水库土坝灌浆堵漏防渗加固措施

　　摘  要 ：水库土坝被白蚁掏空坝体是南方一些中小水库经常遇到的问题，用填充式灌浆的方法进行处理，可有效地堵塞白蚁掏洞造成的漏水通道。该文阐述水库土坝灌浆堵漏防渗加 固的重要性，尤其对一些质量差，经常发生湿坡，渗漏的 “三自带”大坝工程 ，有一定的借鉴作用。
　　关键词：土坝；土工膜；灌浆；堵漏；防渗

前 言
　　建于20世纪50年代的小(一)型水库，是不经勘测和设计的工程，特别是施工靠人力夯筑而成，民工“三自带”，又由于大坝在施工过程中，管理上、设备上、资金上等不足原因，在这种条件下建起来的土坝，其质量较差，加上白蚁活动的影响，往往出现较为严重的渗漏和湿坡现象。针对这一类型的土坝，采取灌浆堵漏防渗加固是有效的工程措施，下面就 以丁寮水库大坝灌浆方案为例加以讨论 。
1 工程概况
　　丁寮水库位于福建省诏安县金星乡丁寮村，大坝属均质坝，坝顶高程为42 5 m，坝长为 380 m，坝高为17.5m，集雨面积4.0 平方千米，正常蓄水位为34.20 m，相应库容为 127万立方米，灌溉面积为4466. 6 h立方米万亩 ，属小 (一 )型水库，主要对下游金星乡的六大乡村提供生活用水。土坝剖面见图1。

2 工程存在的问题及原因分析
　　经勘测，水库蓄水达到正常水位，即水位在高程34.20 m时，背水坡左侧及放水涵洞高程在27 m～29 m之间周围多处有严重湿坡、浸坡现象，坝体在背水坡平台处湿坡严重，当水位超过正常水位时，其渗漏和湿坡就更严重。
　　经过分析，坝体填土土质含沙量较高，碾压不够密实，加上蚁害较严重，导致在高水位时引起大面积湿坡，发生渗水现象，因此加固应把防治白蚁灭蚁作为重要内容。
3 采用士工膜加固及效果分析
3.1 土工膜加固
　　1989年，白蚁防治技术人员在该水库大坝挖土栖白蚁巢 7窝。1990年夏季普查发现大坝背水坡左侧及坝中部有3处明流渗漏，渗漏流量随着库水位升高而增大，当时坝体采取了埋药、诱杀等措施。1992年在大坝背水坡桩号0+105 m、高程28.5 m处发现蚁洞跌窝深约1 m，直径0.9 m。鉴于该库渗漏严重，在当年除险加固工程中应用“复合土工膜 ”做防渗试验，将迎水坡基面整平，采取大面积铺膜止漏措施，当时取得了较好的止漏效果，但对蚁 洞及渗漏通道未做灌浆处理。
3.2 水库发生管涌及抢护过程
　　该水库用 “复合土工膜”在迎水坡切断了白蚁取水通道，破坏了白蚁活动正常规律 。天气越是干旱，白蚁越是顺着塑料膜层四处掏洞寻找水源，年久祸成，将塑料膜层底部泥土掏宅形成空洞。
　　1995年3月10日雨后，该库管理员发现迎水坡桩号0+083 m、高程27 5 m处塌陷。当时库水位较低，在修复中发现坑内有较多白蚁活动，翻起浮土，用竹棍锥探 “复合土工膜 ”底部，泥土已被白蚁掏空，出现跌窝现象。当时在该处采用农药拌和毒土分层夯实。
　　同年6月11日8时，当库水位上升至34.2m时，桩号0+ 083m，高程27.5m处发生浑水管涌。在紧急关头，金星乡迅速调集50余人投入抢险，通过降低水位，抢筑堤坝，控制了险情。
结论：由于前期采用土工膜防渗仪是治标未治本，即仅对迎水坡进行覆盖防渗，对集中渗漏通道及蚁害未进行处理和除害，使得大坝渗漏依然存在，而且越来越严重，应研究采用封堵通道和消除蚁害的办法，不能再进行土工膜防渗了。
4 采用灌浆加固及效果分析
　　从本工程前期采用土工膜防渗后仍出现渗漏隐患的教训以及参考国内成功堵漏防渗经验，认为先采用充填式灌浆后再用劈裂灌浆防渗处理较为适合：充填灌浆防渗处理可选择适当的孔距、排距，对集中渗漏通道及松散填土区进行充填密实，封堵通道和杀灭白蚁，有一 定的防渗效果，但未能形成垂直防渗泥墙，最大限度地减少坝体渗漏量，提高大坝稳定度；劈裂灌浆防渗处理则沿坝轴线布孔，可取得较好效果，但要在坝坡四周集中渗漏通道及松散土层均匀填好后，才能进行坝轴线劈裂，形成垂直防渗泥墙。
4.1 充填式灌浆
　　根据选定的方案：采用充填式灌浆对大坝渗漏湿坡进行处理。根据《土坝坝体灌浆技术规范》SD266—88及原省水利水电厅、水利管理局编印《堤坝灌浆技术》进行 ：
　　(1)布孔．造孔
　　布孔：视具体情况作具体的分析，但一般按一固定规则布孔，我们采用马格公式计算灌浆扩散半径为1.85 m进行布孔，沿坝轴线从左岸向右岸布设 2排灌浆孔，前后排灌浆之间按三角形布设 。即排距为1 m，孔距为 3 m，各孔深度达到渗漏层以下 2 m。
　　钻孔灌浆顺序的施工原则是采用逐渐加密法，孔距由稀至密，逐渐加密至设计孔距，分  序钻孔灌浆。在堆石棱台体上水平距高程 10 m左右不要布孔，以防止阻塞排水棱体或抬高浸润浅。
　　该水库土坝为心墙坝，对坝体采取充填式灌浆，坝体中间灌浆孔设在原坝顶中央，与坝基帷幕灌浆在同一横断面上，第一序扎孔距为 4 m，第二序孔孔距为2 m，第三序孔孔距为 1 m。坝体灌浆和基础帷幕灌浆相结合，先对坝体的第一、二序孔进行灌浆，坝体灌浆和基础帷幕灌浆相重合处即坝体第三序孔，先进行帷幕灌浆，再进行坝体灌浆。第二排也分为三序进行，但孔位应与第一排保持铅直，最大偏差不得大于孔深的2％。充填灌浆孔平面布置如图2所示。

