江油市小型水庫滲漏成因及防滲處理的技術(shù)措施

1、江油市小型水庫滲漏成因及防滲處理的技術(shù)措施江油市位于四川盆地北部邊緣，幅員面積2719.3km2，1954年興建水庫以來，共建成小型水庫186座。小型水庫興建高峰期是20世紀(jì)5060年代，建設(shè)期大部分工程設(shè)計(jì)資料不全，加之多年來資料保管不善造成殘缺、遺失等，水庫運(yùn)行幾十年，已進(jìn)入老化期，特別是5.12;汶川特大地震，四川大量的水庫出現(xiàn)嚴(yán)重震損，安全隱患十分嚴(yán)重，江油的小型水庫全部為震損病害水庫，見表1。這些震損水庫中，大壩滲流較為突出，共有99座水庫發(fā)生過滲流。截止2011年，這些水庫全部進(jìn)行了防滲處理，經(jīng)過運(yùn)行，部分水庫又發(fā)生了新的滲流現(xiàn)象，如向陽水庫、東安柏林水庫、茶果灣水庫等又出現(xiàn)新的滲

2、流現(xiàn)象。滲漏是小型水庫最為重要的安全隱患，主要有壩體滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏等。造成的危害包括壩身滲漏，壩坡塌陷，壩腳出現(xiàn)管涌、滑坡、流土、大壩移位等。本文就江油的小型水庫土石壩滲流成因及處理技術(shù)作簡要分析。2 小型水庫大壩滲漏成因針對(duì)江油小型水庫建設(shè)時(shí)間、設(shè)計(jì)資料、建設(shè)管理記錄資料，以及運(yùn)行管理情況，文章對(duì)造成小型水庫大壩滲漏的主要原因進(jìn)行分析。2.1 設(shè)計(jì)缺陷江油在20世紀(jì)5060年代掀起農(nóng)田水利建設(shè)高潮，據(jù)調(diào)查，江油186座小型水庫大多采取邊勘測、邊設(shè)計(jì)、邊施工;的方法，致使工程缺乏規(guī)范的圖紙。設(shè)計(jì)缺陷主要有四點(diǎn)：大量采用了壩下涵管，以及地勘資料不詳?shù)仍蛟斐苫A(chǔ)處理不徹底，基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致

3、涵管變形、折斷、漏水；未充分考慮放水、檢修等的需求，造成放水涵（臥）管尺寸偏小，檢修困難；壩坡偏陡或壩身過于單薄，易造成滑坡；部分小（二）型水庫壩后排水棱體偏小，部分未設(shè)置反濾層，從而導(dǎo)致大面積散浸及漏水。2.2 施工缺陷施工控制不好、把關(guān)不嚴(yán)是造成水庫安全隱患的主要原因之一。部分水庫施工時(shí)缺少必要的質(zhì)量監(jiān)測和控制手段，致使多數(shù)壩體輾壓強(qiáng)度不夠，筑壩材料不符合要求，造成大壩滲漏；部分水庫施工工藝、工序沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，且分段施工銜接未能作有效搭接處理；大型施工機(jī)械不足、設(shè)備簡陋，造成大壩碾壓質(zhì)量差；雨季施工沒有控制好填筑材料含水量，以及霜雪天施工沒有做好防護(hù)處理措施，也給大壩安全帶來隱

4、患；絕大部分水庫壩下涵管截水環(huán)施工未按規(guī)范操作，有些基礎(chǔ)未按設(shè)計(jì)要求處理，導(dǎo)致涵管變形折斷和漏水，新安鎮(zhèn)任家河水庫就是這種情況，5.12;地震災(zāi)后重建加固后，2012年涵管又出現(xiàn)漏水，隱患十分嚴(yán)重。2.3 地質(zhì)缺陷江油屬典型的喀什特地貌地區(qū)，由于部分水庫大壩選址未充分考慮溶巖地質(zhì)地貌，或地勘資料不全面、或地質(zhì)情況發(fā)生突變，且施工時(shí)沒有開挖到新鮮基巖，也沒有進(jìn)行基礎(chǔ)灌漿處理，最后導(dǎo)致壩基滲漏，水磨溝水庫、獅兒河水庫就是這種情況。茶果彎水庫、上游水庫、白楊坪水庫等水庫為了節(jié)約投資，將一些風(fēng)化嚴(yán)重或節(jié)理發(fā)育破碎的山包，未經(jīng)處理或處理不完，就作為壩體的一部分，從而造成壩體滲漏。3 滲流的安全評(píng)價(jià)方法滲

