水库坝体病害及防渗墙施工技术的探讨

坝体老化同工程界一般讲的老化（单纯的材料老化）不是一个概念，其定义可以概括为：大坝建成后，在内部和外界各种因素作用下，随着时间的推移，逐渐降低甚至丧失其功能的现象，叫坝体老化。坝体老化有内部老化和外部老化。外部老化是指库内淤积、铺盖裂缝塌陷、护坡防浪墙风化剥蚀、坝体外表冲蚀破坏、排水设施淤积堵塞等现象。内部老化指的是滑坡、裂缝、渗漏、动物洞穴等隐患。外部老化现象容易发现，因而能及时处理。内部老化隐患不露痕迹、隐蔽，经过长时间的变化突然加剧，令人措手不及，若不及时发现，造成大坝事故隐患，甚至导致溃坝失事。水库运行到老年后，各类问题暴露出来，突发性病情增多，令人防不胜防，加重了防洪调度、工程治理的难度和负担。
　　

1 坝体老化病害防治措施
　　1.1 坝体裂缝防治措施
　　坝体裂缝，将破坏坝身的整体性和抗渗性，严重性的裂缝会造成坝体渗水滑坡，所以对裂缝的处理，应当引起高度的重视。为防止裂缝的产生，应加强设计、施工和运行管理，这是根本的措施。一旦裂缝产生，应根据检查观测的结果，查明原因，采取合理的处理措施，尽可能恢复坝体原来的整体性和抗渗性，使裂缝不再产生。
　　

1.2 坝体的渗漏防治措施
　　坝体挡水后，库水通过坝体和坝基向下游渗透，可能引起渗漏和渗透变形，同时坝体在自重和水荷载作用下发生沉降和不均匀变形，将影响水库的正常运行。坝体的各种异常渗漏，无论发生在什么部位都应根据不同原因进行处理。 渗漏的处理方法主要有灌浆法、斜墙法、套井、回填粘土等。但由于水库渗漏处理受到各种因素的制约，特别是施工条件和工期的限制，因此要视根据具体情况采用不同的处理方法。
　　

1.3 坝体滑坡防治措施
　　滑坡是坝体主要病害之一，不仅使工程损失较大，甚至可以造成坝体溃坝失事，危及人民生命财产安全。坝体滑坡的原因是多方面的，主要有设计、施工、运行管理、地震作用等等，因此，坝体滑坡的防治也应该当从多方面入手。为防止滑坡，首先要求按设计的土料上坝，要严格控制土料的含水量和干容重，防止出现干容重和抗剪强度低的软弱夹层，认真处理新老土体的接缝、土体与刚性建筑物的连接以及与坝基、岸坡的交接等。重视坝基处理的质量要求。在雨季施工，坝面要采取防雨措施。
　

　1.4 坝体护坡损坏防治措施
　　土坝白蚁危害是危及大坝防洪安全的重大隐患之一，比起其他动物洞穴，具有不易发现，危险性更大的特点，如不及时除患，可能受渗漏破坏的威胁。因此，坝体动物破坏的重点是白蚁破坏。在坝体未产生蚁患前采取措施，不让土栖白蚁侵入到堤坝上来，对土坝白蚁治理应当贯彻以防为主，防治结合，综合治理的方针。预防比除治更困难，更重要，只治理不防，则蚁患难除，必须在治理的同时搞好预防，才能收到长期无蚁的效果。预防白蚁主要是防繁殖蚁分群扩散，注意消灭土坝附近几百米范围内的白蚁滋生场所，如山坡、树林、房屋、坟地等，不让有翅成虫飞上水库土坝。
　　

2 案例分析
　　2.1 工程概况
　　某水库除险加固工程主坝混凝土防渗墙位于0+050—1+730段，防渗墙轴线布置在坝顶中心线上游侧3015m，墙顶高程50.54m，混凝土强度设计等级c20，墙体厚度0.30m，墙体渗透系数k≤1×10-7cm/s。墙顶50.54m高程以上至坝顶回填c15素混凝土。
　　坝址处覆盖层厚度薄，基岩埋藏浅，末端覆盖层仅2.0m左右，最大厚度7.2m，强度较好，该处地层在0+930m处缺失黏性土，基岩之上仅有0.9m厚的中砂层分布，该层主要分布在0+930—1+300附近，属中密状态。基岩上部已风化为全风化～强风化，以下为中等风化片麻岩，岩性较硬，承载力高。对5.0～17.5m厚坝身土、坝基土以及1.0～4.2m厚全风化段岩体进行注水试验和室内渗透试验数据表明，多数为微～弱透水性，其中0+200—0+450和1+300—1+620处为中等透水性；对强化段岩体进行注水试验和室内试验数据表明，其透水性为弱透水性，防渗墙进入强风化岩（弱透水层）0.5m。
　

