大山沟水库大坝裂缝渗漏的原因与防治措施

代　红

(黔东南苗族侗族自治州水电工程公司，贵州 凯里 556100)



大山沟水库大坝裂缝渗漏的原因与防治措施

代红

(黔东南苗族侗族自治州水电工程公司，贵州 凯里 556100)

由于水库建设环境比较复杂，涉及的施工工艺类型较多，为此，水库大坝施工工程中存在着很多不确定因素，也比较容易出现裂缝，若不及时处理，就会影响到水库大坝整体的稳定性和安全性。为此，需要加强对裂缝产生原因及裂缝类型的研究，这样才能在现有工程建设实际情况的基础上进行有效防治，并且保证解决措施的针对性，从工程的设计以及施工阶段入手，从根本上杜绝施工裂缝的出现。该文结合具体的工程实例对水库大坝出现裂缝及渗漏的原因、防渗设计处理措施方案设计、施工技术要点进行论述。

水库；大坝；裂缝渗漏；防渗；措施技术要点

三穗县大山沟水库除险加固工程位于黔东南州三穗县境内,工程建设地点位于三穗县滚马乡上德明村，距三穗县城14km，有公路通到距管理房约600m的位置，属长江流域沅江水系一级六洞河支流——干沟溪，最大坝高39.6m，坝长173.42m，坝址以上流域集雨面积11km2，总库容146万m3，河谷多呈“V”形谷，设计灌溉面积6145hm2。该水库是一座以农业灌溉为主，兼有人畜饮水等综合效益型水库水利工程。长江流域属亚热带温暖湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。多年平均气温14.9 ℃，无霜期277d，年平均日照数1254h，多年平均降雨量1104.7mm。

随着我国社会经济的发展以及人民生活水平的提高，水利建设的发展正处在一个突飞猛进的时期，水库作为国家防洪的重要工程，对防御水灾起着至关重要的作用，也在国民经济中发挥着重要的作用。但是由于各种原因，三穗县大山沟水库大坝存在渗漏、老化等安全隐患。本文主要通过对引起三穗县大山沟水库大坝渗漏的因素进行分析，探讨加固水库大坝的具体措施。

三穗县大山沟水库渗漏是首要的水库工程地质问题，随着水库使用时间的增长，水库出现大量的裂缝、冲蚀问题，导致水库出现渗漏，这不仅影响水库的结构安全和防渗安全，而且水库一旦溃坝、破堤，很容易造成周边居民安全和生态环境威胁。因此，需要对其进行加固处理，有效防止渗漏问题的出现。

1　大坝出现裂缝及渗漏的原因

三穗县大山沟水库大坝已建成并投入使用约14a，主要作用是城镇供水以及农业耕作灌溉，坐落在第四系残坡积覆盖层上，投入使用后进行过帷幕灌浆处理，但由于长期受地下、地表水流的冲刷、溶蚀及多种因素的影响，水库坝体开始出现不同程度的渗漏现象。

1.1因地质问题引起的裂缝及渗漏

三穗县大山沟水库工程，由于坝址位于浅、深灰色薄层至块状变余砂岩，灰、深灰色厚层块状变余凝灰岩、灰色薄层至中厚层凝灰质板岩互层上，断裂构造不发育，但节理裂隙发育，基础及靠岸边坡开挖后基岩裸露，导致暴露的地壳经过长期的空气侵蚀及地壳的运动，坝基出现了变化，坝体也随着坝基的变化而变化，坝体结构的稳定性受到破坏，导致坝体及防渗墙出现裂缝。

1.2因施工工艺不当引起的裂缝及渗漏

三穗县大山沟水库大坝施工过程中，由于当时的水利施工技术不高，选择的施工工艺不恰当，且没有对施工过程进行严格监控，导致建筑物出现有害裂缝及渗漏。

1.3因温度变化引起的裂缝及渗漏

因为混凝土在浇筑的过程中，会产生水化热反应，受到热阻力的影响，混凝土内部的热量不容易散发出来，而表面的热量快速释放，使得混凝土内外产生了温度差，致使变形的出现。

2　水库大坝加固防渗设计处理措施

2.1防渗帷幕灌浆设计

大山沟水库大坝灌浆孔沿大坝轴线成单排布置，向左、右岸山体延伸，主要采用自上而下分段卡塞循环灌浆法施工。本着逐渐加密的原则，灌浆分为3序次进行施工，施工序次为：先I序后II序再III序，最后检查孔施工。在I序孔施工中，选定总孔数的10%作为先导孔，并保证每一施工质量评定单元至少布设1孔，在先导孔施工中，详细地对地质情况、透水率情况、灌浆量情况和灌浆压力试验等资料进行搜集，为后续灌浆施工提供依据。根据先导孔的数据及坝轴线的长度布置灌浆孔[1]，共布置防渗帷幕灌浆孔77个，总进尺1163m；坝体防渗补强灌浆孔53个，总进尺2114m；接缝灌浆700m2；反压灌浆600m2。

