曾浩 河源市水利水电勘测设计院
简析水库除险加固工程的防渗设计及其处理技术
曾浩 河源市水利水电勘测设计院
大部分小型水库建于上世纪六七十年代，基于当时技术、资金和施工工艺影响，水库质量都达不到当前质量标准要求，导致使用过程中的水库存在较大安全隐患，所以需要对这些水库进行除险加固防渗设计及其防渗处理，基于此，本文简述了水库工程的防渗要求，对水库除险加固工程中的防渗设计及其防渗处理技术进行了简要分析。
水库除险加固 防渗要求 防渗设计 防渗处理技术
一、水库工程的防渗要求
本文结合某小型水库工程为例进行分析，根据某水库设计要求及实际使用，要求其防渗设计达到标准，进而保障水库的安全使用。水库工程的防渗与其承载力的初始设计有关，某水库设计选择水库容量为800万立方米，水库的基本功能为灌溉与发电并存的功能性水库建设。施工环境为红壤粘土土质局部具有岩石风化成，对防渗的要求偏高。
二、水库除险加固工程中的防渗设计分析
（一）合理选择水库除险加固防渗设计方案。结合某小型水库状况，对水库防渗加固选择混凝土防渗墙和高压旋喷灌浆两个方案。
1.混凝土防渗墙加固方案。沿坝顶中心线增设混凝土防渗墙对坝体进行防渗加固，防渗墙入岩0.5～1.0m，墙下基岩采用帷幕灌浆加固。混凝土防渗墙厚0.6m，并在墙中预埋灌浆钢管，钢管直径110mm。防渗墙轴线长518m，顶高程31.40m，最大墙深24.7m。帷幕灌浆采用单排孔，孔距1.6m。灌浆段长度分为：第1段2m，第2段3m，以下各段5m。帷幕灌浆防渗线总长466.0m，最大孔深36.3m。
2.高压旋喷灌浆方案。沿坝顶中心线增加高压旋喷灌浆对坝体和坝基覆盖层进行防渗加固，其下透水率大于10Lu的强风化岩层采用帷幕灌浆与之相连接。高压旋喷灌浆防渗段总长518m，最大孔深23.7m。帷幕防渗段总长466.0m，最大孔深36.3m。帷幕灌浆与上部旋喷灌浆同孔，先进行下部基岩帷幕灌浆施工，然后进行上部旋喷灌浆施工。帷幕灌浆采用自上而下分段阻塞灌浆。旋喷灌浆单排孔距0.80m，最大深度23.7m。基岩灌浆为单排孔，孔距1.6m。
3.加固方案的选择。混凝土防渗墙方案的优点是，加固工程施工质量容易控制，防渗可靠性较高；缺点是施工速度较慢，施工工期较长，费用略高。高压旋喷灌浆方案的优点是，施工速度较快，工期较短，费用略低；缺点是穿过不同介质的复杂地层时，施工质量较难控制，防渗可靠性受到影响。经综合比较，推荐混凝土防渗墙加固方案。
（二）水库防渗墙加固设计的分析。结合某水库工程实际，其混凝土防渗墙要求沿坝顶中心线布置，深度按入岩1m控制，在断层及裂隙密集带适当加深。
1.计算防渗墙厚度。根据计算，墙体厚度为17.8cm可满足抗渗要求，混凝土防渗墙采用钻凿法施工，墙厚取0.6m。
2.防渗墙的使用年限分析。混凝土防渗墙耐久性主要受渗流溶蚀作用控制，使用年限根据经验公式计算为103a。根据规范，水库采用0.6m厚的混凝土防渗墙可满足50a设计基准期的要求。
3.防渗墙混凝土指标。28d立方体抗压强度不小于10.0MPa，弹性模量小于15000MPa，抗渗标号大于W6，允许渗透比降大于60。
三、水库除险加固工程防渗的主要处理技术分析
（一）高压喷射灌浆防渗处理技术。其是在一定压力下，使浆液通过注浆管，从高压喷嘴中射出，注入地基，在射流的切削、搅拌、冲击的作用下，实现浆液和地基的有效融合，对地基产生渗透、挤压等作用，提高旋喷桩与周围土体的承载力与密度，达到预期的处理效果。其主要可以在构筑防渗墙体、地下构筑物修补、加固地基等工程当中应用。高压喷射灌浆防渗处理技术的可控性、可灌性较好，同时具有节约灌浆材料的特点，目前发展较为快速。其具有不需明挖、施工现场小的优势，在水库除险加固工程中得到了广泛应用。
（二）混凝土防渗墙技术。其主要是对闸坝等在松散透水地基中进行垂直防渗处理，是应用较早的工程防渗技术。其施工工序较为复杂，主要包括固壁泥浆、清孔换浆、连接槽孔、混凝土浇筑。在实际施工中，对槽孔控制与混凝土浇筑的要求非常高。比如在造孔中，需要将孔内泥浆保持在导墙顶面下30-50cm，孔斜率不超过0.4%，槽孔位偏差不超过3cm。槽孔嵌入基岩深度需要达到设计标准，同时在泥浆固壁中存放新制膨润土浆24小时，在水化溶胀之后，予以使用。在完成清孔1小时之后，保证孔底淤泥厚度不超过10cm。在清孔合格之后，在4小时之内进行混凝土浇筑。在混凝土浇筑施工中，一定要保证混凝土配合比的合理，严格检测混凝土质量，同时对拌和时间、速度等指标予以监理审批。现阶段，此项技术越来越成熟，工艺流程也越来越完善，具有较低弹性模量、较大极限变形、较小弹性比等特点，充分发挥了防渗作用。
（三）复合土工膜防渗处理技术。其主要由土工织物、土工膜构成，具有良好的防渗效果。在渗漏水库坡面上，铺设复合土工膜之后，在铺设砂垫层与混凝土，就可以形成一个相对封闭、完整的防渗系统。近些年来，我国采用的土工膜防渗堆石坝坝高超过了60m，取得了一定的防渗成效。在铺设复合土工膜的时候，要求应力平均，松紧适宜，不要出现绷拉过紧的情况；同时，要求复合土工膜和土面进行紧密连接，不得留有空隙，在铺设之前，需要对坡面进行平整与压实，在验收合格之后，才可以进行复合土工膜的铺设。其施工流程主要包括：施工准备、铺设复合土工膜、拼接复合土工膜、质检、铺设垫层、铺设混凝土保护层、质量验收。为了便于施工，在铺设复合土工膜的时候，尽可能选用宽幅的，减少现场拼接，根据施工现场的实际情况，尽量在施工单位内完成复合土工膜的拼接，运到施工现场予以铺设，从而保证施工质量。
四、结语
综上所述，水库除险加固防渗要结合具体项目进行设计，从而提高水库的实际使用能力和抗震能力。并且应用有效的防渗处理技术，可以提高水库工程的施工质量，确保其在保证农业生产需求以及预防自然灾害的作用。
[1]王朝进等.防渗墙在水库渗流破坏除险加固设计中应用[J].建筑工程技术与设计，2015.
[2]李树林.水库大坝除险加固防渗设计处理浅述[J].环球市场，2017.
