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【摘 要】病险水库除险中土石坝防渗技术往往是决定大坝除险方案的决定措施，常用于土石坝除险加固防渗技术有高压喷射灌浆、混凝土防渗墙等措施，技术都比较成熟可靠，在选择时要考虑各技术方案的可行性、优缺点、地质条件等，进行经济技术对比选取可靠经济的技术方案。本文结合近年来河南省小型水库除险加固工程中采取的一系列防渗治漏措施，分析了土石坝渗漏的原因，提出了土石坝渗漏问题的处理原则及各类防渗措施，供参考。
【关键词】 土石坝；防渗处理；除险加固
对于土石坝的防渗加固问题一般处理防渗的原则“上堵下排”。“上堵”的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗等；水平防渗有粘土铺盖等。“下排”的措施：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。总之，垂直防渗处理可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题，水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定渗漏水量损失。
一土石坝渗漏特点
渗漏是小型水库土石坝最为普遍的安全隐患，分为坝体渗漏、坝基渗漏，接触渗漏和绕坝渗漏等。土石坝渗漏造成的危害包括：坝身渗漏，背水坡不均匀分布湿润面，浸润线溢出点高于导滤棱体，坝坡塌陷、隆起、流土、管涌、坝坡失稳等。土石坝渗漏病险不仅造成水库不能正常运行发挥其效益，还可能严重威胁下游人民生命财产安全，土石坝的防渗处理是小型水库除险加固的重点内容，根据不同的坝型、坝基和病因，合理选择防渗处理方案十分重要。
二土坝防渗控制措施
目前，在我省范围内正在进行各类土石坝的除险加固，其病险的主要问题是渗透稳定，土坝渗流控制措施一般分为水平防渗和垂直防渗两种措施，实质上都是通过延长土坝渗径，使其渗透坡降不超过允许坡降，保持土坝的渗透稳定。
（一）水平防渗加固。水平防渗加固，即在坝上游填筑粘土铺盖，与坝体防渗体连接，形成整体防渗。水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种。针对已建土坝的地基情况，采用铺盖防渗，必须满足的条件是：①对地基渗透稳定的要求，铺盖下卧冲积层内的渗透坡降，不能超过其允许的渗透坡降；②对铺盖填土渗透稳定要求，通过铺盖的渗透坡降，不能超过其允许渗透坡降；③对渗流出口渗透稳定要求，坝下游渗流出逸点的剩余水头，不致产生渗透变形；④对渗流量损失的要求，应小于其允许的损失水量。由于铺盖与河床表面透水料之间有反滤要求，在填筑铺盖前，要认真处理河床表面，避免填土与渗透系数大于10-2cm/s的透水层接触，水库蓄水后，铺盖上裂缝塌坑是可以避免的。同时要求铺盖不仅覆盖河床部分，而且要与两侧岸坡的防渗搭接良好，形成全封闭的整体防渗。
（二）垂直防渗加固。采用垂直防渗措施，对透水地基来说，与水平防渗措施相比，截渗效果比较显著，特别是对减少渗流量，更为突出。一般覆盖层深度不小于15m-20m的，可以采用截水槽开挖回填粘土防渗，质量容易保证。如果覆盖层很深，开挖困难，也有采用多排帷幕灌浆的，效果比截水槽粘土防渗效果差一些。
三土石坝防渗处理方法
（一）高压喷射灌浆防渗。20世纪70年代，由日本引进高压旋喷灌浆法，80年代初由山东省水科所研究试验旋喷改为定向喷射灌浆，用于病险水库坝基防渗，取得了较好的效果，迅速得到了推广。随后在已有经验的基础上进行了改进，高喷灌浆最初主要用于黏土层和砂土层的防渗，近年来在砂砾层中也有许多成功应用。高压喷射灌浆是利用钻机把带有特殊嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液或水从喷嘴中喷射出来，射入土体，借助液体的冲击力切削土层，使喷嘴射程内的土体遭到破坏，一部分细小土粒随着浆液冒出地面，其余部分与灌入的浆液混合掺搅，在土体中形成凝结体，从而达到加固地基和防渗的目的。凝结体的形状与喷射形式、喷嘴移动方向及持续时间有关，一般喷射形式有旋喷、摆喷和定喷三种。旋喷时喷嘴一面提升、一面旋转，形成圆柱状凝结体；摆喷时喷嘴一面提升、一面摆动，形成似哑铃状凝结体；定喷时喷嘴一面提升、一面定向喷射，形成板状凝结体。高喷灌浆适应性较广，优点突出，对细颗粒地层是比较适宜的，对掺有大颗粒地层或是致密的黏性土层中，要求工艺高，在砂卵石、块石地层中造孔难度也大，需要采用冲击进钻及化学固壁材料。
