李會荀、尹軍杰

　　萊州市水利工程建設養(yǎng)護中心 261400

　　摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)的水利工程項目也隨之逐漸擴大規(guī)模。滲流一直以來是影響水庫大壩安全的重要問題，主要影響因素包括地質(zhì)條件差、壩基巖體不連續(xù)或是壩體填筑材料。目前主要的處理措施包括在基礎下設置灌漿帷幕、在黏土芯接觸面設置反濾層、壩體下游設置排水溝、壩址處設置防滲墻等。由于基礎材料力學性能不同、水力壓裂、不均勻沉降等問題，壩體易形成裂縫并進一步加劇滲流問題，形成滲流通道，故預防水庫大壩滲流的關鍵點就在于排水。

　　關鍵詞：水庫大壩;滲流問題;防滲措施

　　引言

　　在水庫的建造過程中，有可能遇到滲漏的情況，這對其的穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。我們必須深入探討并有效處理這些潛在的風險，比方說，由于高速流動導致的沖擊與腐蝕、堆積的物質(zhì)和碎片阻礙了排放口的設備，甚至阻擋了排放口的結(jié)構(gòu)(比如溢洪道)的閥門。這篇文章主要是對水庫大壩的滲漏情況和應對策略進行了概括，以避免水庫大壩發(fā)生故障。

　　1、水庫大壩滲流問題

　　1.1土石壩滲流問題

　　土石壩往往都伴隨著一定程度的泄漏問題，這是由于水體會在壩體及其底座中找尋阻力最小的路徑，這種情況可能會威脅到水庫的整體穩(wěn)定性。若防護措施不到位，泄漏問題可能進一步惡化，甚至導致水庫的坍塌。假如發(fā)生大規(guī)模的持續(xù)泄漏，其滲透力可能會逐漸侵蝕并帶走微小的土壤顆粒，從而在壩體內(nèi)部形成空洞，最終導致管道破裂或壩體隆起。這種滲漏現(xiàn)象在土石壩中尤為常見，往往會被詳細記錄在壩體失效的報告中。為了防范此類風險，我們必須在設計階段就進行充分的預防規(guī)劃。一旦在水庫大壩的使用過程中出現(xiàn)此類問題，應立即進行深入研究，并迅速采取補救措施，以防止其對環(huán)境造成進一步破壞。滲透水流可能會出現(xiàn)在壩體的下游表面、壩趾頂部或下游橋墩的任何位置。針對這種情況，我們需要采取措施降低潛水位，確保泄漏點始終控制在壩體范圍內(nèi)。隨著大型水庫建設需求的增加，分區(qū)填充法得到了廣泛應用。同時，我們也開始嘗試使用各種土質(zhì)材料來增強壩體的防滲性能。在初始階段，中央的無孔隙巖石芯(可能是黏土、混合物或瀝青混合物)被視為關鍵的防滲要素。為了防止地震、沉降或水力壓裂導致的巖芯裂縫內(nèi)的液體泄漏，我們需要在巖芯的頂部和底部設置過濾層。因此，現(xiàn)代的設計理念已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂茲B流、降低潛水表面的飽和度，并通過增設排水設施來最小化滲流量。這樣做不僅可以允許更陡峭的斜坡設計，還有助于建造更高、更穩(wěn)定的水壩。

　　1.2混凝土壩滲流問題

　　在混凝土壩的安全考量中，滲流問題具有特殊的重要性。多種因素，如基礎變形、材料強度、可靠性和老化等，都與其安全運行息息相關。特別值得注意的是，滲流對混凝土壩安全的不利影響主要來自于壩基揚壓力，而壩基滲流正是揚壓力的主要誘因。這種壓力變化可能會削弱水庫大壩的穩(wěn)定性，降低其抗滑力。此外，混凝土壩和砌石壩還可能因滲透水的多種穿透方式而受損。例如，水可能通過壩體裂縫滲透，導致材料浸出并形成薄弱面。地基滲流不僅影響水庫大壩的滑動穩(wěn)定性，還可能引發(fā)內(nèi)部侵蝕。具體來說，滲流帶來的負面影響主要表現(xiàn)在三個方面：首先，壩基揚壓力和壩體內(nèi)部滲透壓力會影響水庫大壩的穩(wěn)定性、變形和應力狀態(tài);其次，滲漏過程中水可能攜帶細顆粒流出壩體，形成滲流通道，進而危及大壩穩(wěn)定;最后，上游蓄水不僅滲入壩體和壩基，還會向水庫大壩兩端岸坡周圍下滲，進一步擴大影響范圍。因此，在混凝土壩的設計和維護中，必須充分考慮滲流問題，采取有效措施進行防范和治理。

