水库大坝防渗处理原则与技术分析

张炼坚

（广东省水利水电建设有限公司，广东 广州 510635）

对于水库大坝而言，防渗处理至少可以解决两方面的问题：一是提高水库的经济效益。水库可用于防洪、灌溉、供水和发电，如果渗漏比较严重，这些作用的发挥都要大打折扣，后面三项直接影响经济效益的发挥。二是提高大坝的安全性。水库大坝渗漏会引起渗透破坏，导致管涌、流土和滑坡，在世界范围内引起土石坝溃坝比例占到25%，在我国更达到30%。由此可见，水库大坝防渗处理是非常必要而且重要的。基于此，本文对水库大坝防渗处理的原则与技术措施进行了分析和探讨。

1 水库大坝防渗处理原则

1.1 大坝渗漏型式与原因分析

在探讨大坝防渗处理原则以前，有必要分析一下大坝渗漏的型式与原因。土石坝渗漏发生在坝基、坝肩、坝体以及它们之间的结合部，即包括坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏和绕坝渗漏。其中裂缝是渗漏的主要原因，如心墙、斜墙等防渗体的开裂造成渗漏和破坏。裂缝也是混凝土坝渗漏的主要原因，如温差裂缝、干缩裂缝、变形缝失效开裂等。此外，蓄水水位超过土石坝浸润线、反滤层破坏、结构密实性差、不同时期与不同层次的结构结合部处理不当等也是引起大坝渗漏的原因。

1.2 大坝防渗处理原则

大坝防渗处理要综合考虑各方面的因素，即要求功能可靠、技术可行、经济合理以及安全环保。功能可靠就是要满足功能要求，符合“上堵下排”、“防渗与排渗结合，保护渗流出口”等原则。技术可行是要在当前技术条件下可以实现其规模、技术指标。经济合理，要求防渗工程投资合理，经济效果好，在满足功能要求基础上不会预算超支；并且后期投入费用低，即全寿命周期的经济效果都好。安全环保，大坝防渗工程实施后不会危及周围建筑物的安全，而且也不对生态环境造成大的影响，污染程度低，对生态破坏小。

2 水库大坝防渗处理技术

2.1 防渗技术

虽然水库大坝型式日趋丰富，但仍以土石坝为主，所以本文主要探讨土石坝防渗处理技术。大坝防渗技术有水平防渗和垂直防渗两种形式。水平防渗做法有粘土铺盖、放淤吹填等技术；垂直防渗做法很多，如水泥搅拌桩防渗墙、混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、充填灌浆、帷幕灌浆、垂直铺塑、套井回填防渗技术等。各地区都有其惯用的一些技术，本文以南方地区的一些典型技术进行分析：

2.1.1 粘土铺盖

目前，垂直防渗运用较多，效果也较好，但有些场合水平防渗仍很实用。对于小型土石坝来说，当坝基覆盖层较厚时采用垂直防渗做法费用太高，而在大坝上游设置粘土铺盖，既经济又有效。粘土铺盖可以延长渗径长度、减少渗流坡度，从而降低渗漏量。一般铺盖前段厚度应在1/10水头以上（至少2m以上），末端厚度按1/10水头取值（不超过5m）。

2.1.2 水泥搅拌桩防渗墙

水泥搅拌桩防渗墙技术，是利用深层搅拌设备将水泥浆或水泥粉喷入土体中，同时与原土进行拌合，形成的水泥-土混合料硬化以后整体性好、渗透率低、具水稳性，采用连续搭接成桩方法形成连续墙，可起到较好的防渗效果。其中喷水泥浆的称为CDM法，喷水泥粉的为DJM法。由于CDM法较为简单、适应性强，大坝防渗几乎都采用这种方法。水泥搅拌桩防渗墙适用于黏土、砂土、粉质黏土以及砾石直径不超过5cm的砂砾层等，其渗透系数一般小于1×10-6cm/s。

2.1.3 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙技术是置换法中的一种，采用机械方法开槽，然后再用泥浆护壁，以塑性混凝土置换泥浆，就形成连续的混凝土防渗墙。依开槽方法，有射水法、液压抓斗法及拉槽法等。在这几种方法中，射水法工艺简单，造价低，但不适合含较多砂砾、块石且粒径较大的老河床；液压抓斗法对土层适应性广，质量好，但设备投入较大；拉槽法适用于淤泥质土、砂性土、松散粘性土，工效高，成墙质量好。总的来说，混凝土防渗墙技术防渗效果可靠，技术成熟，渗透系数可达i×10-7cm/s以下，但相对其他垂直防渗技术工期更长，造价更高。

2.1.4 高压喷射灌浆

高压喷射灌浆采用钻机造孔，然后将灌浆管插入预定深度，从其喷头中喷出高压浆液或水，对土层冲击破坏，剥离的土粒与浆液混合拌合，凝结后形成防渗墙。依喷浆方法，分为旋喷、摆喷和定喷3种方法。定喷法适用于粉土、砂土，而摆喷、旋喷可用于粉土、砂土、砾石等地层。一般应在水库低水位下进行，高水位灌浆质量不易保证。渗透系数一般可以达到1×10-6cm/s以下。

2.1.5 劈裂灌浆

劈裂灌浆技术是根据坝轴线最小主应力作用面垂直分布规律，沿坝轴线方向设置灌浆孔，依靠灌浆压力劈开坝体，并灌入黏土泥浆，形成沿坝轴线分布的垂直连续的防渗帷幕墙。该技术可以使泥浆填充贯通的孔穴、裂缝和挤压密实坝体，对提高坝体防渗能力效果显著，适用于填筑质量差的土坝以及沙性土、黏性土坝基的防渗处理，同时也对解决坝体散渗、湿润、牛皮胀等问题非常有效，而且造价低、施工效率高。

2.1.6 帷幕灌浆

帷幕灌浆主要用于岩石地基的防渗处理，一般采用小口径地质回转钻机成孔，经过高压水脉动冲洗后灌入浆液。灌浆材料有纯水泥浆、水泥砂浆、水泥-水玻璃浆、水泥膨润土浆等。灌浆方法上中国形成了独特有效的方式，灌浆水灰比分多级，稀浆开灌，浓浆收灌。

2.2 排渗技术

排渗做法包括：坝体渗漏时设置导渗沟、贴坡排水；坝基渗漏设置排渗沟、排水盖重、减压井等。导渗沟是在坝坡面开设浅沟，然后以砾石、砂、碎石等材料回填成反滤层。贴坡排水是在下游坡面清理掉护坡后，铺设贴坡砂层。排渗沟是在大坝下游坝基设置排渗明沟或暗沟。排水盖重是在大坝下游坝基渗水区域铺设反滤层，在反滤层上铺筑块石层或土层，这称之为盖重。减压井也是人工渗流出口，设置在大坝下游坡脚处，可稳定渗流，降低坝体浸润线。

结语

水库蓄水后，异常渗流渗流量大，而且具有破坏性，会引起管涌、流土、滑坡，甚至溃坝，因此对于异常渗流必须进行控制和处理。本文探讨了防渗原则与技术，供大家参详。

[1]陈生水，钟启明，曹伟. 土石坝渗透破坏溃决机理及数值模拟[J]. 中国科学：技术科学，2012,42(6)：697-703.