下游坝坡最大出逸渗透坡降均较处理前减小，最大出逸渗透坡降为0.28，小于土的允许渗透坡降0.49，大坝渗透稳定满足要求。由表5推算，经过防渗处理后，防渗处理效果明显。因此，说明所采取的防渗处理方案对大坝渗透稳定和防渗是有效的，通过防渗加固处理，能够消除危及大坝安全的隐患。
4.4 搅拌桩防渗墙施工
水库大坝搅拌桩防渗墙施工使用型号为MSMTW-53230的搅桩机，5轴，钻杆中心有孔，可注浆或注气，中心距320mm，钻头直径353-460mm。本工程钻头直径选用440mm，有效成墙厚度35cm，单幅成墙长度1280mm。
大坝搅拌桩防渗墙施工采用“两搅两喷，一次成墙”施工工艺。搅拌桩固化剂采用P.O42.5水泥，据现场试验确定水泥掺入量（占天然土重的百分比）15%，水灰比0.5。下沉钻进速度0.6-1.0m/min，提升速度为钻进速度的1.5倍；搅拌钻杆（轴）转速约60r/min；喷浆压力控制在1.0-1.4MPa，喷浆量控制在30L/min，搅拌次数为2；搅浆时间>3min；深度误差不允许超过±10cm，桩径偏差<4%，孔位偏差<5cm。
5 结语
综上所述，该水库除险防渗加固工程完成后，从监测资料来分析，坝体的渗漏情况明显好转，大坝运行比工程前更加稳定，防渗墙起到了较好的效果，符合设计要求。这说明了采用多头小直径搅拌桩加固土坝防渗墙，不仅成本低，而且防渗效果好，在水库大坝防渗加固工程中值得推广应用。
参考文献：
[1]刘芸华，史小平.病险水库大坝防渗加固砼防渗墙设计要点[J].江西建材，2014年第4期.
[2]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技，2013年第10期.
关键词：大坝；除险加固；多头小直径搅拌桩；防渗墙；设计
随着我国经济的不断增长，生产和生活对资源的需求量增加，水库大坝的建造施工项目越来越多。但是一些水库大坝由于年久失修或技术不成熟等原因，存在着坝体渗漏情况严重的问题，影响了水库的正常运行和人们的生命财产安全。如何对其进行防渗加固成为了工作人员需要解决的问题。下面结合实例对此进行讨论分析。
1 工程概况
某水库集水面积30.6km2，总库容2487×102m3，其中库容1456×102m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合供水、水产养殖等综合利用的中型水库。
水库工程等级为Ⅲ等，永久建筑物级别为3级，洪水标准采用千年一遇校核、五十年一遇设计。大坝坝址区地震动峰值加速度0.10g，与地震基本烈度Ⅶ度相等，需进行抗震安全的复核。
在水库运行多年来，因为工程建设一直处在特殊的历史时期，一定程度上影响了工程施工质量。虽经多次加固维修，仍然存在多处严重的问题。2007年4月，水利部门组织有关专家对该水库进行安全鉴定，结论为“三类坝”，建议尽快进行除险加固。
2 加固前大坝结构复核
拦河坝为均质土坝，土坝结构复核包括内容为：坝顶高程、坝体边坡稳定和大坝渗流稳定等。本文着重介绍坝体边坡和渗流稳定复核计算。
2.1 土坝边坡稳定复核
大坝为3级建筑物，按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，采用计及条块间作用力的简化毕肖普法，计算采用STAB程序。计算断面取最大桩号0+609.30断面（最大坝高断面）。根据稳定分析计算结果（见表1），各种工况下边坡稳定均满足规范要求。
2.2 土坝渗流稳定复核
为了判别本工程大坝的渗流特性，确定坝体浸润线的位置，以及判断土体的渗透稳定性，采用理正渗流分析计算程序，对大坝进行渗流稳定计算。计算采用理正渗流软件，大坝防渗加固前各工况下渗流计算成果见表2。
理论计算结果能满足规范要求。考虑到本次地勘试验结果虽然渗透系数总体不大，但仍有局部较大的数据，并且土样容重差异性很大，说明坝体填筑质量差，据反映，大坝在以往进行灌浆处理时，在新闸边坝顶突然下沉50cm，说明坝体填土均匀性很差，且坝体填土①1的水平渗透系数為2.63×10-4cm/s，大于1.0×10-4cm/s，不满足规范对均质土坝的防渗要求。因此，需对大坝进行防渗处理，杜绝隐患。