　　2、水庫大壩的防滲措施

　　2.1 工程概況

　　萊州市坎上水庫始建于1958年10月，于1960年6月順利完工，并在2010年12月完成了除險加固工程。該水庫以防洪為主要功能，其設計可抵御50年一遇的洪水，同時以1000年一遇的洪水標準進行校核。在正常運行狀態(tài)下，水位維持在91.98米，這也是水庫在汛期的限制水位。在設計洪水情況下，水位將達到94.82米，而在極端校核洪水情況下，水位則可能上升至96.28米�？采纤畮鞊碛�1199萬立方米的總庫容，其中525萬立方米用于興利目的，而死庫容則為70萬立方米。水庫的整體結(jié)構(gòu)由大壩、溢洪道以及放水洞等關鍵部分構(gòu)成。大壩為均質(zhì)土壩類型，壩頂高達97.00米，最大壩高18.82米，其軸線延伸長達999米。溢洪道設置在大壩的東端，坐落于風化巖之上，采用無控制的陡坡泄流方式。其底板頂部高程與興利水位持平，為91.98米，并具備最大259立方米每秒的泄流能力。另一方面，放水洞則位于大壩的西端，采用鋼筋混凝土方涵洞結(jié)構(gòu)，進口底部高程為84.30米。該放水洞配備了尺寸為1.4×1.4米的閘門，并能夠?qū)崿F(xiàn)5.15立方米每秒的泄洪流量。

　　2.2加固方案的確定

　　土壩壩體垂直防滲加固一般常采用防滲墻、高壓噴射灌漿等方案。根據(jù)大壩存在的滲流安全問題，結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點，對新建混凝土防滲墻和高壓噴射灌漿兩種重建壩體防滲系統(tǒng)方案從施工技術、可靠性與耐久性、施工質(zhì)量、工程量及投資等方面進行了比選。兩種方案在技術上均可行，但混凝土防滲墻施工工藝更成熟，防滲可靠性更高，耐久性強，防滲處理更徹底，且投資較低，故作為推薦方案。

　　根據(jù)大壩壩體分區(qū)的實際情況，新建防滲墻軸線布置有兩種方案，方案一為布置在大壩下游側(cè)的壩軸線附近，方案二為布置在大壩軸線附近。對于方案一，防滲墻兩側(cè)的壩體厚度均較大，利于施工期的壩體穩(wěn)定，但槽孔處的地層巖性以風化層為主，透水率大，槽孔建造時易發(fā)生漏漿、塌孔，成槽難度大，且一旦漏漿將堵塞下游碎石夾土壩殼料孔隙，影響大壩下游壩殼料的透水性，不利于下游壩坡穩(wěn)定;方案二防滲墻軸線位于大壩軸線位置，上下游兩側(cè)均有黏土保護，有利于控制槽孔漏漿，塌孔風險更低，但上游壩體厚度偏薄，需采取降低施工平臺高程或在施工期對上游采取臨時培厚保護等措施，增強上游側(cè)壩體的穩(wěn)定性。

