淺談病險(xiǎn)堤壩的綜合治理技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)病險(xiǎn)堤壩的加固，已經(jīng)創(chuàng)造了十幾種比較成熟的技術(shù)，我們可以針對(duì)病險(xiǎn)堤壩的具體情況，酌情選用，進(jìn)行綜合治理。病險(xiǎn)堤壩處理技術(shù)方案的確定，是前期工作的主要內(nèi)容，必須在充分掌握地質(zhì)、水文、當(dāng)?shù)夭牧虾凸こ痰牟‰U(xiǎn)歷史、運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行充分研究論證，作出科學(xué)全面的可行性研究報(bào)告。根據(jù)壩型及病險(xiǎn)的不同部位、病險(xiǎn)程度、產(chǎn)生原因等，制定綜合治理技術(shù)方案。

　　1、堆石面板壩處理技術(shù)

　　自70年代以來(lái)，我國(guó)建設(shè)了一批面板堆石壩，在迎水面的防滲體有鋼筋混凝土面板和瀝青混凝土面板兩種。經(jīng)驗(yàn)表明，只要在設(shè)計(jì)和施工中嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，不出現(xiàn)大的失誤，該種壩的防滲都是成功的。但一些堆石壩體因碾壓不實(shí)，蓄水以后，壩體產(chǎn)生大的變形，使防滲面板拉裂漏水，危及大壩安全�？偨Y(jié)我國(guó)較早修建的部分堆石面板壩不成功的主要原因，是堆石體變形量過(guò)大，墊層或過(guò)渡層級(jí)配料不合格。對(duì)這類(lèi)病險(xiǎn)壩的防滲加固，一是自壩頂建造混凝土防滲墻；二是進(jìn)行綜合技術(shù)加固。前者施工難度大，費(fèi)用高，工期長(zhǎng)；后者較優(yōu)。綜合技術(shù)方案包括壩前坡面防滲、部分堆石體加固和周邊處理等。處理前應(yīng)對(duì)壩面的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元計(jì)算，以確定各部位所需防滲材料，對(duì)壩面下某些變形較大的堆石體部位進(jìn)行托底固結(jié)灌漿加固。壩面的防滲材料一般采用復(fù)合土工膜，它的優(yōu)點(diǎn)是能滿(mǎn)足物理、力學(xué)要求，抗?jié)B性能好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，造價(jià)便宜。西安市石砭峪水庫(kù)經(jīng)過(guò)技術(shù)方案比較，選用綜合技術(shù)加固方案，取得了成功。

　　2、覆蓋層處理技術(shù)

　　壩下覆蓋層多是洪水沖積形成，一般顆粒比較粗，筑壩以前必須做防滲處理。我國(guó)有些土壩建壩時(shí)對(duì)覆蓋層處理不徹底或未處理，蓄水后出現(xiàn)滲透破壞。對(duì)此，可利用傳統(tǒng)的槽孔式混凝土連續(xù)墻處理。槽孔自壩頂穿過(guò)壩體、覆蓋層至基層不透水層，或者放空庫(kù)水自壩前腳造孔深至基巖不透水層。第一種方法通常將混凝土連續(xù)墻一直澆至壩頂，混凝土澆筑量較大；第二種，需放空庫(kù)水。而利用高壓噴射灌漿技術(shù)重做覆蓋層防滲體系是一較好的方法。它的優(yōu)點(diǎn)是工程造價(jià)低，施工速度快，不需要開(kāi)挖，不破壞壩體，不需要放空庫(kù)水，只要根據(jù)設(shè)計(jì)的防滲體范圍鉆孔噴漿營(yíng)造防滲體即可。該技術(shù)要求：深度大于20m的深孔，孔斜率必須控制在3‰以?xún)?nèi)；根據(jù)鉆孔不同的深度計(jì)算出高噴板墻出現(xiàn)不連續(xù)的程度，確定鉆孔孔距；根據(jù)覆蓋層的結(jié)構(gòu)，顆粒粗細(xì)、地下水流速大小，采用不同工藝，如滲透系數(shù)大于10-3cm/s，可采用單管或雙管，水泥漿比重應(yīng)不小于1.7g/cm3，還應(yīng)摻入一定比例的速凝劑。

