摘要：昌寧縣病險水庫較多，其間分布有眾多的小型水庫工程，大多數(shù)水庫工程的擋水建筑物是建于上世紀五十至七十年代的土石壩，受當時經(jīng)濟技術(shù)條件制約及該地區(qū)地質(zhì)條件的影響，許多水庫都存在不同程度的滲漏問題，本文作者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗，總結(jié)產(chǎn)生水庫滲漏問題的原因，并介紹灌漿技術(shù)在水庫的防滲處理中應(yīng)用實踐。
關(guān)鍵詞：水庫壩體防滲灌漿處理；病險水庫的治理；充填灌漿和固結(jié)灌漿；漿液濃度的變換遵循先稀后濃原則；壩基；壩體；滲漏；防滲處理；灌漿技術(shù)
1、前言
昌寧縣地處云南西南部，東南部屬瀾滄江水系，西北部屬怒江水系，縣境內(nèi)的小型水庫工程的擋水建筑物大多數(shù)為土石壩，由于建壩時透水層沒有采取有效的防滲措施，水平防滲的長度或垂直防滲的厚度不夠，壩體施工質(zhì)量差，壩內(nèi)涵管與壩結(jié)合不嚴密，壩基覆蓋層沒有很好的清理，壩頭與山體結(jié)合面和山體裂隙巖層的漏水帶未進行嚴格處理等因素，當水庫蓄水后，在水壓力作用下，水流會沿著壩身土料、壩基土體和壩端兩岸地基中的孔隙滲向下游，造成壩身、接觸、壩基或繞壩滲漏。據(jù)統(tǒng)計，到2007年底，全縣共計有小（二）型以上水庫64座，其中中型水庫3座，總座容為3633萬m3；�。ㄒ唬┬退畮�13座，總庫容為1210萬m3，�。ǘ┬退畮�49座，庫容為總1015萬m3，水庫的建設(shè)、為我縣社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用，但由于建庫的時代限制及水庫經(jīng)多年運行，其中有25座水庫產(chǎn)生了不同程度病險，占三分之一。
多年以來，國家投入了大量資金進行了病險水庫的治理。我縣先后對河西水庫、勸橋河水庫、蘭山水庫、新寨水庫、秧田洼水庫、翁堵水庫、麻地河水庫、共裕水庫8座水庫進行除險加固，取得了效好的效果，但還有17座�。ǘ┬鸵陨纤畮烊詭Р∵\行，等待治理。
經(jīng)多年實踐及經(jīng)驗，對水庫產(chǎn)生病害的原因及治理技術(shù)的探索，總結(jié)歷史的經(jīng)驗和教訓，水庫壩體防滲灌漿處理對病險水庫的產(chǎn)生及病險水庫治理的效果、資金的節(jié)約具有很重要的意義。
一、水庫產(chǎn)生病害的表現(xiàn)形式及危害
1、初期，后壩坡出現(xiàn)零散浸濕，以后浸濕面積不斷擴大，庫水的滲漏量增大，甚至形成管涌流土破壞，這種形式容易觀察到。
2、壩基及岸坡的山壩結(jié)合部位的粘土防滲墻與風化破碎的基巖截槽接觸帶因強滲透水壓力作用而產(chǎn)生潛蝕沖刷，極易形成管涌流土現(xiàn)象。這種形式極隱蔽。
3、采用壩內(nèi)埋置輸水涵管時，沿涵管外壁與壩土和基巖接觸部位容易形成集中滲漏，產(chǎn)生沖刷淘空涵管基礎(chǔ)，導致涵管斷裂破壞，部分滲漏水進入涵洞后排出。
4、岸坡山體表層風化裂隙密集帶產(chǎn)生的繞壩滲漏。水庫病害的發(fā)生發(fā)展，一方面影響水庫正常蓄水，水庫效益不能充分發(fā)揮，另一方面，還要投入大量資金進行治理，才能保證大壩安全及水庫正常運行。
二、水庫病害的治理措施
根據(jù)水庫病害的原因，結(jié)合我縣多年處理病險水庫的經(jīng)驗教訓。對比分析各種防治技術(shù)及其施工要求，采用防滲灌漿技術(shù)進行水庫的防滲除險加固處理具有施工方便、效果顯著、資金節(jié)約、時間耐久的優(yōu)點，較符合我縣縣情和技術(shù)水平。
灌漿技術(shù)在我縣已經(jīng)過八件工程的實踐。經(jīng)十多年的建后運行，效果明顯，同時總結(jié)完工工程的經(jīng)驗和教訓，為今后的病險水庫治理提供有力的科學依據(jù)。
�。ㄒ唬┓罎B帷幕灌漿的基本方法