防渗帷幕灌浆设计应注意以下4项：钻孔平面布局的确定、钻孔深度的确定、浆液的选定和孔口灌浆压力的确定。

2.1.1钻孔平面布局的确定

钻孔位置主要是沿大坝轴线成单排布置，沿坝顶轴线布置一排，孔距3m为宜。

2.1.2钻孔深度的确定

钻孔深度的确定要依据坝基应力场深度及工程防渗要求，通常水库大坝的应力影响深度最大可达到50m以上，结合帷幕灌浆的相关规范及设计要求，帷幕灌浆一般下限以进入相对不透水层5m为准(相对不透水层控制阙为q≤5Lu)[2]。通过先导孔所得数据的显示分析，主坝的钻孔深度在51.4m左右为宜。

2.1.3浆液的选定

浆液要具有良好的流动性、稳定性，灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆浆液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1，7个比级。开灌水灰比采用5∶1，灌浆压力保持不变，当注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；当注入率大于30L/min，可根据情况越级变浓。

2.2施工组织

2.2.1施工设备的选定

钻机选型：根据设计钻孔深度、地质岩性，拟采用XY-1型内燃加转式钻机钻孔。钻机数量确定：根据本工程施工进度计划安排，灌浆施工工期180d，帷幕灌浆工程量1163m3[3]；坝体防渗补强灌浆工程量为2114m；按有效工作日80%，设备完好率85%，施工强度为40m/d，配置钻机4台，型号选用XY-150型；灌浆机2台，灌浆机选用型号B100/15型2台。

2.2.2施工人员的确定

施工人员的确定需要依据工程建设的具体规模进行。施工人员构成主要有负责人、施工观测员、灌浆员等。该工程中主要涉及的灌浆施工工艺如图1所示。

图1　灌浆工艺流程图

2.2.3施工技术要点

在灌浆施工过程中，必须按照一定的原则进行。大山沟水库大坝灌浆孔沿大坝轴线成单排布置，向左、右岸山体延伸，主要采用自上而下分段卡塞循环灌浆法施工。本着逐渐加密的原则进行灌浆施工。设计水库帷幕线沿着坝轴线进行布置，左岸向山坡方向延伸27.0m，右岸向山坡方向延伸24.0m。施工情况良好的孔段，必须要对钻孔进行冲洗，并且要等到水变得清澈了才可以灌浆。按照帷幕下限深入q≤5.0Lu弱透水层5m及两岸接地下水位的原则进行设计，防渗帷幕灌浆孔共计77个，总进尺1163m；坝体防渗补强灌浆孔共计53个，总进尺2114m；接缝灌浆700m2；反压灌浆600m2。处理时，对于破碎严重的岩基，可进行帷幕或固结灌浆处理。分Ⅲ次序施工，设计钻孔孔直径开孔为Ф91mm，终孔为Ф75mm。结合本工程的地质条件和渗漏特点，设计灌浆压力坝身段为0.2～0.3MPa，水库大坝与基岩接触段为2.0m，一般灌浆段为5.0m，最大不超过8.0m[4]。

3　结　论

水库大坝的渗漏问题会对其工程整体以及周边居民的安全造成威胁，如果不及时处理，就会使负面影响扩大。大山沟水库除险加固工程主要采用帷幕灌浆技术对水库大坝进行加固处理，其改善效果明显，值得推广。

[1]李洪泉，姜全兵.帷幕灌浆工艺在复杂地质条件中的应用及效果分析[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2011，38(11)：59-61.

[2]康建.绥中县龙屯水库帷幕灌浆施工工艺简述[J].农家科技，2013(6)：43.

[3]董梅，贺振斌.旋挖钻机几种钻孔深度测量装置原理及特点[J].工程机械与维修，2014(10)：124-125.

[4]潘忠义，董军益.小口径无岩芯回转钻头在金安桥水电站大坝破碎岩体帷幕灌浆钻孔中的应用[J].青海水力发电，2015(3)：75.

代红(1977-)，男，仡佬族，工程师，主要从事水利水电工程建筑施工工作。

TV698.2+31

A

2096-0506(2016)03-0064-03