5、流安全評(píng)價(jià)是大壩安全評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。滲流安全評(píng)價(jià)常用的方法有現(xiàn)場檢查法、監(jiān)測資料分析法、計(jì)算分析與經(jīng)驗(yàn)類比法及專題研究論證法等。由于江油小型水庫一直以來缺少監(jiān)測手段，或監(jiān)測項(xiàng)目不全，或監(jiān)測資料較少。因此，江油小型水庫滲流安全評(píng)價(jià)大多采用現(xiàn)場檢查法，或輔之以計(jì)算分析法、經(jīng)驗(yàn)類比法。3.1 現(xiàn)場檢查法現(xiàn)場檢查法是通過直接檢查或輔以簡單的測量、測試，復(fù)核建筑物的形體尺寸、外部質(zhì)量以及運(yùn)行情況等是否達(dá)到了原設(shè)計(jì)的要求和功能，主要適用于資料不足的中小型水庫。水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則（SL 258-2000）明確指出，對(duì)工程現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)生以下現(xiàn)象時(shí)可認(rèn)為大壩的滲流狀態(tài)不安全或存在嚴(yán)重滲流隱患：通過壩基

6、、壩體及兩端岸坡的滲流量在相同條件下不斷增大；滲漏水出現(xiàn)渾濁或可疑物質(zhì)；出水位置升高或移動(dòng)等。土石壩上、下游壩坡濕軟、塌陷、出水；壩址區(qū)嚴(yán)重冒水翻砂、松軟隆起或塌陷；庫內(nèi)出現(xiàn)漩渦漏水、鋪蓋產(chǎn)生嚴(yán)重塌坑或裂縫。壩體與兩壩端岸坡、輸水管（洞）壁等接合部嚴(yán)重漏水，出現(xiàn)渾濁。滲流壓力和滲流量同時(shí)增大，或突然改變其與庫水位的既往關(guān)系，在相同條件下有較大增長。如果僅僅根據(jù)某一項(xiàng)滲流現(xiàn)象，不進(jìn)行認(rèn)真深入的分析，就將滲流大壩安全評(píng)價(jià)為C級(jí)，有失簡單之嫌。只有對(duì)發(fā)現(xiàn)或曾出現(xiàn)的各種滲流現(xiàn)象的成因、發(fā)展變化過程及其發(fā)展趨勢進(jìn)行仔細(xì)論證分析，方能給出準(zhǔn)確的安全評(píng)價(jià)，為除險(xiǎn)加固提供依據(jù)。3.2 計(jì)算分析法由于江油的小型

7、水庫沒有滲流分析用的監(jiān)測資料，因此應(yīng)用理論分析計(jì)算壩體滲流形態(tài)是滲流分析評(píng)價(jià)的重點(diǎn)部分。建立二維非恒定滲流的有限元計(jì)算模型，在Windows操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)基于消息傳遞的二維滲流的有限元并行計(jì)算，可為大壩滲流分析提供理論依據(jù)。計(jì)算分析法應(yīng)與現(xiàn)場檢查法相結(jié)合，應(yīng)在經(jīng)勘測的壩體、壩基的特性，以及相應(yīng)的地質(zhì)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。3.3 經(jīng)驗(yàn)類比法經(jīng)驗(yàn)類比法是指根據(jù)當(dāng)?shù)叵噜彙㈩愃频乃畮斓脑O(shè)計(jì)、運(yùn)行、除險(xiǎn)加固等情況，對(duì)照分析本工程的安全程度。由于水庫的實(shí)際情況差別大，地質(zhì)情況、施工方法各有不同，因此該方法得到的結(jié)論只能和現(xiàn)場檢查法、計(jì)算分析法一起配合使用。經(jīng)驗(yàn)類比法的應(yīng)用，理論研究和工程實(shí)踐比較少，暫時(shí)還沒有

