一、引言
  建國(guó)后,國(guó)家非常重視水庫(kù)建設(shè),截止到2007年,已建水庫(kù)10萬(wàn)多座,在戰(zhàn)勝水旱災(zāi)害,促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),改善人民生活方面,發(fā)揮了巨大的作用。但是,由于當(dāng)時(shí)歷史條件及技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)不足等原因,很多水庫(kù)工程存在著不同程度的質(zhì)量和防洪標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題,使水庫(kù)事故不斷增加,給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。
  土壩存在問(wèn)題,除防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低外,主要是工程質(zhì)量問(wèn)題,具體表現(xiàn)在滲©、滑坡和裂縫。概括起來(lái),是一個(gè)防滲加固問(wèn)題,一般處理防滲的原則是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防滲和水平防滲。垂直防滲有混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲、沖抓套井回填防滲、倒掛井防滲、土工合成材料防滲、射水造孔混凝土墻防滲和巖溶帷幕灌漿防滲等。水平防滲有人工粘土鋪蓋和利用天然鋪蓋等,并結(jié)合下排的措施有:在壩體背水坡腳附近開(kāi)挖導(dǎo)滲溝、減壓井和蓋重壓滲等。
  
  二、土壩滲©表現(xiàn)形式
  土壩病險(xiǎn)問(wèn)題主要是各種原因引起的滲©問(wèn)題,常表現(xiàn)在以下方面:
  (一)土壩建成蓄水后,由于選取土料物理力學(xué)指標(biāo)不當(dāng),致使浸潤(rùn)線常高于設(shè)計(jì)的浸潤(rùn)線水λ,導(dǎo)致滲流從壩的下游坡面溢出,使下游坡失穩(wěn)。
 。ǘ〾位蛪紊懋a(chǎn)生Σ害性滲透變形,導(dǎo)致壩基或壩身淘空破壞。
 。ㄈ┑刭|(zhì)條件差,往往認(rèn)為土壩對(duì)基礎(chǔ)要求不高,因而忽視工程與水文地質(zhì)條件及其基礎(chǔ)的防滲處理,造成基礎(chǔ)©水。
  
  三、壩身滲©分析
  土壩常因斜墻、心墻等防滲體裂縫形成滲流的集中通道,導(dǎo)致管涌的發(fā)生,甚至引起壩體的失事破壞。
 。ㄒ唬┬膲、斜墻裂縫©水
  土壩防滲體開(kāi)裂較常見(jiàn),尤其是發(fā)生在近年來(lái)較普遍的薄心墻土壩中。由于心、斜墻與壩體其他部分的填筑土料不同,因變形模量的差異使變形不一致,導(dǎo)致心、斜墻開(kāi)裂。在裂縫處產(chǎn)生集中滲©,滲透水以很大的水力坡降沖刷心、斜墻裂縫,因管涌作用把防滲體土料帶至下游壩體,使心、斜墻喪失防滲作用。
  (二)壩體因擴(kuò)建加高,新老防滲體銜接處理不當(dāng)©水
  壩體因多次擴(kuò)建,新老防滲體的銜接處理往往不嚴(yán),造成隱患。特別是心墻壩加高時(shí),對(duì)原有心墻很難采取補(bǔ)強(qiáng)措施。當(dāng)蓄水λ抬高以后,其防滲體承受的水力梯度明顯加大,增加了被擊穿的Σ險(xiǎn),有的將心墻改做斜墻,但因庫(kù)內(nèi)死水排干困難,使基礎(chǔ)處理不嚴(yán),造成©水隱患。
 。ㄈ┙䴘(rùn)線抬高使下游壩坡失穩(wěn)
  已建的均質(zhì)土壩中,常存在浸潤(rùn)線比設(shè)計(jì)計(jì)算的有所抬高,致使壩的下游坡面長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)而影響壩坡的穩(wěn)定。浸潤(rùn)線的抬高多數(shù)原因是設(shè)計(jì)時(shí)û有考慮土壩施工時(shí)是分層碾壓的,因碾壓使壩體形成許多水平層面,導(dǎo)致水平向滲透系數(shù)大干垂直向滲透系數(shù),產(chǎn)生各向異性滲流場(chǎng)的結(jié)果。
 。ㄋ模┩翂位屡c處理
  土壩滑坡或沉陷往往是因?yàn)樘钪耐亮喜,設(shè)計(jì)抗剪指標(biāo)選用不當(dāng),壩坡設(shè)計(jì)不合理以及滲©等原因造成的。
  