　　3、堤壩壩體處理技術(shù)

　　堤壩壩體的病害多表現(xiàn)為滲透破壞和變形破壞。產(chǎn)生滲透破壞的原因，主要是在堤壩填筑時(shí)，碾壓不實(shí)、土體疏松或堤壩老化失修，使壩體某些部位抗?jié)B坡降降低，壩后出流部位殘留過(guò)大的剩余水頭，侵蝕土體。

　　變形破壞也是因填土不密實(shí)，壩體某些部位產(chǎn)生不均勻變形、裂縫。還有一些堤壩運(yùn)用多年后，由于不同高度土柱出現(xiàn)的應(yīng)變差使壩體內(nèi)部應(yīng)力水平提高，出現(xiàn)弱應(yīng)力破壞土區(qū)。近年來(lái)壩頂鉆孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)大量漏水漏漿，原因是壩體內(nèi)有了裂縫、洞穴或由于小主應(yīng)力不足而產(chǎn)生水力劈裂。如果是在岸堤段產(chǎn)生縱向的主應(yīng)力不足，高水位時(shí)，發(fā)生水力劈裂，將出現(xiàn)嚴(yán)重后果。其破壞過(guò)程是壩體內(nèi)某些土區(qū)出現(xiàn)小主應(yīng)力不足→受拉→裂縫→發(fā)生滲透破壞。我國(guó)已經(jīng)有不少水庫(kù)土壩出現(xiàn)鉆孔漏水現(xiàn)象，值得引起高度重視。有一些堤壩受生物的破壞，尤其是南方的白蟻，北方的獾、鼠掏洞等。

　　解決堤壩壩體滲透破壞的原則是，必須形成連續(xù)的防滲帷幕。帷幕的厚度和密實(shí)度，必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)提出的允許抗?jié)B坡降的要求。劈裂灌漿是堤壩體加固的最好方法之一，在我國(guó)已運(yùn)用了20多年，處理病險(xiǎn)水庫(kù)已達(dá)200余座，堤防2000余km。實(shí)踐證明，這一方法不僅能夠形成垂直連續(xù)的防滲帷幕，解決壩體的滲透穩(wěn)定問(wèn)題，而且還能夠通過(guò)漿壩互壓和濕化變形，調(diào)整壩體內(nèi)部的應(yīng)力，使?jié){脈兩邊3～5m土體得到密實(shí)，擴(kuò)大了防滲帷幕帶。近年來(lái)土壩壩體劈裂灌漿已由原來(lái)的中低土壩向高土壩發(fā)展。在某些地基條件下還可以使壩體和地基同時(shí)劈裂，形成壩體和地基統(tǒng)一的防滲帷幕。在大壩滲透破壞嚴(yán)重的情況下，配合其他應(yīng)急措施，利用特殊工藝，可以實(shí)現(xiàn)快速劈裂，10～13d就可形成帷幕，初步解決土壩壩體的滲透穩(wěn)定，以后再逐步加固。浙江省利用淺劈辦法，即在浸潤(rùn)線以上劈開(kāi)壩體，漿液中加入一定比例藥物，形成帷幕，消滅白蟻；新疆的純沙壩、延安的黃土筑壩，也利用劈裂灌漿技術(shù)處理獲得成（下轉(zhuǎn)第95頁(yè)）（上接第93頁(yè)）功。

　　振動(dòng)沉模防滲板墻技術(shù)是治理江河、湖泊堤防普遍存在的滲漏隱患的一項(xiàng)垂直防滲新型施工技術(shù)。采用先進(jìn)的雙模板沉模灌漿新工藝，形成的板墻具有連續(xù)無(wú)接縫、無(wú)開(kāi)叉等優(yōu)點(diǎn)。它除形成一道防滲板墻帷幕外，對(duì)板墻兩側(cè)一定范圍內(nèi)的土體還有擠壓密實(shí)作用。同時(shí)，由于模板的振動(dòng)使堤身土體得到振密加固。該法適用于黏性土、砂性土、流砂、砂礫、淤泥質(zhì)土的地質(zhì)條件，目前處理深度可達(dá)20m左右。如防滲墻深度超過(guò)20m，可以在20m以上部分采用“振板”，下部采用高壓噴射灌漿的綜合技術(shù)處理。如此，既可保證工程質(zhì)量，又能節(jié)約工程成本。

