土石坝防渗加固处理
前 言
土石坝失事原因，据国际大坝委员会1974年统计，洪水漫坝占30%，漏水管涌占25%，滑坡占15%，埋管漏水占13%，上游护坡毁坏占5%，其他占7%，原因不明占5%。我国1990年统计，洪水漫坝占37.3%，漏水管涌滑坡占35.9%，管理不善占15.5%，其他（岸坡塌滑、上游垮坝影响等）占11.3%。这些资料表明，坝体、坝基漏水管涌占失事比例很大。因此，当发生漏水管涌时，及时采取防渗加固措施，以免垮坝失事，十分重要。
一、 土石坝渗漏的类型与原因
1． 坝体渗漏
原因：
（1） 筑坝土料差：如含有杂质、透水性大等；
施工时碾压不密实等；
（2） 坝身单薄导致渗径过短；
（3） 坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；
（4） 坝下原封堵涵洞漏水；
（5） 白蚁在坝体内筑巢产生危害等。
2． 坝基渗漏
（1） 清基不彻底或根本未清基，水库建成后不
久便漏水；
（2） 设计中未考虑设截水槽，或者截水槽尺寸
不符合要求，截水槽在运用中被击穿等。
3． 绕坝渗漏
（1） 两岸岩体破碎、节理发育、透水性大；
（2） 建坝时，岸坡未设截水槽，或截水槽深度
不够、碾压不密实，施工中岸坡开挖不符合要求，与岸坡结合不好等。
二、 主要处理技术
主要原则是：“截、压、排”。
1． 增设粘土斜墙、水平粘土铺盖、截水槽
对防渗体土料差、透水性大的心墙或均质土坝，尤其是小型水库的坝体渗漏，如当地有适宜做防渗体
土料的，可以采取在坝上游做粘土斜墙和水平铺盖的措施，形成一道新的防渗体，对于较薄透水层的坝基渗漏，也能结合处理（设置截水槽），这样可达到既处理坝体、坝基渗漏，又节省投资的多重目的。
2． 坝体灌浆
对当地缺乏足够的粘土料或不能放空水库的土坝坝体渗漏，适宜采用坝体灌浆的方法来处理土坝坝体渗漏。
土坝坝体灌浆主要采用充填式灌浆、高压喷射灌浆和劈裂式灌浆。一般来说，对性质和范围均比较明确的局部隐患，采用充填式灌浆方法；而对于处理范围较大、隐患部位不能完全确定的土坝坝体渗漏，如坝体出逸点过高、散浸等情况，则以采用劈裂式灌浆方法效果为好。
3． 垂直（塑性）混凝土板墙、垂直铺塑防渗 垂直（塑性）混凝土板墙：墙厚一般为30cm ，锯槽机挖槽，浇筑（塑性）混凝土，形成连续（塑性）混凝土板墙，两侧要留有足够的绕渗渗径以防绕渗。
垂直铺塑防渗：近几年来水利工程中，常采用聚氯乙烯和聚乙烯薄膜，形成以土工膜为主体的防渗体。垂直铺塑技术的关键，是在坝体上开凿成为窄而深有一定长度的连续槽段。然后将复合土工膜垂直铺入槽内，并以回填料挤紧，填料湿陷固结后，形成复合的防渗帷幕。
从目前垂直防渗技术发展看，能够建造窄槽的技术逐渐增多，如薄形抓斗、锯槽机和射水法等造槽方法。
注意：
（1） 成槽施工前，库水位应尽可能降低，防止
或减少施工中可能出现的塌壁现象，减少施工难度，以保证回填质量；
（2） 对于施工中出现的塌孔问题，采用奇偶相
间造孔；
（3） 对于白蚁而造成土坝渗漏的可采用回填毒
土防渗墙的方法，在原坝体中形成一道连续的毒土防渗墙，起到阻断横穿坝体的白蚁通道及防渗之双重目的。注意不得采用土工膜防渗。
4． 增做反滤排水棱体及砂石导渗
对由于原有排水体失效（多因反滤层设计、施工不当而淤塞失效）或根本未设排水体而造成坝体浸润线出逸点过高、渗流从坝坡逸出、坝坡面沼泽化的土坝，采取增做反滤排水棱体或者翻修原排水体（改用土工织物反滤），必要时在外坡面做砂石导渗沟（槽）的处理方法，来降低浸润线，达到稳定坝坡的目的。
