水庫大壩滲漏是水利工程較為常見的問題,類型眾多,狀態(tài)多樣,成因復(fù)雜,后果嚴(yán)重,必須高度重視,切實(shí)加強(qiáng)防治。本文分析了大壩滲漏原因,介紹了相應(yīng)的防治措施。
[關(guān)鍵詞]水庫大壩滲漏原因?qū)Σ?/strong>
小型水庫是以農(nóng)田灌溉為主,兼顧城鎮(zhèn)供水、養(yǎng)殖為一體的綜合性效益的水利工程。壩體作為水庫運(yùn)行和防洪抗汛的主要水工建筑,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使用后,必然會(huì)存在防滲體風(fēng)化、壩身滲漏的現(xiàn)象,不但直接降低了蓄水功能和效益,也給工程帶來隱患,對(duì)水庫壩身的整體性產(chǎn)生影響[1]。因此,本文分析、研究了水庫壩體滲漏的狀況和原因,提出準(zhǔn)確的防治措施,有效杜絕水壩滲漏,對(duì)提高水庫建設(shè)質(zhì)量,更好地為農(nóng)業(yè)服務(wù),意義重大[2]。
1大壩滲漏的常見類型和狀況
大壩滲漏的表現(xiàn)相當(dāng)多,而且狀態(tài)復(fù)雜,它的主要危害有:如其滲漏量較大,將使水庫效益顯著降低,使某些巖土或斷裂帶充填物產(chǎn)生滲透變形,治理難度也較大,是水電建設(shè)和使用中的突出問題。
1.1大壩滲漏的常見類型
從土石料透水性質(zhì)和滲透破壞發(fā)生的機(jī)理看,大壩在水流滲透和外力的作用下,會(huì)使壩體的土石料受到?jīng)_擊,土石料的顆;蝾w粒成分、顆粒結(jié)構(gòu)等,發(fā)生相對(duì)移動(dòng),此現(xiàn)象稱之為大壩滲漏,也稱滲透破壞。滲透水流作用下的壩體土石料抗剪切強(qiáng)度降低,壩基發(fā)生不均勻沉降、局部沉降和沖剪破壞,即為形變破壞。破壞形式根據(jù)形成原因分為孔隙性滲漏、裂隙性滲漏、管道式滲漏等幾種形式[3]。
1.1.1孔隙性滲漏:水流透過土石料孔隙間隙產(chǎn)生的滲漏,一般是孔隙均勻流態(tài),滲流量的大小主要取決于土石料的顆粒級(jí)配及其滲透系數(shù)。例如黃土、各種粒徑的砂層及礫石等。
1.1.2裂隙性滲漏:水流透過土石料中節(jié)理、裂隙產(chǎn)生的滲漏。當(dāng)節(jié)理、裂隙錯(cuò)綜復(fù)雜時(shí),裂隙性滲流近似均勻流態(tài);當(dāng)節(jié)理、裂隙發(fā)育不規(guī)則時(shí),裂隙性滲流呈非均勻流態(tài)。裂隙性滲漏量的大小取決于節(jié)理、裂隙的發(fā)育程度[4]。
1.1.3管道式滲漏:水流透過可溶巖中的溶洞產(chǎn)生的滲漏,管道式滲漏流量的大小取決于地下溶洞的規(guī)模。例如喀斯特地貌區(qū)的水庫,水流透過各種規(guī)模的溶洞發(fā)生滲漏。
這三種類型的滲漏在壩基中可以在不同部位同時(shí)出現(xiàn),也可以獨(dú)立出現(xiàn)[5]。
1.2大壩滲漏及其后果
水庫蓄水運(yùn)行以后,開始持續(xù)受到滲流、破壞、沖刷、凍融等作用,還有可能受到非正常頻率洪水和地震的破壞作用,建筑結(jié)構(gòu)逐漸老化,壩體承受水壓力、風(fēng)浪壓力等巨大荷載作用的能力不斷下降,因而必須及時(shí)通過安全鑒定評(píng)價(jià)分析,準(zhǔn)確掌握壩身應(yīng)力變化規(guī)律,找出危及大壩安全的主要原因,并加固補(bǔ)救,以保證大壩的安全運(yùn)行。如果水庫壩身的安全隱患得不到及時(shí)鑒定和安全加固,則會(huì)影響水電站發(fā)揮其設(shè)計(jì)功能的,并且可能會(huì)造成潰壩危險(xiǎn),給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來極大的災(zāi)難,威脅國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè),以及生態(tài)環(huán)境和社會(huì)穩(wěn)定[6]。
2大壩滲漏形成原因
根據(jù)大壩滲漏發(fā)生的部位不同,分為壩體滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏三種情況,各種滲漏的原因分析如下。
2.1壩體滲漏主要原因
大壩在加高培厚過程中,壩體通過很多次規(guī)模的擴(kuò)建,新、舊壩體連接的位置處置不好,筑壩土石料質(zhì)量差,土石料水性大、回填土中塊石及雜物過多,引發(fā)壩體滲漏隱患。如果大壩提高蓄水水位,壩體的防滲體將承擔(dān)更大的水壓力,進(jìn)而導(dǎo)致防滲墻失去其用途,存在潰壩的危險(xiǎn)[7]。
