论文部分内容阅读
【摘要】在水库的除险加固工程中，防渗处理是关键。本文介绍了我国水库除险加固工程的现状，分析了小型水库除险加固中防渗漏主要技术方案。
【关键词】水库；除险；加固；防渗
中图分类号：TV62文献标识码： A 文章编号：
一、前言
堤坝防渗加固是水利工程维护工作中一项长期而重要的工作,同时也是水利工程除险加固的一项重要内容。其防渗加固工程质量的好坏，直接影响到水库堤坝的安全，切实发挥水库应有作用是关键，所以各管理和施工单位必须对此给予高度重视。
二、我国水库除险加固工程的现状
水库具有防洪兴利的作用，为人们的生活和径流调节提供了便利。中国作为世界上拥有水库数量最多的国家，目前大约8.7万座，而大部分水库修建于上世纪的50～70年代，限于当时的经济和技术水平，很多水库现在都出现了问题。1975年的“板桥事件”给人们留下了惨痛的教训，水利部先后于2001年和2004年组织编制了两期病险水库除险加固规则报告，先后对全国的1346座和2117座大中型和中西部小型水库进行了除险加固。2008年的《全国病险水库除险加固专项规则》开始了中国乃至实际上最集中、最大规模的水库维修工程。在2008－2011年间，中国投入620多亿元对7356 座水库进行了除险加固。2011年，水利部宣布: 经过除险加固，基本上解除了637 座县级以上城市，0.11亿hm2良田以及大量基础设施的溃坝洪水威胁，保证了水库下游1.44 亿人的生命安全。2010年7月，经国务院同意，启动了5400 座重点小一型水库的除险加固。2011年4月，又启动了全部4.1万座小二型病险水库的加固工程，其中中央负责1.59万座，地方负责2.5万座。按照中央的计划，至2015年，大规模的、由国家集中力量完成的除险加固工程将宣告全部完成，中国将基本消减病险水库。
三、病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题，有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况，應采取不同的处理方法,常用的是防渗墙和灌浆。
1、防渗墙类型及其特点
防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好与单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。
（1）多头深层搅拌水泥土成墙工艺。多头深层搅拌桩机一次多头钻进，把水泥浆喷人土体并搅拌，使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩，桩与桩搭接形成水泥土防渗墙，目前最大成墙深度为22 m，水泥土渗透系数<10—6cm／s，抗压强度>0．3 MPa。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低，适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。在我国广东省东深供水四期改造工程A一Ⅲ2标和荆南长江干堤工程中都用了多头深层搅拌水泥土成墙工艺。实践证明，多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显，在地下防渗工程中质量是可靠的，投资是最经济有效的地下防渗方式，具有一定发展前景。
（2）锯槽法成墙工艺。在先导孔中，锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动，一边以0．8～1.5 m／h的速度(根据地层状况)向前移动开槽；被锯切割下来的土体可由反循环或正循环的方式排渣系统排出槽外，并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土，形成宽度为0.2-0．3 m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成；传动方式有机械式与液压式2种。以不同规格的刀杆进行组合，开槽宽度可达0．2～0．5 m、深度达到40 m。锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好，并且成墙深，适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100 mrn的砂砾石地层；还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。在我国该技术首次使用在黑龙江省蛤蟆通水库大坝坝基防渗加固工程中，取得了良好的效果。
（3）链斗法成墙工艺。由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土，同时将斜放的排桩下放到成墙深度，开槽机前进开挖沟槽，并采用泥浆护壁，其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16～50 cm，深度可达10～15 m。适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30％的砂砾石地层。
（4）薄型抓斗成墙工艺。采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽，泥浆护壁，浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙，最大成墙深度可达40m。适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
（5）射水法成墙工艺。射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴，射出高速水流来切割土层，成型器上下运动切割修整孔壁，采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔形成后，浇筑水下混凝土或塑性混凝土，形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22-0.45m，深度可达30 m．成墙垂直精度可达1／300，适应于粘土、砂土和粒径小于100 mm的砂砾石地层。在1998年历史罕见的特大洪水过后，在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中，射水法得到广泛采用，取得了较好的社会经济效益。
2、灌浆类型及其特点