8、標(biāo)準(zhǔn)。如何類比修正，以及能否根據(jù)已完成工程特征提出參數(shù)建立的模型等，需要深入研究。4 防滲處理技術(shù)大壩防滲處理措施，早些年較為常用的有粘土灌漿、壩前水平鋪蓋防滲、防滲墻、土工膜防滲、混凝土面板和壩基帷幕灌漿等。近些年較為常用的有劈裂灌漿、高噴灌漿、機(jī)械造槽防滲等新技術(shù)。4.1 劈裂灌漿劈裂灌漿技術(shù)是我國近年來研究成功的處理病險(xiǎn)堤壩的一項(xiàng)新技術(shù)。劈裂灌漿是用淺孔輕便鉆機(jī)或更簡單的鉆具，分別采用梅花形布孔和直線布孔方式。灌漿時(shí)由下而上，少灌多復(fù)；泥漿由稀到稠，循序漸進(jìn)；壓力由大到小，靈活掌握。這樣，可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題，使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕，

9、達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。由于小型水庫除險(xiǎn)加固中，各自對(duì)土壩劈裂灌漿技術(shù)的理解認(rèn)識(shí)的不同，造成土壩劈裂灌漿效果不一樣。有些施工單位將劈裂灌漿和充填式灌漿混淆。設(shè)計(jì)為劈裂灌漿，施工中卻采用充填式灌漿的工藝，灌漿效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或效果不能持久。設(shè)計(jì)單位應(yīng)掌握檢查孔、注漿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，及時(shí)根據(jù)施工現(xiàn)場多變因數(shù)合理調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，使效果達(dá)到最佳。合理的灌漿施工工藝是保證灌漿質(zhì)量的一個(gè)重要因數(shù)。要想保證灌漿的質(zhì)量，施工隊(duì)伍必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范或規(guī)程去施工，并具有對(duì)灌漿施工過程進(jìn)行全面監(jiān)測的手段和能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，江油99座小型水庫進(jìn)行過灌漿防滲處理。由于個(gè)別施工隊(duì)伍自身素質(zhì)不高，業(yè)務(wù)技術(shù)能

10、力不強(qiáng)，加之監(jiān)理監(jiān)管不到位，造成部分水庫灌漿防滲效果耐久性差，向陽水庫、東安柏林水庫等水庫，施工單位沒有嚴(yán)格按照規(guī)范施工，灌漿后又出現(xiàn)新的滲漏。4.2 帷幕灌漿20世紀(jì)以來，帷幕灌漿一直是水工建筑物地基防滲處理的主要手段，對(duì)保證水工建筑物的安全運(yùn)行起著重要作用。江油在5.12;地震災(zāi)后99座小型水庫防滲加固中，有一些水庫采用了帷幕灌漿。大壩的巖石或砂礫石地基中采用灌漿建造防滲帷幕的工程，帷幕頂部與壩體連接，底部深入相對(duì)不透水巖層一定深度，以阻止或減少地基中地下水的滲透；與位于其下游的排水系統(tǒng)共同作用，還可降低滲透水流對(duì)大壩的揚(yáng)壓力。帷幕灌漿施工工藝簡單，但施工時(shí)制漿、造孔、注漿等掌握不好，灌漿

11、效果也會(huì)事倍功半。漿液效果好壞直接影響灌漿效果和堵水效果的好壞；控制好注漿壓力和漿液擴(kuò)散半徑，才能保證帷幕效果；造孔操作不當(dāng)易發(fā)生灌漿孔斜，加劇孔內(nèi)坍塌，甚至造成卡鉆、埋鉆現(xiàn)象。5 結(jié) 語水庫大壩安全監(jiān)測是水庫大壩安全管理的重要組成部分，小型水庫安全監(jiān)測是水庫大壩安全監(jiān)測工作中的薄弱環(huán)節(jié)，是影響小型水庫安全運(yùn)行的突出因素。江油186座小型水庫中，安全監(jiān)測系統(tǒng)缺失嚴(yán)重。建立小型水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，收集、整理水庫運(yùn)行資料，是掌握水庫大壩安全性態(tài)的重要手段，是科學(xué)調(diào)度、安全運(yùn)行的前提，意義深遠(yuǎn)。小型水庫除險(xiǎn)加固過程中，應(yīng)設(shè)置觀測設(shè)施。水庫運(yùn)行管理中，管理單位應(yīng)按技術(shù)規(guī)范，并根據(jù)儀器、檢查項(xiàng)目、工程特性，制定監(jiān)測方案和檢查制度。水庫管理單位應(yīng)根據(jù)制度要求進(jìn)行巡查和監(jiān)測，及時(shí)整理各監(jiān)測項(xiàng)目的原始數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整。江油在小型水庫防滲處理技術(shù)運(yùn)用中形式