中国水利水电第十工程局有限公司三分局都江堰611830
摘要：本文从实际工程案例出发，针对在水库除险加固中所应用的综合防渗技术进行相关的探讨和分析，通过复合土工膜施工、双管高压旋喷灌浆施工和帷幕灌浆施工等多项施工技术的结合，达到了预期效果。
关键词：综合防渗技术；水库；除险加固
一、工程概况
某水库坝址以上集雨面积2.2km2，是一座以灌溉为主结合防洪、养殖等综合利用的小型水库。经过安全鉴定，该水库大坝为三类坝。水库大坝为均质土坝，坝顶高程662.61m，最大坝高24.26m，坝顶宽4.5m。迎水坡采用干砌块石护坡，在高程650.60m设一平台，平台宽度3.0m；背水坡采用网格草皮护坡，在高程644.15m下设干砌石排水棱体。大坝防渗存在主要问题如下：
根据地勘现场注水试验和室内渗透试验分析，坝体填筑土渗透系数建议值4.38×10－4cm/s，达不到规范设计要求值(q≤1.00×10－4cm/s)。由此说明，坝体防渗不满足规范要求，需采取工程措施对坝体进行防渗加固处理。
坝基自上而下分别为强风化细粒辉石闪长岩、弱风化细粒辉石闪长岩。根据现场注水试验，坝基强风化基岩渗透系数平均值5.4×10－4cm/s，大于1.00×10－4cm/s，属中等透水性。坝基弱风化基岩透水率平均值6.8Lu，属弱透水性。由此说明，坝基强风化基岩，存在坝基渗漏隐患，需采取工程措施对坝基进行防渗加固处理。
二、综合防渗技术在水库除险加固中的应用
土坝坝体防渗处理常用的方法有构筑混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗墙、土工合成材料铺设等方法。其中混凝土防渗墙结构可靠，防渗效果好，但投资较大；高压喷射灌防渗墙工期较短，受天气影响小，防渗效果较好，可很好地起到补强坝体的作用，但投资较大；复合土工膜整体性好，防渗效果良好(复合土工膜的渗透系数通常可达10－11～10－12cm/s)，铺设方便，一般用于全坝坡的防渗处理，可结合迎水坡的翻砌进行，但施工工期较长，需建施工围堰和抽排水。
结合大坝实际情况，对迎水坡平台650.60m以上坝体结合迎水坡翻修采用铺设复合土工膜防渗，迎水坡平台650.60m以下坝体采用双管高喷旋喷防渗墙方案，对坝基强风化岩采用单排帷幕灌浆防渗。
1、复合土工膜施工
复合土工膜防渗方案的优点主要是可以结合大坝迎水坡翻修进行，工程造价低，防渗效果好。复合土工膜防渗体结构由基面、复合土工膜、保护层、护坡共四层组成。为防止复合土工膜上铺土层顺其表面滑动，增加保护层(包括护面)的稳定性，将坝体表面杂物清除，回填松土并夯实，用拍板将表面打紧、平整。复合土工膜规格选用两布一膜(YGCN150/0.5/150)，复合土工膜单面面积质量为800g/m2。
复合土工膜周边结合部位处理:与高压旋喷防渗墙的结合方式，高压旋喷防渗墙施工完毕后，对施工平台进行整平，铺上复合土工膜，再现场浇注高压旋喷防渗墙的混凝土保护盖压住复合土工膜；与坝顶的结合方式，用防浪墙基础把复合土工膜压住；与两岸山坡结合方式:在坝坡与两岸山坡接合部设置齿墙把复合土工膜压住。
2、双管高压旋喷灌浆施工
高压旋喷防渗墙方法有单管、二管、三管和三管。为有效提高高压旋喷桩径、缩小桩距、较少灌浆总进尺，同时避免三管法高压水喷射流破坏力太大、造成坝体抬动，本工程采用二管法。
二管法:使用双通道的注浆管，当注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的同轴双重喷嘴(1～2个)，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右的压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7MPa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。固结体的范围明显增加。