土石坝坝体坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆，坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
（1）土坝坝体劈裂灌浆。土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层，提高坝体的防渗能力。同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重分布，提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆，是在可能有裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群；而对坝体施工质量差，甚至出现上下游贯通的横缝，一般应做全线的劈裂灌浆。我国广东省宝树水库用土坝坝体劈裂灌浆技术来解决土坝坝体的渗漏问题，结果表明灌浆后坝体密实度得到提高，渗透系数降低，背水坡湿润渗水现象消失，坝体渗流量减少70％以上。
（2）高压喷射灌浆。高压定喷灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构，使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成壁状固结体而起防渗作用。
优点是：设备简单，施工简便，工效高，料源广，造价低，与坝体以及坝基基岩帷幕灌浆在基岩面自然结合，搭接部位防渗效果好。
缺点是：控制不好易在较大≥200 mm)颗粒背后形成漏喷现象。这一缺点采取一定措施后可以克服。高压喷射灌浆主要有高压旋喷灌浆、高压定喷灌浆、高压摆喷灌浆等形式，针对工程要求和地质条件选用。
（3）坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆。卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌浆，不同于在岩石中灌浆，在卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌溉、打管灌溉的方法。又因不能有效的对浆液的填充范围进行控制，为达到相对较高的防渗标准，常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟，目前采用较少，一般用于当灌浆作为补充勘探的手段，压配电设备：热磁型、电子型配电用断路器应适当降低额定电流使用；漏电保护器除应适当降低额定电流使用外，还应在选定额定电流灵敏度时考虑谐波的泄漏电流；接触器、热继电器应适当降低额定电流使用；在谐波畸变较严重的配电回路中可放大一级选择低压配电设备。
结论
在水库的除险加固工程中，防渗处理是关键。而每种防渗处理技术都受一定的限制，在水库的防渗处理设计中，要针对水库的自身特征和渗漏情况选择合适的处理方式，以确保除险加固工程的成功完成。
【参考文献】
[1］覃述文. 水库除险加固工程中防渗处理设计的应用［J］． 中国科技博览，2011(31) : 96 － 97.
[2］林森. 浅谈复合土工膜在水库除险加固工程中的应用［J］． 价值工程，2010， 29(06) : 23 － 24.
[3］王东坡，张巧莲. 水库除险加固工程大坝防渗方案优选［J］． 河南水利与南水北调，2011(18) : 20 － 21.
【关键词】水库；除险；加固；防渗
中图分类号：TV62文献标识码： A 文章编号：
一、前言
堤坝防渗加固是水利工程维护工作中一项长期而重要的工作,同时也是水利工程除险加固的一项重要内容。其防渗加固工程质量的好坏，直接影响到水库堤坝的安全，切实发挥水库应有作用是关键，所以各管理和施工单位必须对此给予高度重视。
二、我国水库除险加固工程的现状
水库具有防洪兴利的作用，为人们的生活和径流调节提供了便利。中国作为世界上拥有水库数量最多的国家，目前大约8.7万座，而大部分水库修建于上世纪的50～70年代，限于当时的经济和技术水平，很多水库现在都出现了问题。1975年的“板桥事件”给人们留下了惨痛的教训，水利部先后于2001年和2004年组织编制了两期病险水库除险加固规则报告，先后对全国的1346座和2117座大中型和中西部小型水库进行了除险加固。2008年的《全国病险水库除险加固专项规则》开始了中国乃至实际上最集中、最大规模的水库维修工程。在2008－2011年间，中国投入620多亿元对7356 座水库进行了除险加固。2011年，水利部宣布: 经过除险加固，基本上解除了637 座县级以上城市，0.11亿hm2良田以及大量基础设施的溃坝洪水威胁，保证了水库下游1.44 亿人的生命安全。2010年7月，经国务院同意，启动了5400 座重点小一型水库的除险加固。2011年4月，又启动了全部4.1万座小二型病险水库的加固工程，其中中央负责1.59万座，地方负责2.5万座。按照中央的计划，至2015年，大规模的、由国家集中力量完成的除险加固工程将宣告全部完成，中国将基本消减病险水库。
三、病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题，有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况，應采取不同的处理方法,常用的是防渗墙和灌浆。
1、防渗墙类型及其特点
防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好与单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。
（1）多头深层搅拌水泥土成墙工艺。多头深层搅拌桩机一次多头钻进，把水泥浆喷人土体并搅拌，使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩，桩与桩搭接形成水泥土防渗墙，目前最大成墙深度为22 m，水泥土渗透系数<10—6cm／s，抗压强度>0．3 MPa。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低，适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。在我国广东省东深供水四期改造工程A一Ⅲ2标和荆南长江干堤工程中都用了多头深层搅拌水泥土成墙工艺。实践证明，多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显，在地下防渗工程中质量是可靠的，投资是最经济有效的地下防渗方式，具有一定发展前景。