　　② 浆液配比
　　选择水泥、黏土混合液，控制帷幕体渗透系数在10 -4  一l0 -5cm/s以下。拌液土料选取粉质黏土或粉质壤土，黏粒含量为20％ ～40％ 。粉粒含量为 30％～70％，遇水后可迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和黏结力。浆液稠度：土与水泥重量比为30％～40％ ，水和干料重量比为 1：l～4：l之间，浆液与药的比为10： 1，拌制好的泥浆其容重为 1.4～1.69 g／cm 3。浆液用铁纱网布过滤干净，以免渣物进入压浆机内发生故障影响出浆效果。
　　③ 灌浆压力与灌浆 稠度的控制
　　灌浆压力与浆液稠度的操作控制是保证工程施工质量的关键环节。采用 HBW50/I.5型水泥砂浆泵，出浆管直径为 20mm，由灌浆塔经高压输送管注入灌浆点。
　　一是中小型水库大坝碾压不密实，其容重较小，浆液压力不宜过高，正常灌浆压力需均匀。首先不要过猛，应保持在每秒 0.2MPa，随后逐渐加大 ，最大灌浆压力不宜超过每秒0.5 MPa。
　　二是对桩号0+083坝基孔洞采取自下而上分段灌法 (先栓塞定喷基础，次灌坝体 )，先用稀泥浆冲刷孔洞、缝壁后。不加压灌注，然后逐步加大浓度。加压至稠度l：l全压力灌注为止。
　　三是对桩号0+094透水路径较长的空洞先用 4：l浆液低压灌注，按单位吸浆量 40～60 L／min控制操作，根据吃浆进展，逐步变换至浆液稠度l：l全压力灌注为止 。
　　四是对桩号0+098透水性强的孔段，吃浆量大，低压浓灌，适时调整浆液稠度。待原管涌洞及山坡漏水洞均有泥浆溢出，河岸溢浆最远点离坝外90 m处，采用棉絮填塞冒浆孔 或用黏土料回填夯实后，再进行外堵慢灌。浆液由低往高处依次慢灌，使坝体大小缝隙既能灌饱，又不浪费。
　　五是对桩号0+108 m串浆洞，即一孔灌浆、异扎冒浆的现象，可将串浆孔堵塞后继续灌浆，若灌浆孔与串浆孔之间劈开裂缝 ，可夯实裂缝后多次少量 重复灌浆 。
4.2.2 效果分析
　　1999年7月 ，经在灌浆后的漏水洞挖开检验 。发现洞内泥浆凝同体饱满固结，而且随洞形走样粗大凝固体与洞壁土层胶凝形成整体。不张开、无空隙、无渗浸 。据近几年观察，该水库经受高水位运行检验再未发现渗漏现象，有效地解决了大坝安全问题 。
　　根据该库止漏效果分析，该方法具有以下几个优点 ：
　　① 用虫百杀乳剂拌水泥浆液渗透土层，对白蚁杀伤率高，坝体未发现白蚁活动迹象，是灌浆杀蚁的理想药物。
　　② 土坝防渗采取帷幕灌浆施工简便、安全可靠，可节约投资，提高防渗性能。
　　③ 劈裂灌浆技术只要能做到科学地设计和施工 ，可以解决坝后出现的散浸、渗漏、管洞流土等隐患，满足抗渗稳定的要求。
5 结语
　　通过上述各种方案和原因的分析，我们还必须对大坝的灌浆效果进行检查和验收。邀请 上级有经验专家对灌浆后的坝体进行验收和检查，并作出科学的结论，保证灌浆后的效果。使大坝的质量更好，大坝运行更安全可靠 ，更好地发挥工程效益。
　　该工程经采用灌浆灭蚁加固。运行2 a来，大坝的湿坡和渗漏现象基本杜绝，效果理想。综上所述，我们认为灌浆补强土坝是一种有效的、经济的、可靠的措施，对类似坝体有借鉴意义。

参考文献：
[1]  福建省水利厅水利管理中心．福建省防治治堤坝白蚁工作作手册[R].1991，5．
[2]  祁庆和．水工建筑物[M]．中国水利水电出版社，1997.
[3]  SD266—88，土坝坝体灌浆技术规范[s]．