本工程高压旋喷防渗墙轴线选择在迎水坡马道平台，与高压旋喷防渗墙轴线布置在坝顶方案相比，主要有两个优点:①本工程大坝最大坝高24m，防渗墙布置在迎水坡马道可以将高压旋喷进尺深度由24m降低至12m，可以减少高压旋喷钻孔孔斜率控制难度；②与坝顶布置高压旋喷防渗墙方案相比，高压旋喷防渗墙轴线布置在迎水坡马道平台+平台以上铺设复合土工膜方案防渗效果同样可以满足要求，但工程投资更经济。
3、帷幕灌浆施工
结合整体项目展开的情况来看，该水库坝基项目必须要结合双排灌浆帷幕技术才可保证整体的效率。其中的桩号范围在幕0+159至0+454段内，下游的整体深度范围设置为52至65米左右，整体项目的开展要结合原来的坝基灌浆廊道来完成。首先，坝基右部分的渗透率值数大致在11到46之间，在具体操作中应结合单位帷幕灌浆技术来开展，以岸坡为其基础底线逐步的上升灌浆，最小深度需要控制在20米左右。除此之外坝基右侧坡面岩石为20米，属于弱透水层，透水率范围在1至4.9之间，以单排帷幕灌浆技术为主，具体的深度在16至70米之间，与其左侧也有实际的连接，可以起到互相辅助的作用。
在实际操作中帷幕深度值的设置，必须要超过蚀余红土层，这对于通道封闭是很有利的，但白云粉属于不可灌浆的地层，所以必须要结合高压喷射技术来处理，才可以达到想要效果。除此之外帷幕厚度T值的决定因素，主要是幕体内的允许坡降值，其厚度设计的准确性必须得到足够的保障，相关工作人员基本上都是通过T=H/J的公式来计算。其中H代表最大作用水头，单位是米，而J代表帷幕的容许比降，大体值在3-4左右。
三、综合技术方案中各项施工技术的作用
复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料，防渗效果好，且工程造价低。但该技术单独应用时存在施工工期较长、需建施工围堰和抽排水等缺点。高压喷射灌防渗墙工期较短，受天气影响小，防渗效果较好，可很好地起到补强坝体的作用。但该技术存在投资较大、灌浆进尺深度太大时不易控制钻孔孔斜率等缺点。帷幕灌浆技术在水利工程的底部进行施工，借助钻头在底部进行钻孔作业，然后将浆液通过钻孔进行灌注，在灌注时，钻孔内的水因受到浆液的重力向外排出直至浆液全部注满原有的空间，最后水泥浆液待凝固后形成固体具有较好的防水作用。本工程通过将复合土工膜防渗、高压喷射灌防渗墙、帷幕灌浆等多种防渗技术综合应用到该水库大坝除险加固工程中，根据各种防渗技术的特点，采用迎水坡平台以上坝体铺设复合土工膜+迎水坡平台以下坝体高压旋喷灌浆+坝基帷幕灌浆综合防渗方案，复合土工膜铺设可以结合迎水坡翻砌进行，降低工程造价的同时，也加快了施工速度；迎水坡平台以下坝体高压旋喷灌浆减少了最大灌浆进尺深度，降低了施工难度，也可以避免施工围堰，通过扬长避短，兼顾工程造价、施工难度、施工工期等方面，实现最优防渗方案。
四、结束语
综上所述，综合防渗技术在水库的除险加固工程中的应用，不仅提高了水库的安全保障，对当地农民以及农村经济的发展有着不容忽视的积极作用。综合防渗技术的应用有效的解决了水库的渗透问题，实践证明该技术的应用是有效的，可以在水利行业相似的工程借鉴引用，进而确保水库功能最大化发挥。
参考文献
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[2]SL/T225－98水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S]．
[3]王小梨.中小型水库主坝帷幕灌浆施工技术研究[J].建材与装饰,2016,(33):252-253.