（二）混凝土防渗墙。混凝土防渗墙在20世纪50年代初意大利和法国开始使用，我国在1958年在山东省崂山水库试验成功后得以推广。它主要是采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水及薄抓斗等工法，在坝体或地基中建造槽形孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，以达到防渗目的。防渗墙施工可以适应各种不同材料的坝体和复杂水文和工程地质条件，墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，彻底截断坝体及坝基的渗流。早期主要采用乌卡斯钻机施工，成墙厚度0.8～1.0m，价格较高。近年来推广使用振动沉模防渗板墙技术，利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕，该项新技术主要用于砂、砂性土、粘性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续的防渗樯，造墙深度可达20m左右，厚度8～25cm，最厚可达30cm，其不足之处是对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。混凝土防渗墙适用性较广，如砂土、砂壤土、粉土、卵砾石土层等，实用性较强，但在造孔成墙技术对槽孔之间的接头和墙体下部开叉问题难以彻底解决。
（三）搅拌桩防渗墙技术。深层搅拌桩法多用于工业民用建筑的墙下条形基础，大面积堆料厂房地基、基坑隆起。它是利用水泥（石灰）等材料作为固化剂，通过特别的搅拌机械在地基深部，就地将软土和固化剂强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理-化学反应，使软土凝结成整体性、水稳性好和较高强度的结合体，从而形成复合地基。
搅拌桩法在水利工程中，已将搅拌叶片由单头改为多头，发展成为多头小直径深层搅拌防渗墙技术。施工时，用输浆胶管将贮料罐砂浆与搅拌机接通，从设计桩顶标高处，以地面微微泛浆为准，油压调距向前移动能保证墙体厚度的搭接距离，在地基内将土、砂和水泥强制搅拌后，形成一定强度和防渗性能的凝结墙体，从而达到防渗的目的。
（四）黏土斜墙防渗。适用于均质土石坝，在黏土含量较丰富地区，对均质坝体渗漏采用黏土斜墙防渗体能有效地控制渗漏。黏土斜墙防渗效果比不上前面所述技术方案，但它施工方便，简单，施工快，能达到防渗要求，只是需要黏土较多，运输量较大，是一项较成熟的土石坝防渗技术。
（五）劈裂灌浆防渗。20世纪70年代末，山东省水科所研究人员通过试验，利用土石坝中最小主应力面和坝轴线方向一致的规律，沿坝轴线布孔，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10～50cm厚的密实、竖直、连续泥墙，以达到防渗目的。当坝体质量不好，坝体外部有裂缝、塌陷、浸润线和出逸点较高，坝后坡出现大面积湿润，坝体有明显渗漏或坝体内部有较多隐患时，可用劈裂灌浆处理。对于粗砂及卵砾石坝基和坝基设有截渗槽，因其土层结构性差，形不成连续劈裂，不适合用该技术。该技术主要是压力不好控制，压力控制不当易造成堤坝泥浆不固结，在灌浆过程中堤坝本身失稳。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]刘永平，水库土石坝防渗加固处理技术研究[J].中国科技博览，2010，（9）
[2]洪学军，浅谈土坝劈裂灌浆有关技术问题的处理[J]水利建设与管理，2013（5）
【关键词】 土石坝；防渗处理；除险加固
对于土石坝的防渗加固问题一般处理防渗的原则“上堵下排”。“上堵”的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗等；水平防渗有粘土铺盖等。“下排”的措施：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。总之，垂直防渗处理可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题，水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定渗漏水量损失。
一土石坝渗漏特点
渗漏是小型水库土石坝最为普遍的安全隐患，分为坝体渗漏、坝基渗漏，接触渗漏和绕坝渗漏等。土石坝渗漏造成的危害包括：坝身渗漏，背水坡不均匀分布湿润面，浸润线溢出点高于导滤棱体，坝坡塌陷、隆起、流土、管涌、坝坡失稳等。土石坝渗漏病险不仅造成水库不能正常运行发挥其效益，还可能严重威胁下游人民生命财产安全，土石坝的防渗处理是小型水库除险加固的重点内容，根据不同的坝型、坝基和病因，合理选择防渗处理方案十分重要。
二土坝防渗控制措施
目前，在我省范围内正在进行各类土石坝的除险加固，其病险的主要问题是渗透稳定，土坝渗流控制措施一般分为水平防渗和垂直防渗两种措施，实质上都是通过延长土坝渗径，使其渗透坡降不超过允许坡降，保持土坝的渗透稳定。
（一）水平防渗加固。水平防渗加固，即在坝上游填筑粘土铺盖，与坝体防渗体连接，形成整体防渗。水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种。针对已建土坝的地基情况，采用铺盖防渗，必须满足的条件是：①对地基渗透稳定的要求，铺盖下卧冲积层内的渗透坡降，不能超过其允许的渗透坡降；②对铺盖填土渗透稳定要求，通过铺盖的渗透坡降，不能超过其允许渗透坡降；③对渗流出口渗透稳定要求，坝下游渗流出逸点的剩余水头，不致产生渗透变形；④对渗流量损失的要求，应小于其允许的损失水量。由于铺盖与河床表面透水料之间有反滤要求，在填筑铺盖前，要认真处理河床表面，避免填土与渗透系数大于10-2cm/s的透水层接触，水库蓄水后，铺盖上裂缝塌坑是可以避免的。同时要求铺盖不仅覆盖河床部分，而且要与两侧岸坡的防渗搭接良好，形成全封闭的整体防渗。
