深圳市小型水库除险加固工程防渗措施

□梁俊霞（深圳市广汇源水利勘测设计有限公司）



深圳市小型水库除险加固工程防渗措施

□梁俊霞（深圳市广汇源水利勘测设计有限公司）

摘要：水库除险防渗加固作为水利工程维护工作中的重点，在水库安全运行中发挥着重要作用。笔者结合自身工作经验，从深圳市小型水库除险加固工程实际情况出发，分析了本次设计中采取了不同的防渗措施，包括混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、充填灌浆、帷幕灌浆等，施工过程中必须结合水库实际情况和防渗特点，选择最合适的防渗加固方案。

关键词：小型水库；除险加固；防渗

1概况

深圳市位于广东省南部，地处南海之滨，东临大鹏湾和大亚湾，西靠珠江口，北接东莞、惠州两市，南与香港仅一河（深圳河）之隔。境内有中型水库10座，小型水库163座（其中小（1）型水库66座，小（2）型水库97座），总库容5.86亿m3。这些水库每年可提供利用的水量为3.50～5.00亿m3。

2除险加固工程防渗措施

项目涉及的水库中，若干水库存在非正常渗漏，这些水库有：大浪的高峰、赖屋山、冷水坑水库，民治街道的民治、牛咀水库，观澜街道的樟坑径、大水坑水库，西乡街道的九龙坑水库，南澳街道的枫木浪水库、大茅田水库、香车水库，龙岗的炳坑水库，横岗街道的小坳水库，龙城的龙口水库，大鹏的水贝龙水库，葵涌街道的罗屋田水库。由于这些水库的渗漏情况、地质情况以及相对重要性均有差异，因此本次设计中采取了不同的防渗措施。

设计过程中考虑的防渗措施主要有混凝土防渗墙、高压旋喷灌浆、普通桩径水泥土搅拌桩防渗墙、帷幕灌浆、充填灌浆等，在加固设计中，根据坝体、坝基工程地质条件、坝体结构型式、坝高、各种措施适用条件等进行技术经济比较，确定符合工程实际的防渗加固措施。

2.1混凝土防渗墙

在进行混凝土防渗时，选择松散透水地基，连续造孔并采用特定比例泥浆进行固壁处理，待孔壁干透后往孔内灌注混凝土，此措施是对处于松散透水地基的水工建筑物进行防渗的主要措施。为了提高防渗建筑物防渗效能，上述防渗墙一般分段进行建造，先形成混凝土孔洞，而后由孔洞构成墙段，再连接成防渗墙。防渗墙两端连接边岸防渗设施，底部深深嵌入不透水地层，有效保证地基的渗透稳定和安全。此法也可用于处理土石坝防渗心墙，对土石坝进行渗漏处理。实践表明，该方法防渗效果较好，对渗漏问题处理彻底，适用于破碎的坝基、坝肩岩石渗漏。由于造价较高，因此适用于比较重要的、危险性较高的水库。

设计原则：适用于坝高60 m以内，坝身质量差，渗漏范围普遍的均质土坝、心墙坝和斜墙坝；防渗墙应与坝体防渗体连成整体；防渗墙应布置在坝体防渗体内，一般沿坝轴线偏上游；防渗墙底应支承在坚实的基岩上，而且要嵌入不透水层或相对不透水基岩面以下0.50～1.00 m，如果基岩风化严重应考虑加深。

施工要求：采用的槽宽及墙厚应与挖槽机的一次成槽宽度相适应。国内已建成的墙厚在0.60～1.30 m之间。采用冲击钻造孔的设计墙厚一般取0.80 m，抓斗造孔的一般取0.60 m。

2.2高压喷射灌浆

此方法适用于对水库大坝坝基和坝体进行防渗加固处理，先通过钻机造孔，将灌浆管下入孔中，再利用高压（20～30 MPa左右）将混凝土浆灌入孔内，强制性地破坏原地层；在上述高压引起的冲击力、离心力和重力等的综合作用下，土粒与孔内灌入浆液充分混合，重新排列，在土体中形成凝结体。其形状与喷射形式和喷嘴移动方向及持续时间密切相关。喷射形式一般为旋喷、定喷、摆喷。

设计原则：此方法一般用于工作深度≤40 m的软弱土层、砂石层、砂砾石层等特殊地质条件的地基防渗，也可用于含量不多大粒径卵石层和漂石层地基的渗漏处理；为了强化防渗效果，可先进行水库放空，将灌浆孔位布置在上游坝脚，使防渗墙与坝体防渗设施连为一体。防渗墙的下端须深入不透水层基岩面10～20 cm以下，以防地下水反渗而影响喷射灌浆防渗效果。