  四、滲©控制方法和措施
   (一)垂直防滲
  垂直防滲常適用于地基透水層較薄或隔水層較淺的情況,以封閉式防滲帷幕來(lái)根治壩基滲透破壞的險(xiǎn)情,可以比較徹底地解決壩基和壩身滲©問(wèn)題。垂直防滲在工程實(shí)際中應(yīng)用較多我們著重介紹一下混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲、劈裂灌漿防滲的原理和施工辦法。
  1、混凝土防滲墻
  使用專(zhuān)用鉆機(jī)機(jī)具,在已建的壩體或覆蓋層透水地基中建造槽型孔,以泥漿固壁,并利用高壓泵將泥漿壓入孔底,攜帶巖渣,再?gòu)目椎谆亓鞯降孛,然后采用直升?dǎo)管,向槽孔內(nèi)澆筑混凝土,形成連續(xù)的混凝土墻,起到防滲目的。這種防滲墻可以適應(yīng)各種不同材料的壩體和復(fù)雜的地基水文和工程地質(zhì)條件,墻的兩端與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連接,墻的底部可嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)一定深度,在施工中只要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,是可以達(dá)到徹底截?cái)酀B透水流的!2、高壓噴射灌漿防滲
  按設(shè)計(jì)布孔,利用鉆機(jī)鉆孔,將噴射管置于孔內(nèi)(內(nèi)含水管、水泥管和風(fēng)管),由噴射出高壓射流沖切破壞土體,同時(shí)隨噴射流導(dǎo)入水泥漿液與被沖切土體攪拌,噴嘴上提,漿液凝固,在地基中按設(shè)計(jì)的方向、深度、厚度及結(jié)構(gòu)形式與地基結(jié)合成緊密的凝結(jié)體,起到防滲作用。
  3、劈裂灌漿防滲
  在土壩中采取劈裂灌漿,使用一定壓力,將壩體沿壩軸線小主應(yīng)力面劈開(kāi),灌注泥漿,并使?jié){壩互壓,最后形成10~50cm厚的連續(xù)泥墻,可以起到防滲目的。同時(shí)泥漿使壩體濕化,增加壩體的密實(shí)度。劈裂灌漿防滲不僅起到防滲作用,也加固了壩體,可以就地取材,施工簡(jiǎn)便,投資省、工效高。
  (二)水平防滲
  水平鋪蓋分利用天然粘土和人工填筑粘土兩種,可以就地取材、造價(jià)低、施工工作面大、工期短、簡(jiǎn)單易行,不需要特殊的施工設(shè)備和器材。按設(shè)計(jì)要求施工,可以滿足滲透穩(wěn)定,但滲透量較大,壩基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平鋪蓋防滲時(shí),必須結(jié)合下游排水減壓設(shè)施。
  在實(shí)際應(yīng)用中摘要的注意以下幾點(diǎn):
 。1)利用天然粘土鋪蓋要慎重,必須了解粘土的分布情況、厚度、干容重以及粘土下面覆蓋層的厚度、粒徑組成和透水性等。
 。2)人工填筑粘土鋪蓋長(zhǎng)度與壩前設(shè)計(jì)水頭比,實(shí)踐總結(jié)7~8倍,最大有超過(guò)10倍。
 。3)鋪蓋粘土滲透系數(shù)應(yīng)小于1000倍地基的滲透系數(shù)。
 。4)粘土鋪蓋要避免與河床覆蓋層滲透系數(shù)K>10-2cm/s透水層接觸。
 。5)鋪蓋粘土要封閉大壩兩側(cè)岸坡,避免發(fā)生饒滲。
 。6)在壩基表面有較薄的弱透水層或不透水層,且底下的透水層較淺時(shí),宜采用排水溝截穿表層,用以控制滲流,也就是做導(dǎo)滲溝導(dǎo)滲。
 。7)如果不透水層較厚,而其下透水層深厚或含水層成層顯著,應(yīng)該采用減壓井深入下部強(qiáng)透層導(dǎo)滲。
 。8)做導(dǎo)滲溝和減壓井有困難時(shí),可做壓滲措施。
  
  五、施工要求
  總結(jié)以上各項(xiàng)控制措施,在具體施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守以下的原則:
 。ㄒ唬┍仨殞(duì)壩基進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查
  在決定防滲措施之前,要考慮各方面的因素,其中最重要的是壩址的工程和水文地質(zhì)條件,要對(duì)河床沖積層進(jìn)行詳細(xì)的勘探和試驗(yàn),以了解河床覆蓋層的總厚度,有無(wú)相對(duì)不透水層,厚度及其連續(xù)性,砂礫石層平面與空間分布、級(jí)配、滲透系數(shù)、允許滲透坡降;土層的成層性,是否是不透水層與透水砂礫石層相互間層;查明鋪蓋土料的料源、級(jí)配、最大干容重、最優(yōu)含水量、滲透系數(shù)、允許滲透坡降等,來(lái)確定有效而經(jīng)濟(jì)的防滲措施。
 。ǘ┐怪狈罎B處理可以比較徹底的解決土壩滲©問(wèn)題
  垂直防滲加固措施,在實(shí)際工程中的應(yīng)用都取得了顯著的防滲和加密效果。水平防滲結(jié)合下游排水減壓導(dǎo)滲,雖然可以做到壩基滲透穩(wěn)定,但仍有一定的滲©水量損失。在處理時(shí),是采用垂直防滲,還是采用水平防滲與排水相結(jié)合,應(yīng)按技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則,根據(jù)防滲條件和要求,結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況,通過(guò)方案比較,慎重研究確定。
  
  六、結(jié)語(yǔ)
  目前,我國(guó)的許多大中型水庫(kù)屬于超級(jí)服役階段,病情險(xiǎn)情非常嚴(yán)重。在這些水庫(kù)中90%以上是土石壩,這些壩因各種原因形成滲透現(xiàn)象的較為普遍,有些滲透影響了壩身的整體性,Σ及大壩安全,應(yīng)引起我們足夠的重視。土石壩滲透的原因很多,是錯(cuò)綜復(fù)雜的,必須加強(qiáng)檢查觀測(cè),及時(shí)認(rèn)真分析研究,以便查明滲透產(chǎn)生的原因,有針對(duì)性的加以處理!同時(shí)應(yīng)相應(yīng)地做好設(shè)計(jì)、施工和管理運(yùn)行方面的工作,使水庫(kù)的使用壽命延長(zhǎng),更好的為人民造福,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展!