（2）锯槽法成墙工艺。在先导孔中，锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动，一边以0．8～1.5 m／h的速度(根据地层状况)向前移动开槽；被锯切割下来的土体可由反循环或正循环的方式排渣系统排出槽外，并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土，形成宽度为0.2-0．3 m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成；传动方式有机械式与液压式2种。以不同规格的刀杆进行组合，开槽宽度可达0．2～0．5 m、深度达到40 m。锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好，并且成墙深，适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100 mrn的砂砾石地层；还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。在我国该技术首次使用在黑龙江省蛤蟆通水库大坝坝基防渗加固工程中，取得了良好的效果。
（3）链斗法成墙工艺。由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土，同时将斜放的排桩下放到成墙深度，开槽机前进开挖沟槽，并采用泥浆护壁，其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16～50 cm，深度可达10～15 m。适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30％的砂砾石地层。
（4）薄型抓斗成墙工艺。采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽，泥浆护壁，浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙，最大成墙深度可达40m。适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
（5）射水法成墙工艺。射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴，射出高速水流来切割土层，成型器上下运动切割修整孔壁，采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔形成后，浇筑水下混凝土或塑性混凝土，形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22-0.45m，深度可达30 m．成墙垂直精度可达1／300，适应于粘土、砂土和粒径小于100 mm的砂砾石地层。在1998年历史罕见的特大洪水过后，在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中，射水法得到广泛采用，取得了较好的社会经济效益。
2、灌浆类型及其特点
土石坝坝体坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆，坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
（1）土坝坝体劈裂灌浆。土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层，提高坝体的防渗能力。同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重分布，提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆，是在可能有裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群；而对坝体施工质量差，甚至出现上下游贯通的横缝，一般应做全线的劈裂灌浆。我国广东省宝树水库用土坝坝体劈裂灌浆技术来解决土坝坝体的渗漏问题，结果表明灌浆后坝体密实度得到提高，渗透系数降低，背水坡湿润渗水现象消失，坝体渗流量减少70％以上。
（2）高压喷射灌浆。高压定喷灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构，使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成壁状固结体而起防渗作用。
优点是：设备简单，施工简便，工效高，料源广，造价低，与坝体以及坝基基岩帷幕灌浆在基岩面自然结合，搭接部位防渗效果好。
缺点是：控制不好易在较大≥200 mm)颗粒背后形成漏喷现象。这一缺点采取一定措施后可以克服。高压喷射灌浆主要有高压旋喷灌浆、高压定喷灌浆、高压摆喷灌浆等形式，针对工程要求和地质条件选用。
（3）坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆。卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌浆，不同于在岩石中灌浆，在卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌溉、打管灌溉的方法。又因不能有效的对浆液的填充范围进行控制，为达到相对较高的防渗标准，常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟，目前采用较少，一般用于当灌浆作为补充勘探的手段，压配电设备：热磁型、电子型配电用断路器应适当降低额定电流使用；漏电保护器除应适当降低额定电流使用外，还应在选定额定电流灵敏度时考虑谐波的泄漏电流；接触器、热继电器应适当降低额定电流使用；在谐波畸变较严重的配电回路中可放大一级选择低压配电设备。
结论
在水库的除险加固工程中，防渗处理是关键。而每种防渗处理技术都受一定的限制，在水库的防渗处理设计中，要针对水库的自身特征和渗漏情况选择合适的处理方式，以确保除险加固工程的成功完成。
【参考文献】
[1］覃述文. 水库除险加固工程中防渗处理设计的应用［J］． 中国科技博览，2011(31) : 96 － 97.
[2］林森. 浅谈复合土工膜在水库除险加固工程中的应用［J］． 价值工程，2010， 29(06) : 23 － 24.
[3］王东坡，张巧莲. 水库除险加固工程大坝防渗方案优选［J］． 河南水利与南水北调，2011(18) : 20 － 21.