廣義上，灌漿的類型分為帷幕灌漿，充填灌漿和固結(jié)灌漿幾種。它們在工程實踐中并沒有截然的區(qū)別，主要是根據(jù)人們希望達到的目標效果的不同而對其進行形象化的描述。如：帷幕灌漿和劈裂灌漿，主要針對壩基和壩體而言，目的是通過灌漿在壩基及壩體中形成連續(xù)的厚度較薄的防滲體，達到防滲的要求；充填灌漿則主要是針對一些體積稍大的洞穴、洞室而采取的，目的主要在于防滲和加固，也適用于壩體結(jié)構(gòu)較為疏松、因滲透破壞變形較大、出現(xiàn)管涌流土通道的情況，這也是病險水庫的重要特征之一。而固結(jié)灌漿，則主要是針對軟弱地基采取的一種加固措施，施灌面積較大，也要經(jīng)過充分的充填，目的主要是提高地基的強度，同時也起到防滲的效果，所以，固結(jié)灌漿一般采用純水泥漿灌注；而其它幾種灌漿卻可以充分利用粘土、細砂作為材料，加入適量水泥，進行混合漿灌注，造價較低。
對于以壩體滲漏，山壩結(jié)合部的接觸帶滲流沖刷變形，壩基及岸坡風化裂隙帶、第四系砂卵礫石層和殘坡積層的滲漏，以及壩中埋管引起的接觸面的滲漏沖刷變形破壞為特征的病險水庫，宜采用帷幕灌漿、劈裂灌漿和充填灌漿處理。
目前，我縣水庫的病險防滲除險加固多采混合式帷幕灌漿，即帷幕灌漿和充填灌漿共同進行，取長補短。這里主要針對壩體和壩基進行防滲加固處理進行探討。
劈裂式帷幕灌漿分為懸掛式和接地式兩種，一般采用接地式帷幕灌漿更為徹底有效。在設(shè)計和施工上應(yīng)滿足以下要求：
1、要在基巖、接觸帶和壩體內(nèi)形成連續(xù)的封閉的防滲帷幕。可根據(jù)工程的病險狀況采用雙排交錯布孔或單排布孔，孔距要小于漿液的有效擴散半徑，便于帷幕搭接，形成連續(xù)封閉的防滲帷幕目的。
2、防滲帷幕要有足夠的厚度來抵抗?jié)B透壓力擊穿破壞，防止帷幕失效。這需要保證足夠的灌漿壓力、漿液濃度和漿液的充分充填，使其擠壓密實堅固帷幕周圍的壩土，保證帷幕安全，共同發(fā)揮防滲作用。
3、要保證防滲材料有足夠的塑性。壩土段一般可用粘土漿灌注，為加快脫水及增加漿液流動性，也可加少量水泥。如壩土較為疏松、存在滲透變形等情況時，采用純泥漿工程造價較高且漿液易凝固，宜采用1：2―1：5的混合漿，防止粘土滲透流失，提高其抗?jié)B透破壞的強度。漿液形成帷幕后，還要承受滲透壓力、地震、壩土應(yīng)力調(diào)整、重力壓縮等作用，帷幕容易碎裂破壞。而采用純水泥漿灌注形成的帷幕也易于產(chǎn)生脆性破壞而失效�；鶐r段一般情況下采用純水泥漿灌注。對于基巖裂隙孔隙較為發(fā)育、耗漿量較大的，可加入適量細砂，以節(jié)約水泥用量，減少投資。壩基下部弱透水層，節(jié)理裂隙少而閉合，耗漿量小，可采用純水泥漿灌注。 �。ǘ┓罎B帷幕灌漿施工要把握的基本原則
采用灌漿技術(shù)進行病險水庫的治理是一項實踐性很強的工作。水庫病險特征有共性也有個性，由于人們對地下的情況不易準確把握，施灌時，又難以控制漿液的流向，灌漿的質(zhì)量和效果往往要假以時日才可驗證。研究其普遍規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗教訓，把握一些重要原則，可增加灌漿有效概率，降低失效及浪費的概率。
1、灌漿材料：①水泥采用32.5MPa普通硅酸巖水泥，細度通過80μm方孔篩的篩余量<5%，初凝和終凝時間須達到國家標準GB1846-77要求。②粘土塑性指數(shù)>14，粘粒含量>25%，含砂量<5%，有機質(zhì)含量<3%。
2、灌漿壓力：灌漿全壓力根據(jù)下式計算：
P=mh
P―灌漿壓力（MPa）
H―從始灌高程至試段中部的距離（m）
M―系數(shù)采用0.025
隨灌漿序次的增進，灌漿全壓力可相應(yīng)遞增10-15%。
3、漿液濃度變換：漿液濃度的變換遵循先稀后濃原則，壩土段采用1.2、1.3、1.4、1.5共四個比級。基巖段采用1.10、1.20、1.25、1.30、1.35、140、1.50共七比級。當壓力不變，單位吸漿量大于30L/min，可越級加濃；當壓力不變，單位吸漿量均勻減少，或當單位吸漿量不變，壓力均勻升高時，不改變漿液濃度。