　2.2 施工过程
　　主坝为南北走向，南面连接进库道路，北面为一危桥，施工进场道路只有南面的进库路，坝顶最大宽度仅为5.0m，液压成槽机宽5.0m，这就意味着液压抓斗进行施工作业时，坝面交通中断，其他的工程只得停顿下来，对于本就时间紧迫的形势更加严峻，因此为提高施工效率、保证施工质量，工程中所用的混凝土采用商品混凝土。
　　

2.2.1 混凝土导向槽
　　导向槽是在地层表面沿地下连续防渗墙轴线方向设置的临时构筑物，起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口；保持泥浆液面；槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用，再结合液压薄壁抓斗机械自身良好的三级导向系统，确保成槽的垂直度。本工程在槽口建造┛┗型c20钢筋混凝土导向槽，导墙两侧用黏土分层回填压实，作为防渗墙施工平台。
　　

2.2.2 槽段成槽
　　槽孔长度关系到混凝土防渗墙接头的数量和对土体稳定的影响。根据地质条件、挖槽机械性能（主要是抓斗张开斗宽），结合混凝土的供应强度，以及土体的施工安全等因素，本工程采用三抓成槽，ⅰ、ⅱ期槽段长度都为7.0m，槽段划分，但在施工过程中，根据工程实际地质情况进行了适当调整。
　　

2.2.3 槽段接头连接处理 　　为保证混凝土防渗墙段连接质量，采用“接头管法”进行混凝土防渗墙段连接施工。即在ⅰ期槽孔浇筑前，于槽两端下设300mm钢管，待混凝土初凝后，按一定速度将其拔起，形成接头孔。ⅱ期槽孔浇筑混凝土时，接头孔靠近ⅰ期槽孔的侧壁形成圆弧形接头，混凝土防渗墙段形成有效连接。
　　

2.2.4 墙体浇筑
　　采用水下导管浇筑法，导管内径250mm，丝扣连接。槽孔混凝土浇筑速度是影响混凝土质量的重要因素，速度太慢会使混凝土坍落度损失，容易造成堵管。
　　本工程的浇筑速度一般达6～8m/h，最高时可达10m/h。在浇筑过程中，定时测量混凝土面的上升情况，并与所浇入的混凝土量相核对，导管始终埋入混凝土界面≥1.0m，从而避免导管拔离混凝土面，并根据混凝土面的上升情况及时调整各导管的混凝土注入量，保证混凝土面均匀上升。
　　

2.3 施工质量控制
　　2.3.1 混凝土质量的控制
　　由于受施工、养护条件的影响，结构混凝土强度一般仅为标准强度的75%～80%。而在泥浆中浇筑的混凝土强度更低于一般混凝土强度，而且强度的波动性大。本混凝土防渗墙设计强度标准值为20mpa，其配合比（kg/m3）如下：水泥∶水∶砂∶石子∶外加剂∶粉煤灰=323∶194∶778∶1 073∶5.33∶32.3。其中，水灰比为0.60，砂率为42%，坍落度为18～22cm。考虑到以上因素的影响，在商品混凝土拌制过程中采取了c30的混凝土配合比进行配料，确保混凝土防渗墙施工后的混凝土强度值达到设计要求。
　　

2.3.2 施工中应注意的问题
　　1）合理划分槽孔长度，缩短单元槽段的施工时间，尽早成槽浇筑，防止因长时间浸泡导致孔壁失稳，引发槽孔坍塌。
　　2）因施工调度需要较长时间搁置的槽孔，应注意经常向槽孔内补充新鲜浆液，将孔口段长时间沉淀产生的清水置换出去，防止泥皮掉落引发孔壁坍塌。
　　

3 结语
　　老化病害是影响坝体安全的重要因素，本文所提出的各类病害处理方法依据不同病害的形成机理和不同的特征采用不同的处理方法，要因地制宜，紧密结合工程实际进行处理。论文给出混凝土防渗墙工程案例仅仅是病害预防措施中的一例，该混凝土防渗墙的建成为今后病险水库大坝加固混凝土防渗墙开辟了一条新方法，施工工艺可供类似工程借鉴。