学文网【摘要】水库是水利产业的重要措施，随着人们对用电需求的增加，水利工程建设也在迅猛的发展。水库大坝作为水利工程中的核心部位，我国已兴建了各类水库。因为水库修建时间较长、技术条件等因素所限制，现在大部分水库带病工作，事故较多，其中最突出的就是开裂和渗漏，给水库管理单位带来了较大的困扰，对人民生产和国民经济产生了一定影响。在众多水库事故中，因为大坝渗漏造成的事故占比例较多。本文就这几年的工程实践结合该问题谈谈具体的原因及防治措施，希望对病险水库的加固起到借鉴作用。
【关键词】水利工程大坝 渗漏防止
中***分类号：TV文献标识码： A
【引言】
由于历史条件及技术、经验不足等原因，很多水库工程存在着不同程度的质量和防洪标准问题，使水库事故不断增加，给国家和人民生命财产造成了重大损失。为了提高水利工程大坝的结构安全，通常会选用钢筋混凝土大坝。但是由于体量大，如果施工过程和保养控制不到位，也很容易出现开裂。土坝存在问题，除防洪标准偏低外，主要是工程质量问题，具体表现在渗漏、滑坡和裂缝。概括起来，是一个防渗加固问题，一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填防渗、倒挂井防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和岩溶帷幕灌浆防渗等。水平防渗有人工粘土铺盖和利用天然铺盖等，并结合下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。大坝渗水是一个系统的工作，在材料控制、施工过程把控和后期的维护保养各方面都需要注意。
本文从基层土体处理、基层裂缝的填塞、混凝土结构的抗渗等各方面分别进行介绍，全方位的剖析大坝的防渗问题。
一、大坝渗漏表现形式
大坝病险问题主要是各种原因引起的渗漏问题，常表现在以下方面：
1、大坝建成蓄水后，由于选取土料物理力学指标不当，致使浸润线常高于设计的浸润线水位，导致渗流从坝的下游坡面溢出，使下游坡失稳。
2、坝基和坝身产生危害性渗透变形，导致坝基或坝身淘空破坏。水利工程大坝体量非常大，对于基础承载力有较高的要求。很多基岩在水下较深的位置，由于长期水流冲刷和腐蚀，在基岩中会形成大量的裂缝和空隙。如果不对其进行处理，在高压的水压力作用下，水库内的水仍然会从这些孔隙中渗出。
根据这种情况，通常我们选用高压止水帷幕：把一定配合比的具有流动性和胶粘性的浆体，注入到基岩中，通过流动浆体来封堵基岩内部的裂缝，形成整体来提高基岩承载力和抗渗性能。
3、坝体覆盖层的抗渗，水库大坝基础完成后要采取回填的形式对基础进行保护。后期在水位升高的时候，回填的泥土会与水形成融合物，对坝体基础造成一定的腐蚀作用。
因此我们通常选用高压喷射防渗墙：利用高压设备将水泥浆体注入到坝基覆盖层，使水泥浆与地下泥土进行混合，形成防渗墙，对坝体基础进行有效的防护。
4、地质条件差，往往认为土坝对基础要求不高，因而忽视工程与水文地质条件及其基础的防渗处理，造成基础漏水。
二、水库大坝结构主体发生渗漏的原因
现今的水利工程需要囤积的水位都非常高，一般的坝体结构根本无法承载强大的水压。因此通常会选用钢筋混凝土结构作为坝体。因此坝体结构是一种超大体积的混凝土结构，其发生渗漏的原因如下：
1、水化热过大，导致内外温差大
大体积混凝土由于其体量大，混凝土厚实。水泥在混凝土凝结的过程中会产生大量的水化热，这些热量被包裹在混凝土结构的内部，无法迅速的散失。一方面使得内部的水分在高温作用下快速蒸发，另一方面极度上升的温度使得混凝土与外部环境温差越来越大。在此两种影响的交叉作用下，混凝土结构表面就会产生温度裂缝。
2、混凝土的收缩
混凝土中含有大量的水，水泥水化的过程中会产生高温，同时混凝土的凝结需要大量的水分来反应。所以在凝结过程中会有大量水分散失，如果外部没有及时进行浇水养护，混凝土结构就会在散失大量水分后而发生收缩，产生裂缝。
3、外界气温变化
在很多地区，温差很大。特别是在冬季，外部温度变化很大，有点甚至可以达到零下几十度。而混凝土结构在水化热的作用下，内部温度在不断上升，与外部环境形成强大的反差。当这种温差超过了结构所能承受的极限值，就会发生裂缝。
4、心墙、斜墙裂缝漏水