4、空庫施工：可消除或減少庫水壓力對漿液擴散的影響，使?jié){液充分自由擴散充填，以擠壓密實堅固壩土或壩基，保證灌漿質(zhì)量。
5、上游排優(yōu)先施工：多排布孔時上游排整排或孔序孔段優(yōu)先施工，下游排在后一至二序、三至四孔段施工，便于在庫水滲透壓力作用下，上游排堵截大部分滲漏水后，下游排能充分充填，形成連續(xù)封閉的防滲帷幕。
6、多序次施工：對同一排孔采取多序次施工，便于帷幕搭接，逐漸充填加密漿液釋出水分后體積縮小留下的空隙，同時也可以減少相鄰孔段相互影響和干擾。以往多采用2-3序施工，可采用3-4序施工序次進行施工。
7、自上而下灌漿：劈裂灌漿多采用自下而上施工。優(yōu)點是漿液容易向上劈裂，形成帷幕，耗材少、省資金。缺點是：漿液容易向上擴散、劈裂，下部灌段受滲透水壓力的作用不易擴散，充填效果差，難以形成連續(xù)封閉帷幕。帷幕達不到設(shè)計深度要求，所形成的帷幕也因為厚度小、壩土不夠密實，受其它應(yīng)力作用容易擊穿破裂而破壞，時效性短；而采用自上而下灌漿則首先在上部形成相對密實封閉的“蓋”，并隨著孔深增加灌漿壓力增大，壩體厚度增厚，吸漿量增大，逐步形成上小下大的防滲帷幕墻體，最大程度的保證了下部孔段的充填防滲效果，也符合大壩的滲透壓力及滲透流量從上到下增大的規(guī)律。
8、把握劈裂時機：從工程實踐看，過早劈裂的裂縫容易引導相鄰孔和下部孔段的漿液沿劈裂縫流竄，不易充分充填擠壓密實壩土，難以形成連續(xù)封閉的防滲體系，影響灌漿效果�？蓪ψ陨隙碌牡谝�、第二灌段，尤其是第一灌段，嚴格控制灌漿壓力，采用濃漿、限壓和少灌多復原則進行處理，如果不慎劈裂，要保證待凝時間，方可進行下段施工。隨著段次增加，灌漿壓力增大，也要盡可能到終孔序次和終孔灌段才劈裂。主要通過觀察和把握灌漿壓力變化來控制。
9、少灌多復和充分充填
少灌多復原則是為了控制漿液擴散范圍，使?jié){液在規(guī)定部位或規(guī)定范圍內(nèi)形成防滲體。優(yōu)點是節(jié)約材料，降低投資；充分充填原則是，當大壩較為松散或存在管涌洞穴和基巖較為破碎時，盡可能擴大漿液的擴散范圍，使大壩充分擠壓密實，基巖大面積固結(jié)防滲。其優(yōu)點是質(zhì)量可靠，形成的防滲體抵抗各種外力破壞的強度高。
10、終灌標準：在設(shè)計壓力或稍大于設(shè)計壓力下，單位吸漿量小于0.4L/min，延續(xù)30min停灌，單位吸漿量小于1L/min，延續(xù)60min停灌。
（三）灌漿質(zhì)量檢查
可從以下幾個方面進行灌漿質(zhì)量檢查檢驗：
1、從各次序孔灌入干料量遞減情況進行分析灌漿質(zhì)量。
2、從各次序單位注入量區(qū)間頻率曲線及頻率累計曲線圖的分布規(guī)律進行分析灌漿質(zhì)量。
3、從透水率頻率曲線及頻率累計曲線圖的分布規(guī)律進行分析灌漿質(zhì)量。
4、通過檢查孔壓（注）水試驗資料成果和巖芯的漿脈充填情況進行灌漿質(zhì)量檢查。
5、從灌前灌后壩后滲漏量變化的宏觀效果進行對比檢查。
隨著鉆探的機械設(shè)備性能、鉆進工藝、技術(shù)的提高及灌漿理論的發(fā)展完善，應(yīng)用灌漿技術(shù)進行病險水庫的治理，以其經(jīng)濟、安全、高效的性能，成功的為我縣多個水庫解除了病害困擾。
三、結(jié)束語
針對土石壩的不同安全問題，應(yīng)根據(jù)實際情況，采用相應(yīng)的維修措施�，F(xiàn)今對于小型土石壩的除險加固問題主要是防滲問題，筆者根據(jù)我縣目前已實施的工程經(jīng)驗來看，灌漿技術(shù)是一項經(jīng)濟技術(shù)合理、適應(yīng)性廣泛的防滲處理手段，值得推廣應(yīng)用。但產(chǎn)生滲漏的原因是多樣的，因而防滲處理手段也不是唯一的，采取灌漿技術(shù)時，還應(yīng)根據(jù)具體的滲漏原因采取其他相應(yīng)的處理方式使之有機的結(jié)合。
