水库砌石拱坝防渗补强灌浆施工工艺

柳大鸿

(福建省寿宁县水利局，福建寿宁355500)

水库砌石拱坝防渗补强灌浆施工工艺

柳大鸿

(福建省寿宁县水利局，福建寿宁355500)

砌石拱坝是水库挡水建筑物常用的结构形式，凭借其独特的结构性能得到广泛应用，为现代水利调度作业创造了有利条件。从水利建设多方面需求分析，对水库砌石拱坝采取防渗补强措施，有助于提升水库安全与水库系统的综合作业效率，维持区域水资源调度利用的高效率。灌浆施工技术是水利项目的常用工艺，采用灌浆法及相关材料对水库结构修补处理，起到了良好的防渗抗灾效果。文章分析了水库砌石拱坝工程存在的病害问题，介绍了灌浆施工工艺在水库防渗补强施工中的应用方法。

水库;砌石拱坝;防渗;灌浆工艺

1 水库砌石拱坝

拱坝是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸山体的挡水建筑，是一个空间壳体结构。从实际应用情况看，砌石拱坝具有良好的水利设施性能，维持着水库内部水资源调配工作的有序进行。一方面，砌石拱坝具有挡水、蓄水功能，根据地区资源需求蓄积水资源，避免自然水流失过快造成的供应问题;另一方面，砌石拱坝也具备了防洪抗灾作用，利用拱坝围挡水流，防治水流冲刷对水工建筑区产生结构性损坏［1］。

2 砌石拱坝工存在问题及原因分析

2.1 渗漏

砌石拱坝最早应用于中小型水库工程，在农村、山区等水库建设中应用较多。选择砌石拱坝是由于其结构简单、材料成本低，基本满足了地区水资源蓄积存储的工程要求。从目前水利工程结构分析，石料是砌石工程所用的大宗材料，这类材料在面对水介质冲刷时，没有起到理想的抗害抗灾能力。例如，砌石拱坝结构之间形成明显的孔隙，砌石材料配合紧密性不足，长期使用之后会出现明显的渗漏现象［2］。

2.2 开裂

用石材筑造水库围挡结构，还将面临结构开裂问题，对水库整体结构也会产生较大的破坏作用。一般情况下，造成砌石拱坝开裂主要与材料、受力、气温等因素相关。其中，砌石拱坝在外力作用下，石材结构本身会形成细小的裂隙，水库某一个结构部分有开裂现象，进而影响到了整个水库结构的完整性。砌石拱坝开裂与气候条件也有关联，水库区气温高低升降、冬季冰冻等，使拱坝工程的安全性、耐久性等标准面临考验。

3 砌石拱坝防渗补强灌浆施工工艺

砌石拱坝施工质量优劣将直接影响水库系统的功能状态，特别是砌石工程的安全性和耐久性。为了避免渗漏、裂缝等问题带来的不利影响，施工单位需结合现场施工条件，采取防渗补强技术方案进行处理，保障砌石拱坝结构性能符合水利项目部的质量要求。灌浆技术是当代水利结构补强处理常用的方法，主要步骤如图1，对水利除险加固、结构病害处理等方面的应用效果显著。

3.1 前期处理

砌石拱坝正式修补之前，需执行前期施工处理方案，为后期工艺执行做好充分的准备。前期处理是对病险水库初步清理，对砌石拱坝采取有关清洁、清扫措施。通常，必须对拱坝表面应进行凿毛处理，清洁表面时不得有碎石、浮浆、油污和脱模剂等杂物。此外，在灌浆前24 h对表面应充分湿润，灌浆前1 h清除积水，提前做好关键施工的有关准备工作。

图1 灌浆施工流程

3.2 支模操作

灌浆修补技术采用新型材料，按照一定比例配制特殊水泥浆材料，以保证灌浆砌石拱坝结构快速凝固，增强了坝体结构的综合性能。支模是灌浆工艺的重要步骤，支模质量保证了渗漏缝隙的密封性，决定着坝体防渗性能好坏。这一环节施工必须确保模板与基础、模板与模板间的接缝处用水泥浆、胶带等封缝，达到整体模板不漏水的程度。模板与设备底座四周的水平距离应控制在100mm左右，模板顶部标高应高出设备底座表面50 mm。

3.3 材料配制

灌浆材料是砌石拱坝施工的基本要素，配制灌浆材料按通用加固型按13%～14%的标准加水搅拌，豆石加固型按9% ～10%的标准加水搅拌。推荐采用机械搅拌方式，搅拌时间一般为1～2 min。采用人工搅拌时，应先加入2/3的用水量拌和2 min，其后加水剩余水量搅拌至均匀。每次搅拌量应视使用量多少而定，以保证40 min以内将料用完。现场施工人员要控制不同种灌浆材料标准，且避免长时间堆放而影响其建筑性能见表1。

表1 聚合物砂浆的技术性能指标

3.4 灌浆施工

按照水库砌石拱坝防渗补强要求，灌浆施工采用一次灌浆、二次灌浆等方案，通过两次灌浆起到更好的修补、加固效果。本次工程一次灌浆应采用分段施工，二次灌浆应符合下列要求。具体灌浆施工方法:

①二次灌浆时，应从一侧或相邻的两侧多点进行灌浆，直至从另一侧溢出为止，以利于灌浆过程中的排气。不得从四侧同时灌浆，这样会损坏灌浆工艺的协调性，影响最终的修补防渗效果;②灌浆开始后，必须连续进行，不能间断。并尽可能缩短灌浆时间，维持灌浆材料凝固的最佳效果。

4 砌石拱坝补强后期养护

除了对砌石拱坝防渗补强处理外，施工期间也要配合相应的养护措施。灌浆完毕后30 min内应立即加盖湿草或岩棉被，并保持湿润。冬季施工时，养护措施还应符合现行《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GB50204)的有关规定。竣工后，要注重拱坝结构的养护管理，定期检查拱坝结构是否出现病害现象，提前做好修补加固处理工作。

5 结论

灌浆修补技术是砌石拱坝防渗补强的实用性技术，可从安全性、耐久性、抗害性等方面提升水利工程价值，解决了传统拱坝结构常见的病害问题。因此，施工单位要结合水库砌石拱坝渗漏实况，拟定符合工程要求的防渗补强技术方案。

［1］王旭，谢新生，戴文胜，冉从勇.砌石拱坝的病害整治措施探讨［J］.水电站设计，2006，22(01):111-114.

［2］熊敬，舒仲英.预应力锚固技术在思德水库除险加固工程中的应用［J］.四川水力发电，2005，24(03):54-56.

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1007-7596(2014)07-0155-02

2014-05-27

柳大鸿(1967-)，男，福建寿宁人，工程师，研究方向为水利水电设计与施工。