此防渗方法中，一般按照下式计算围井注水试验高喷墙的渗透系数K：

根据表1计算结果，渗透系数K=9.35×10-7cm/s，满足设计要求，这充分说明高喷防渗墙的防渗性能可靠。

2.3充填灌浆

在对病险水库整治中实施灌浆堵渗的工程中，采用粘土充填灌浆技术有设备简单、投资省、工期短、易掌握、收效快的特点，对于处理小（2）型水库坝体渗漏、河堤、渠道的防渗、坝下涵管接触带的淘空回填、坝体的塌坑和裂缝，以及封填蚁穴都有较好的效果。对于下列问题，可采用充填灌浆的工程措施解决：坝体裂缝产生渗漏；坝体集中渗漏淘空形成的坝坡塌坑漏斗；结合药杀充填白蚁孔渗漏；坝下涵管接触回填和封堵；特别适用于坝体填筑骨料多、粘粒少，渗漏为局部渗漏（渗漏范围小），不适合于打水泥土搅拌桩解决防渗问题的水库。

2.4帷幕灌浆

在水库闸室、坝基、坝底砂砾石地基或基岩中通过灌浆方式建造防渗帷幕的一种方法。建造时，将帷幕顶部与闸室底板或坝基、坝体连为一体，为了阻止地下水渗漏破坏，须将帷幕底端深入不透水基岩一定深度，具体尺寸视实际工程需要而定。自从二十世纪帷幕灌浆技术产生以来，逐渐成为水工建筑地基防渗处理过程中相当常用的手段，在保证水库、大坝安全运行方面起着越来越重要的作用。按照需要进行混凝土灌浆处理的孔排数的多少，帷幕灌浆技术可以细分为两排孔帷幕灌浆和多排孔帷幕灌浆两种。多排孔灌浆技术适用于地质条件复杂、水头高且施工难度大的水工建筑物防渗，相反则多采用双排孔帷幕灌浆技术。

设计原则：该处理方法适用于砂砾石坝体坝基的防渗，且需将帷幕位置与防渗体连接起来，以防缝隙渗水，灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩透水率控制，3级及以下的坝透水率宜为5～10 Lu；帷幕深度应根据地质条件和防渗要求而定，底部深入相对不透水层宜不小于5 m。

施工要求：造孔时，灌浆孔应进行统一编号，注明施工次序，实际孔位和设计孔位之间的偏差应≤10 cm，钻孔时的偏斜度应≤2%。灌浆前，随机选择10%～20%的灌浆孔进行简易压水实验，其单位吸水量的计算公式为：

式中：ω—单位吸水量（1/min.mm）；S—试验总压力（m），按水柱高度计；Q—压入流量（1/min）；L—试验段长度（m）。

3结语

综上，帷幕灌浆造价低廉，适用于有供水任务的小型水库和坝基的防渗处理。相对帷幕灌浆法造墙工艺来讲，高压喷射灌浆和深层搅拌技术无须护壁浆液和混凝土制作浇筑系统，其对施工场所的要求不高；高压旋喷桩和深层搅拌桩除不需开槽或造孔、不需泥浆护壁外，还具有材料简单、施工方便、质量可靠、工效高、造价低、使用寿命长、对环境无影响等优点。高压旋喷桩连接较可靠。高压旋喷桩板墙与老板墙或地下各种原有构筑物之间连接时，新喷射流将原构筑物表面冲刷干净并与其凝结，牢固地溶为一体，提高防渗效果。总之施工过程中必须结合水库实际情况，选择最合适的防渗加固措施。

参考文献

［1］王宏伟.中小型水库除险加固工程常用坝基坝体防渗措施应用浅析［J］.内蒙古水利.2010（2）：73-75

［2］黄桂冬.刍议高喷灌浆技术在某水库除险加固中的应用［J］.大科技.2012（5）：113-114.

（责任编辑：薛静）

表1　渗透系数参数表

式中：K—渗透系数（cm/s），要求渗透系数K=i×10-5～i× 10-6cm/s，（i=1～9）；Q—稳定注水量（m3/d）；t—高喷墙平均厚度（m）；L—围井周边高喷墙轴线长度（m）；H—围井内实验水位至井底的深度；h0—地下水位至井底的深度（m）。

表2　深圳市小型水库除险加固工程灌浆施工前先导孔压水实验成果表

表3　深圳市小型水库除险加固工程灌浆施工后先导孔压水实验成果表

中图分类号：TV697

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）05-0047-02

收稿日期：2016-04-25