　　經(jīng)綜合比選，防滲墻軸線布置在原大壩軸線位置，即混凝土防滲墻中心線與大壩軸線重合，以降低施工期漏漿、塌孔風險，方便施工。為保證施工平臺寬度，混凝土防滲墻施工前，將壩頂開挖至高程97m，防滲墻施工完成后，采用黏土及開挖料回填至壩頂。防滲墻頂頂部通過回填黏土與上游防浪墻相連，黏土上部鋪水穩(wěn)墊層并澆筑瀝青混凝土路面，墻下壩基及兩岸壩肩巖體采用帷幕灌漿進行防滲加固處理。防滲墻段壩基采用墻下帷幕灌漿，左右岸壩肩段采用地面鉆孔灌漿。壩肩帷幕與防滲墻及墻下壩基帷幕灌漿連成整體，構(gòu)成完整封閉的防滲系統(tǒng)。

　　2.3高壓噴射灌漿

　　利用高壓設備生成強勁的高壓射流，有效地破碎土壤結(jié)構(gòu)，隨后在其作用區(qū)精準注入水泥漿液。這一步驟旨在填補壩基下方土壤中的縫隙和潛在的滲漏點。同時，這些漿液與周圍受損的壩基巖土體充分混合，經(jīng)過一系列水化反應后，逐漸凝結(jié)成具有顯著強度的固結(jié)體，從而大幅提升了壩基的防滲能力。水泥土體的滲透性遠低于被處理前的壩基土壤，遵循等效滲透率原理，新形成的防滲墻其滲透系數(shù)較原土層降低了50%，相應地，其滲透路徑也增長了一倍。這道防滲墻在透水土層中扮演著多重角色：首先，它顯著減緩了水流通過土層的速度;其次，有效降低了滲水產(chǎn)生的壓力及靜水頭高度;再者，減少了土層內(nèi)的水流量;最后，通過降低出逸比降，進一步優(yōu)化了壩基的滲流狀況。這些綜合效應共同確保了壩基的安全與穩(wěn)定。

　　2.4加固方案效果評價

　　重構(gòu)后的封閉防滲體系主要由新建混凝土防滲墻、壩基壩肩帷幕灌漿組成。該防滲體系在大型水庫除險加固工程中應用效果良好，且新建混凝土防滲墻可與原混凝土截滲墻形成雙防滲墻組合，這種“前短后長”的布置形式能以深度較大的防滲墻削減水頭，更有效降低滲漏量和抑制滲流出逸比降。根據(jù)滲流計算分析，新建混凝土防滲墻加固后，大壩斷面浸潤線顯著降低，下游出逸點位于排水棱體頂高程以下且滲漏量大幅度減少。因此，新建防滲體系可徹底解決大壩滲流安全問題。

　　3、結(jié)束語

　　水庫大壩在防御自然災害以及農(nóng)田灌溉方面發(fā)揮著無可替代舉足輕重的作用，可以說水庫大壩在推動我國國民經(jīng)濟總值中做出了巨大的貢獻，尤其與我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展密不可分。而水庫大壩的防滲加固問題在大壩施工過程中也一直是一個值得關注和重視的問題，由于現(xiàn)在一些條件與設施的限制，我國大部分水庫大壩都或多或少地出現(xiàn)過問題，針對水庫大壩壩體、壩基及壩肩存在的滲流安全隱患和問題，結(jié)合大壩地勘、設計、施工、滲流監(jiān)測資料及滲流有限元計算結(jié)果，系統(tǒng)評價了大壩現(xiàn)狀滲控體系各組成因子的滲控效果，分析論證了現(xiàn)有滲控體系加固的必要性。新建防滲體系的加固措施能顯著降低大壩壩體浸潤線高程，確保各工況下的下游出逸點高程在排水棱體頂面高程以下，并大幅度減少滲漏量，可徹底解決大壩存在的滲流安全隱患和問題。

　　參考文獻：

　　[1]張向勇.水庫除險加固安全評價中壩體滲流的穩(wěn)定性分析[J].水利科技與經(jīng)濟，2022，28(2)：20-24.

　　[2]朱祖友.水庫大壩除險加固防滲設計處理分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(10)：69-71.

　　[3]趙丹丹.九家灣水庫除險加固設計洪水分析[J].河南水利與南水北調(diào)，2022(8)：68-69.

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