2.2壩基滲漏主要原因
壩基滲漏通常是由于土石壩的地基強(qiáng)度不高所造成,因此基礎(chǔ)與壩身防滲體的銜接程度,關(guān)系到大壩的運(yùn)行安全。例如有些水庫地基基礎(chǔ)覆蓋層很厚,或其地基為透水巖石帶,如:未膠結(jié)或膠結(jié)不好的砂礫石層,巖漿巖,玄武巖、還有巖溶透水帶等。由于水庫建設(shè)過程中對(duì)地質(zhì)情況未予探明,或探明后未按施工規(guī)范進(jìn)行加固處理,在水庫后期運(yùn)行多年后,安全隱患慢慢顯現(xiàn),造成壩基滲漏嚴(yán)重[8]。
2.3繞壩滲漏主要原因
繞壩滲漏又稱壩肩滲漏,是指水庫蓄水后,由于上下游水頭差,使庫水沿壩兩岸巖石的孔隙、裂隙、溶洞、斷層等向壩下游的滲漏。產(chǎn)生的主要原因是:由于壩端岸坡地質(zhì)條件差,如土石壩兩側(cè)岸坡下有透水的砂礫層;開挖或者風(fēng)浪侵蝕岸坡后,破壞了上游岸坡的鋪蓋防滲體;壩端與岸坡銜接處的防滲體處理措施不當(dāng),如防滲體暴露,反而加劇了繞壩滲漏;有時(shí)施工未根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,造成質(zhì)量缺陷,形成滲漏通道[9]。
3大壩滲漏的防治措施
3.1灌漿帷幕
通過鉆孔向地下灌注可凝結(jié)的漿液,堵塞巖體裂隙(滲漏通道),形成可以阻水的防滲帷幕。灌漿分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿,用于防止裂隙性巖溶滲漏具有顯著的效果。對(duì)規(guī)模不大的巖石裂隙滲漏也有較好的效果。一般在壩肩位置設(shè)有接觸灌漿,以防止繞壩滲漏。接觸灌漿布置在壩前,以及壩后的壩基處,提高地基承載力。壩基灌漿要貫穿深層巖石基礎(chǔ),這是防止壩基滲漏比較徹底的辦法。灌漿的灌漿壓力、鉆孔孔距、鉆孔排距、鉆孔排數(shù)等,根據(jù)壅水高度、建筑物特點(diǎn)、巖溶發(fā)育特點(diǎn)和灌漿試驗(yàn)結(jié)果確定[10]。
3.2防滲墻
當(dāng)壩基下透水層厚度不大時(shí),常用防滲墻防滲,這是一種比較簡(jiǎn)單、可靠的防滲措施。防滲墻根據(jù)材質(zhì)分為粘土墻、混凝土墻和大口徑鉆孔成墻等形式。粘土防滲墻多用于土壩壩基,將透水層截?cái)嗯c壩身心墻或斜墻相連接,要求防滲墻厚度滿足設(shè)計(jì)要求,具備反濾措施,以保護(hù)防滲墻不致產(chǎn)生管涌和流土;炷练罎B墻多用于巖石壩基的透水帶,如溶蝕帶、岸坡風(fēng)化帶等[11]。
3.3鋪蓋
在大壩壩基的上游,以鋼筋混凝土板做成鋪蓋,覆蓋壩底漏水區(qū),以防止?jié)B漏。鋪蓋防滲主要適用于壩底的孔隙性、裂隙性滲漏。水庫庫底大面積滲漏,常用粘土介質(zhì)鋪蓋;對(duì)于水庫岸坡地段的局部滲漏,常用鋼筋混凝土鋪蓋。為防止壩基、壩端滲漏而設(shè)置的防滲鋪蓋,最好使壩體與上游的防滲覆蓋相銜接,將繞過鋪蓋的比降和流量控制在允許范圍以內(nèi)。
3.4隔離與導(dǎo)排
隔離就是在水庫岸基巖石上修筑隔水圍堰。對(duì)于滲漏范圍不大的集中區(qū),修筑圍堰可以減少水量滲漏。導(dǎo)排則是將建筑物基礎(chǔ)下及其周圍壓力水區(qū)域通過反濾設(shè)施,如減壓井、導(dǎo)管及排水溝(廊道)等將壓力水引導(dǎo)至建筑物范圍以外,以降低水壓力。減壓井或其他排水設(shè)施一般在壩后的防滲帷幕和后面的兩岸山坡[12]。
3.5堵洞
查找集中漏水的洞口,用填充材料堵塞,是防止巖石裂隙滲漏的有效方法。對(duì)裸露在外的基巖中的漏水洞,只要清除其風(fēng)化松軟的腐質(zhì),然后用混凝土、水泥漿液封堵,即可獲得良好效果。對(duì)于深層巖溶河段,由于基巖中滲流通道埋藏于覆蓋層之下,要消除覆蓋層,應(yīng)找到基巖中滲流通道的入口,加以封堵。如果覆蓋層太厚,徹底開挖清除掉有一定困難,也應(yīng)盡可能深挖清除。清除其中的腐質(zhì)物質(zhì),然后加以封堵。[13]
4結(jié)語
水庫大壩如何治理滲漏問題,一直是水利水電工作者長(zhǎng)期關(guān)注的重要的工作,任務(wù)艱巨,難度大。必須仔細(xì)分析滲漏原因,高度重視,采取相對(duì)應(yīng)的防治措施,有效解決大壩滲漏問題,以使水庫發(fā)揮最大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。