土坝防渗体开裂较常见，尤其是发生在近年来较普遍的薄心墙土坝中。由于心、斜墙与坝体其他部分的填筑土料不同，因变形模量的差异使变形不一致，导致心、斜墙开裂。在裂缝处产生集中渗漏，渗透水以很大的水力坡降冲刷心、斜墙裂缝，因管涌作用把防渗体土料带至下游坝体，使心、斜墙丧失防渗作用。
5、坝体因扩建加高，新老防渗体衔接处理不当漏水
坝体因多次扩建，新老防渗体的衔接处理往往不严，造成隐患。特别是心墙坝加高时，对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位抬高以后，其防渗体承受的水力梯度明显加大，增加了被击穿的危险，有的将心墙改做斜墙，但因库内死水排干困难，使基础处理不严，造成漏水隐患。
6、浸润线抬高使下游坝坡失稳
已建的均质土坝中，常存在浸润线比设计计算的有所抬高，致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的，因碾压使坝体形成许多水平层面，导致水平向渗透系数大于垂直向渗透系数，产生各向异性渗流场的结果。
7、土坝滑坡与处理
土坝滑坡或沉陷往往是因为填筑的土料差，设计抗剪指标选用不当，坝坡设计不合理以及渗漏等原因造成的。
三、坝体结构防止渗漏的措施
（一）垂直防渗
垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况，以封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情，可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。垂直防渗在工程实际中应用较多我们着重介绍一下混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗的原理和施工办法。
1、混凝土防渗墙
使用专用钻机机具，在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁，并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。这种防渗墙可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件，墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度，在施工中只要严格控制施工质量，是可以达到彻底截断渗透水流的。
2、高压喷射灌浆防渗
按设计布孔，利用钻机钻孔，将喷射管置于孔内（内含水管、水泥管和风管），由喷射出高压射流冲切破坏土体，同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌，喷嘴上提，浆液凝固，在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体，起到防渗作用。
3、劈裂灌浆防渗
在土坝中采取劈裂灌浆，使用一定压力，将坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝互压，最后形成10～50cm厚的连续泥墙，可以起到防渗目的。同时泥浆使坝体湿化，增加坝体的密实度。劈裂灌浆防渗不仅起到防渗作用，也加固了坝体，可以就地取材，施工简便，投资省、工效高。
（二）水平防渗
水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种，可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行，不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工，可以满足渗透稳定，但渗透量较大，坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时，必须结合下游排水减压设施。
（三）其它具体防渗措施
1、选择低水化热的水泥。根据水库大坝所处的环境、地下土质情况、水质特性等，选择对应合适的水泥，防治坝体收到腐蚀或产生较大的水化热，引起开裂和渗漏