（二）垂直防渗加固。采用垂直防渗措施，对透水地基来说，与水平防渗措施相比，截渗效果比较显著，特别是对减少渗流量，更为突出。一般覆盖层深度不小于15m-20m的，可以采用截水槽开挖回填粘土防渗，质量容易保证。如果覆盖层很深，开挖困难，也有采用多排帷幕灌浆的，效果比截水槽粘土防渗效果差一些。
三土石坝防渗处理方法
（一）高压喷射灌浆防渗。20世纪70年代，由日本引进高压旋喷灌浆法，80年代初由山东省水科所研究试验旋喷改为定向喷射灌浆，用于病险水库坝基防渗，取得了较好的效果，迅速得到了推广。随后在已有经验的基础上进行了改进，高喷灌浆最初主要用于黏土层和砂土层的防渗，近年来在砂砾层中也有许多成功应用。高压喷射灌浆是利用钻机把带有特殊嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液或水从喷嘴中喷射出来，射入土体，借助液体的冲击力切削土层，使喷嘴射程内的土体遭到破坏，一部分细小土粒随着浆液冒出地面，其余部分与灌入的浆液混合掺搅，在土体中形成凝结体，从而达到加固地基和防渗的目的。凝结体的形状与喷射形式、喷嘴移动方向及持续时间有关，一般喷射形式有旋喷、摆喷和定喷三种。旋喷时喷嘴一面提升、一面旋转，形成圆柱状凝结体；摆喷时喷嘴一面提升、一面摆动，形成似哑铃状凝结体；定喷时喷嘴一面提升、一面定向喷射，形成板状凝结体。高喷灌浆适应性较广，优点突出，对细颗粒地层是比较适宜的，对掺有大颗粒地层或是致密的黏性土层中，要求工艺高，在砂卵石、块石地层中造孔难度也大，需要采用冲击进钻及化学固壁材料。
（二）混凝土防渗墙。混凝土防渗墙在20世纪50年代初意大利和法国开始使用，我国在1958年在山东省崂山水库试验成功后得以推广。它主要是采用钻凿、锯槽、液压开槽机、射水及薄抓斗等工法，在坝体或地基中建造槽形孔，以泥浆固壁，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，以达到防渗目的。防渗墙施工可以适应各种不同材料的坝体和复杂水文和工程地质条件，墙的两端能与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，彻底截断坝体及坝基的渗流。早期主要采用乌卡斯钻机施工，成墙厚度0.8～1.0m，价格较高。近年来推广使用振动沉模防渗板墙技术，利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕，该项新技术主要用于砂、砂性土、粘性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续的防渗樯，造墙深度可达20m左右，厚度8～25cm，最厚可达30cm，其不足之处是对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。混凝土防渗墙适用性较广，如砂土、砂壤土、粉土、卵砾石土层等，实用性较强，但在造孔成墙技术对槽孔之间的接头和墙体下部开叉问题难以彻底解决。
（三）搅拌桩防渗墙技术。深层搅拌桩法多用于工业民用建筑的墙下条形基础，大面积堆料厂房地基、基坑隆起。它是利用水泥（石灰）等材料作为固化剂，通过特别的搅拌机械在地基深部，就地将软土和固化剂强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理-化学反应，使软土凝结成整体性、水稳性好和较高强度的结合体，从而形成复合地基。
搅拌桩法在水利工程中，已将搅拌叶片由单头改为多头，发展成为多头小直径深层搅拌防渗墙技术。施工时，用输浆胶管将贮料罐砂浆与搅拌机接通，从设计桩顶标高处，以地面微微泛浆为准，油压调距向前移动能保证墙体厚度的搭接距离，在地基内将土、砂和水泥强制搅拌后，形成一定强度和防渗性能的凝结墙体，从而达到防渗的目的。
（四）黏土斜墙防渗。适用于均质土石坝，在黏土含量较丰富地区，对均质坝体渗漏采用黏土斜墙防渗体能有效地控制渗漏。黏土斜墙防渗效果比不上前面所述技术方案，但它施工方便，简单，施工快，能达到防渗要求，只是需要黏土较多，运输量较大，是一项较成熟的土石坝防渗技术。
（五）劈裂灌浆防渗。20世纪70年代末，山东省水科所研究人员通过试验，利用土石坝中最小主应力面和坝轴线方向一致的规律，沿坝轴线布孔，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10～50cm厚的密实、竖直、连续泥墙，以达到防渗目的。当坝体质量不好，坝体外部有裂缝、塌陷、浸润线和出逸点较高，坝后坡出现大面积湿润，坝体有明显渗漏或坝体内部有较多隐患时，可用劈裂灌浆处理。对于粗砂及卵砾石坝基和坝基设有截渗槽，因其土层结构性差，形不成连续劈裂，不适合用该技术。该技术主要是压力不好控制，压力控制不当易造成堤坝泥浆不固结，在灌浆过程中堤坝本身失稳。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]刘永平，水库土石坝防渗加固处理技术研究[J].中国科技博览，2010，（9）
[2]洪学军，浅谈土坝劈裂灌浆有关技术问题的处理[J]水利建设与管理，2013（5）