3 大坝防渗加固设计
3.1 方案比选
本工程水库大坝为均质土坝，最大坝高15.0m，加固工程施工时不能放空水库，施工预降水位为23.50m，坝坡淹没范围比较大，且上游坝坡无宽敞平台用作坝基防渗施工。因此，本工程适合选用坝体垂直防渗方式，在坝顶布置防渗线，防渗体垂直进入坝基相对不透水层。本次除险加固设计选用3种方案进行比较（见表3）。
3.2 防渗方案布置
在坝顶防渗墙后1.2m处布置水泥搅拌桩防渗墙，防渗墙轴线长度1118.64m，采用多头小直径搅拌桩施工成墙，墙体最小厚度0.35m。防渗墙面积1.41万m2，最大深度15.60m。墙体需穿透坝体与坝基接触带，并深入相对不透水层1.00m。
对于涵洞段，考虑到受涵洞加固施工的影响，该段防渗墙在开挖拆除老涵管后进行施工。新建涵管的截水环与下部及两侧防渗墙联结形成封闭的防渗体。为了防止涵管变形对防渗墙的影响，涵管在防渗墙上下游均设置变形接头。涵管上部采用回填粘土+复合土工膜防渗，从而和坝体防渗墙形成整体。土工膜与下部及两侧防渗墙采用柔性连接。土工膜规格为二布一膜（200/0.5/200）。
3.3 防渗墙设计
3.3.1 墙体厚度估算
t≥H[/J]
式中：H——防渗墙最大作用水头，取10.2m；
J——防渗材料允许水力比降，水泥土搅拌桩取80。
根据防渗墙抗渗及耐久性要求，结合搅拌桩机的钻头直径和成墙厚度，水库防渗墙厚度为0.35m，满足一般平原水库的水头要求。
3.3.2 技术参数要求
多头小直径搅拌桩防渗墙墙体质量技术参数要求如下：
（1）防渗墙体渗透系数K≤A×10-6cm/s（1≤A≤9）；
（2）无侧限抗压强度R28≥1.0MPa；
（3）允许渗透破坏比降J≥80；
（4）垂直度不大于1/200；
（5）水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比不小于15%，浆液水灰比0.5-1.0，水泥掺入量和水灰比具体参数据现场试验确定。
4.3 渗透稳定计算
计算方法同加固前渗透稳定计算，水泥搅拌桩
防渗墙渗透系数取为1×10-6cm/s。渗透稳定计算结
果见表4和计算简图1-4。
由计算结果可知，在各种计算工况下，大坝下游坝坡最大出逸渗透坡降均较处理前减小，最大出逸渗透坡降为0.28，小于土的允许渗透坡降0.49，大坝渗透稳定满足要求。由表5推算，经过防渗处理后，防渗处理效果明显。因此，说明所采取的防渗处理方案对大坝渗透稳定和防渗是有效的，通过防渗加固处理，能够消除危及大坝安全的隐患。
4.4 搅拌桩防渗墙施工
水库大坝搅拌桩防渗墙施工使用型号为MSMTW-53230的搅桩机，5轴，钻杆中心有孔，可注浆或注气，中心距320mm，钻头直径353-460mm。本工程钻头直径选用440mm，有效成墙厚度35cm，单幅成墙长度1280mm。
大坝搅拌桩防渗墙施工采用“两搅两喷，一次成墙”施工工艺。搅拌桩固化剂采用P.O42.5水泥，据现场试验确定水泥掺入量（占天然土重的百分比）15%，水灰比0.5。下沉钻进速度0.6-1.0m/min，提升速度为钻进速度的1.5倍；搅拌钻杆（轴）转速约60r/min；喷浆压力控制在1.0-1.4MPa，喷浆量控制在30L/min，搅拌次数为2；搅浆时间>3min；深度误差不允许超过±10cm，桩径偏差<4%，孔位偏差<5cm。
5 结语
综上所述，该水库除险防渗加固工程完成后，从监测资料来分析，坝体的渗漏情况明显好转，大坝运行比工程前更加稳定，防渗墙起到了较好的效果，符合设计要求。这说明了采用多头小直径搅拌桩加固土坝防渗墙，不仅成本低，而且防渗效果好，在水库大坝防渗加固工程中值得推广应用。
参考文献：
[1]刘芸华，史小平.病险水库大坝防渗加固砼防渗墙设计要点[J].江西建材，2014年第4期.
[2]朱祖友.水库大坝除险加固防渗设计处理分析[J].黑龙江水利科技，2013年第10期.