2、做好混凝土配合比的测算。在进行大体量混凝土的搅拌之前，一定要进行配合比的实验，对其各方面性能进行测试，特别是塌落度、温度应力等，符合设计要求后再进行大体量的生产。特别是坝体体积非常大，抗渗要求高，对于粗细骨料的配比一定要严格控制。
3、根据工程条件的不同，选择加入不同的外加剂。如减水剂，它可以减少混凝土生产过程中需要的水量，同时节省一部分水泥的需求量；这样一方面水量少了、反应凝结过程中丧失的水分比例就减小，另一方面，水泥少了之后水化热也会变小。所以混凝土的收缩和内外部温度就可以控制在一定范围内，裂缝就能有效的减少。
4、控制好混凝土的塌落度，塌落度可以反应出水泥的和易性。塌落度大则说明和易性越高，那么反应凝结的速度就快，温度变化自然就会快，当温度变化率超过设计极限时，混凝土表面就会发生裂缝。
5、采用抗渗混凝土：在混凝土搅拌过程中，加入适当抗渗剂来提供混凝土结构的抗渗性能。如加入杜拉纤维等可以提高内部骨料与水泥之间的粘结，对抗渗要求有较大的好处。
6、降低混凝土的入模温度。
（1）在混凝土从搅拌站出来运输的过程中，应尽量节省时间，防止在运输过程中已发生了足够的反应，而使混凝土浇筑前达到较高的温度。因此在运输过程中就应该采取遮阳等保护措施。
（2）浇筑混凝土的时候，应尽量避开高温时间段，特别是夏季中午阶段温度非常高，混凝土的入模温度也随之变高，对裂缝产生不利。因此在夏季的时候可以采取温度较低的水来进行砼搅拌
7、加强施工中的温度控制
（1）在浇筑混凝土的时候，应根据现场情况采取分段、分层浇筑。这样可以让混凝土有充分的反应和散热的时间，热量有效散失之后，就不会集聚在内部，可以有效减少裂缝的产生。
（2）夏季施工的时候，可以在混凝土中加入一些冰块，来降低整体的温度。
（3）施工完成后，要及时进行洒水养护，以保证混凝土凝结过程中需要的水分，防止开裂。同时通过洒水的方式，可以有效降低混凝土表面的温度，避免温度过高而发生裂缝。
8、加强温度监测工作
混凝土内外表面的温差不应超过25度，表面温度与外部环境温度温差不应该超过20度，每天的温度变化不应该超过20度。根据这几个规范值，加强混凝土温度的监测工作，如果发现超过这些值，一定要马上调整养护方案，将温度变化控制在规范值内。具体要求如下：
（1）混凝土入模前的监测：包括在运输过程中温度变化、达到现场后混凝土的现有温度值及温度变化率。根据实际需要，对混凝土进行温度控制和降温后，达到设计要求值再进行混凝土的浇筑。
（2）浇筑的时候，要时时的观测凝结过程中温度的变化，当超过设计规范值的时候，一定要马上调整浇筑方案，采取分段分层的浇筑方式，有必要的时候要暂停浇筑，使热量能得到充分的散失和水分的补给后再继续浇筑。
（3）完成后，在养护的过程中，要及时监测混凝土内外表面的温差值、表面与空气中的温差至、温度变化率等指标，超过范围后，要及时调整养护方案。
四、施工要求
总结以上各项控制措施，在具体施工时应严格遵守以下的原则：
（一）必须对坝基进行详细的水文地质调查
在决定防渗措施之前，要考虑各方面的因素，其中最重要的是坝址的工程和水文地质条件，要对河床冲积层进行详细的勘探和试验，以了解河床覆盖层的总厚度，有无相对不透水层，厚度及其连续性，砂砾石层平面与空间分布、级配、渗透系数、允许渗透坡降；土层的成层性，是否是不透水层与透水砂砾石层相互间层；查明铺盖土料的料源、级配、最大干容重、最优含水量、渗透系数、允许渗透坡降等，来确定有效而经济的防渗措施。
（二）垂直防渗处理可以比较彻底的解决土坝渗漏问题
垂直防渗加固措施，在实际工程中的应用都取得了显著的防渗和加密效果。水平防渗结合下游排水减压导渗，虽然可以做到坝基渗透稳定，但仍有一定的渗漏水量损失。在处理时，是采用垂直防渗，还是采用水平防渗与排水相结合，应按技术可靠、经济合理的原则，根据防渗条件和要求，结合当地具体情况，通过方案比较，慎重研究确定。
五、结语
目前，我国的许多大中型水库病情险情非常严重。在这些水库中90%以上是土石坝，这些坝因各种原因形成渗透现象的较为普遍，有些渗透影响了坝身的整体性，危及大坝安全，应引起我们足够的重视。水利工程大坝是百年大计的工程。在施工前就应该设计好的方案，对基地基础进行良好的处理，在施工过程中做好各个工序、材料选择、施工工艺的控制，加强后期养护和管理，才能保证其长久有效使用。
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