　　4、接觸帶處理技術(shù)

　　壩下接觸帶包括河槽段、岸坡段截水槽與基巖的接觸帶、壩體內(nèi)防滲土體和剛性建筑物的接觸帶等。一些擋水建筑物，因?yàn)榻佑|帶處理不好，主要是清基不徹底或基巖的裂隙、破碎帶等未做封堵處理，形成集中滲流、漏水通道，容易出現(xiàn)管涌等險(xiǎn)情。

　　處理辦法：多采用壓力灌入水泥漿的辦法，但有的情況，尤其是在小裂隙比較發(fā)育的花崗巖或一些火成巖地基時(shí)，此辦法效果并不好。原因是注漿時(shí)用套管封孔，阻漿面積太小，壓力水泥漿的流竄方向和數(shù)量不好控制。接觸帶的防滲水泥灌漿，不僅未解決好接觸帶的漏水問(wèn)題，反而由于壓力水泥漿自基巖裂隙中竄出，沿壩軸線附近劈開(kāi)了壩體，在壩體內(nèi)形成剛性水泥板。

　　接觸帶滲漏處理的最好辦法之一是高壓噴射灌漿技術(shù)。因?yàn)楦邍姽酀{所噴出的水泥漿是定向的、局部的。在某一設(shè)定的局部，用高壓水破壞原地層的結(jié)構(gòu)，同時(shí)摻入水泥漿，形成一定幾何形狀的凝結(jié)體，避免了一般壓力灌漿工藝中水泥漿流向和灌漿范圍不好控制的弊端。采用擺噴和旋噴工藝，在接觸帶上營(yíng)造防滲帷幕，隔開(kāi)壩體軟土和基巖的接觸。對(duì)一些壩內(nèi)堤設(shè)的剛性建筑物，可以用高噴水泥漿等防滲材料與原剛性建筑物牢固地焊接在一起，使高噴板墻插入土體，增加滲流路徑，滿(mǎn)足滲流穩(wěn)定的要求。

　　壩內(nèi)埋設(shè)圓形剛性建筑物接觸帶的處理：可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在圓環(huán)的外周邊重造若干個(gè)防滲環(huán)。防滲環(huán)的直徑、厚度、個(gè)數(shù)可根據(jù)防滲要求計(jì)算求得。

　　5、壩下基巖巖溶的處理技術(shù)

　　有些土壩因種種原因，壩趾下基巖的漏水通道沒(méi)有封死。尤其在巖溶地區(qū)溶洞、裂隙發(fā)育，水庫(kù)建成蓄水后，由于高水頭的壓力，漏水大量增加，在與壩內(nèi)防滲體接觸部位極易發(fā)生沖蝕，危及大壩安全。對(duì)于這種隱患，采取壩前做鋪蓋，壩后減壓或做壓重、開(kāi)導(dǎo)流洞等措施，均有臨時(shí)效果，但不持久。在潛水流速比較大的情況下，采用正常灌注水泥漿的辦法，也很難灌得住。

　　近年采用的級(jí)配料灌漿技術(shù)，對(duì)一些裂隙和溶洞比較大的地層，是一項(xiàng)科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)的處理辦法。該方法是利用不同粒徑的塊石、碎石、粗砂等組成級(jí)配材料，顆粒大小可根據(jù)溶洞裂隙和流速的大小確定。放入溶洞、裂隙中的塊石能夠存得住，不被沖走，起到充填巖溶空隙、減小水流速度的作用。在注入的級(jí)配料中灌注壓力水泥漿，使級(jí)配料膠結(jié)在一起并和巖溶、裂隙的孔壁牢固結(jié)合，把洞穴堵死。