水库大坝防渗加固设计探讨

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摘要：为了更好的研究水库大坝的整体防渗加固，文中结合石康水库大坝具体的渗漏隐患，对工程进行具体的分析，然后做好防渗加固设计方案的必选，最终通过效果分析，选择最佳的防渗加固设计方案，希望能够对今后的水库大坝的防渗加固设计有一定的借鉴意义。

关键词：石康水库；防渗加固；设计

最近几年，因为不同原因，部分水库大坝缺少正常的维修，工程出现不可避免的老化失修现象，再加上新问题的出现，由于原本的条件限制，水库本身的工程标准偏低，质量无法满足现阶段的要求，久而久之，就出现长期带病运行的问题。这样的病险水库大坝直接会影响工程效益的发挥，成为安全的心腹之患，对于广大人民群众生命财产安全带来严重影响。

一、水库除险加固工程概况

石康水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、灌溉发电输水设施、电站及大坝管理所等建筑物组成。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。

二、大坝渗漏出现的原因分析

就相关的统计来看，在水库垮坝的原因之中，因为超标的洪水或者是防洪标准过低占据了37%~51%的比例；因为工程质量隐患和工程质量差占据了35%~38%的比例；因为年久失修，管理不善占据了4%~15%；其余原因占据比例4%~11%。所以，我们应该重视大坝渗漏出现的原因[1]。就分析，本文所研究的石康水库大坝出现渗漏出现集中在坝体和坝基两个方面，因此，对于渗漏的原因也进行针对性分析。

1．坝体渗漏

石康水库大坝出现坝体严重渗漏主要是因为原本坝体建筑的施工质量偏差，再加上粗砂石和填筑所使用的土料夹碎石较多，所以其本身也存在较大的渗漏系数，导致在下游坝体的破面上出现了浸润线逸出的问题，并且逸出的位置点较高[2]。

2．坝基渗漏

在2012年的5月，在日常的检查中发现石康水库右坝肩与山坡相互结合的位置出现了湿润的现象，在其外坡脚的集水沟中以及排水棱体之中存在渗漏积水。在调查原因之后得出：在坝体基础的接触面存在处理方面的缺陷，例如没有进行齿槽的设置，也没有进行抹浆的处理，这样就导致坝基面出现的接触性的渗漏问题。

三、水库大坝防渗加固设计

1．方案比选

（1）高压摆喷灌浆。目前，在水利工程的除险加固之中，高压摆喷灌浆技术已经相当的成熟，其原理在于：对掺搅地层利用射流作用进行切割，这样可以将原本的地层结构和组成加以改变，同时，再将混合浆液或者是水泥浆灌入其中形成凝结体，通过这样的方式就可以达到防渗和加固地基的效果。这一种方案一般是使用在卵（碎）砾石、砂土或者是粉土的地层之中，初步计算，选择这一方案需要570万元的投资。优点：使用这一方案，不仅施工速度快，并且也能节约一定的投资；缺点：很难控制好施工的质量，粘土中旋喷灌浆防渗效果、可靠性以及耐久性都无法与混凝土防渗墙的功效相比较。（2）塑性混凝土防渗墙。这一种方案属于地下连续墙的方式，通过专门的造槽机械进行槽孔的钻凿，然后将泥浆注入到槽孔的内部，避免出现槽壁坍塌的问题，最后，在注满泥浆的槽孔之中利用导管进行水下混凝土的浇筑，使用混凝土将内部的泥浆置换出来，通过这样的方式就可以形成墙体。一般来说，在直径小于10~的卵砾石、砂壤土、砂土、粉土等土层中应用，初步计算，选择这一方案需要630万元的投资。优点：使用这一方案，拥有良好的防渗加固耐久性，并且防渗的可靠性偏高；缺点：施工整体进度偏慢，相比前一种方案，投资上花费更多。考虑到本身大坝含砾偏高，所以，通过坝体砾料与高压灌浆水泥浆胶结的方式能够达到最理想的想过，再加上在投资方面，高压摆喷灌浆要节约60万元，所以在综合考虑之后，还是选择施工速度较快的高压摆喷灌浆方案。

2．布置高压摆喷灌浆

根据石康水库大坝的地质条件和实际的坝高，在石康水库大坝的高压摆喷灌浆孔的设置上按照1排，孔距0.9m的方式进行，灌浆孔的轴线位于坝轴线下游侧1.5m，一共设置451个灌浆孔，钻孔的深度一直延伸到坝基面以下的3m处。灌浆施工主要氛围两道工序，利用三管法摆喷的形式形成高喷墙，其对接摆角不得小于60°，选择水泥浆液（水泥选择42.5的普通硅酸盐水泥）作为其灌浆材料[3]。

3．渗流分析

对于石康水库的大坝渗流分析计算选择大坝的二维渗流有限元进行分析，其中典型断面选择最大坝高的断面。

4．对于防渗加固设计的效果总体评价

通过上面表格的具体计算结果分析来看，在三种稳定的渗流工况之下，坝体出口处的最大渗透比降要比坝体的允许渗透坡降要小得多，所以，不会有局部渗透破坏的问题出现；相比加固之前，渗漏量减少了接近一半；通过图2我们可以清晰的看到，在使用的高压摆喷灌浆之后，大坝在灌浆的轴线位置上形成了防渗的心墙，这样有利于坝体侵润线的降低，在高压摆喷防渗墙的位置上，侵润线出现了跌落，进而在排水棱体内形成了逸出点，但是不会再去爱从坝面之上逸出；通过相应的计算可以看出，在进行灌浆加固之前，正常的蓄水位条件下，其下游的坝坡的稳定系数1.72，通过灌浆加固之后的安全系数达到1.94.可见，坝体的稳定性得到大幅度的提高[4]。通过实践证明，这一次的加固设计所选择的防渗加固措施对于坝体和坝基的防渗效果都有着明显的改善功效，所以，石康水库大坝也能够继续的安全运行。

四、结语

一直以来，大坝都是关系到国计民生的重点项目之一，水库大坝能否安全、稳定、持续的运行，就成为重中之重。所以，通过本文对石康水库大坝的除险加固工程的研究，对其出现渗漏的问题进行具体的分析研究，并且通过方案的比较选择，提出最符合大坝除险加固防渗的设计，希望通过这种的设计方案，能够进一步加固水库大坝，避免再次出现渗漏问题，保证人身财产的安全。

作者:孙俊峰 单位:黑龙江省水利工程质量检测第五分站

参考文献:

[1]甘兴云.水库大坝防渗加固技术探讨[J].科技与企业，2015，（18）：203.

[2]李洋.某水库大坝坝体防渗加固处理[J].山西建筑，2011，（11）：227-229.

[3]周维海.大坝防渗加固设计[J].黑龙江水利科技，2011，（04）：101-102.

[4]赵建立.水库大坝防渗加固经验探讨[J].河南水利与南水北调，2013，（16）：107-108.