5． 培坡、削坡、干砌固脚、衬砌护坡等
对由于下游坡过陡导致坝体渗径不能满足要求，而造成坝体浸润线出逸点过高的，必须对下游坡进行加厚培坡。下游坡过陡，不仅可造成坝体渗漏，也存在坝坡稳定问题。
削坡减载，减少滑动力，并及时封堵裂隙，阻止雨水继续渗入。
干砌固脚，保证滑动体稳定；衬砌护坡，保护坝体。
6． 压渗与排渗暗管
当坝基渗漏量较大时，其渗流出口易发生渗透破坏，在“上截”方案由于投资大或难以实施时，采取在坝下渗水出露地段的适当范围内做反滤压渗（采用砂石反滤盖重、沙土后戗等），并且可以在其下部加做排渗暗管（砂石料或土工复合材料）以增强排渗能力，从而有效防止发生渗透变形，保证坝基渗透稳定。
7． 加强堤坝白蚁防治
白蚁对土坝的危害主要表现为：汛期高水位下，库水将通过蚁道和巢腔而造成散浸、管涌、跌窝、滑坡等险情。处理方法是：摸清坝体白蚁的分布情况、危害程度，采取人工挖巢、药杀、灌浆等方法。
8． 提高防洪标准
加大溢洪道断面尺寸（加宽溢洪道或降低洪洪道底板高程）、加高培厚坝体，预防洪水漫坝。
三、 坝体灌浆施工技术
主要分为三种形式：常规水泥灌浆、高压喷射灌浆和劈裂灌浆技术。
灌浆施工是将具有胶凝性的或化学的浆液，按规定的浓度，借助于机械施工加常规或超高压力，通过钻孔，将其压送或掺入待加固的地层。
浆液实质是充填岩石节理、裂隙、砂卵石层的空隙，或经高压射流掺入软弱松散地层中，也可以以一定的压力对坝体造成劈裂后充填挤密土体。
1． 常规水泥灌浆
主要用于土石坝的风化或具有断层或裂隙的岩石地基或砂卵石地基防渗（帷幕）处理。
水泥灌浆一般应于工程前进行灌浆试验，由设计提出孔排距、孔深、浆液浓度、灌浆压力、灌浆结束标准以及灌浆成果检查方法和标准。
对于砂卵石地基，地质条件复杂，灌浆工艺又不十分成熟，致使远期防渗效果多有不佳，故近年来，常有被混凝土防渗墙取代之势。
2． 高喷灌浆
高压喷射灌浆板墙是由日本的高压旋喷桩发展而成的，在我国也已有20年的历史。
（1） 工艺原理：高压水和压缩空气分别由管路通
到一个喷咀，向地层喷射切开地层，水泥浆由另一管路通到另一喷咀充填切开的地层，从而使浆液与土体颗粒相掺搅成为混凝土状或水泥土状的凝结体，形成防渗墙体。
（2） 高喷分类：按喷射工艺的方式可分为旋喷、
定喷和摆喷三类。旋喷为边提升喷咀，边依钻杆为中心旋转，形成园柱体；定喷为提升喷咀，钻杆不旋转，并以一侧可两侧喷咀向一固定方向喷成板状墙体；摆喷为边拉升喷咀，钻杆边摇摆一定角度，形成哑铃状板墙体。
（3） 高喷主要机具：高压水泵（50Mpa ），泥浆
泵（排量>80L/min），空压机，搅拌机，高喷台车，高压管路，喷头等。
3． 劈裂灌浆
工艺原理：沿坝轴线钻孔灌浆，在浆液压力下，将坝体沿坝轴线劈开，同时灌入浆液，形成铅直连续的防渗墙。
浆液一般为粘土浆，也可掺加水泥、水玻璃等。 对于高坝或缺陷多的坝，在坝轴线劈裂灌浆形成后，可以再在其上游和下游钻灌第二道、第三道铅直连续浆体。
主要适用于均质坝、心墙坝。
土石坝防渗加固处理
前 言
土石坝失事原因，据国际大坝委员会1974年统计，洪水漫坝占30%，漏水管涌占25%，滑坡占15%，埋管漏水占13%，上游护坡毁坏占5%，其他占7%，原因不明占5%。我国1990年统计，洪水漫坝占37.3%，漏水管涌滑坡占35.9%，管理不善占15.5%，其他（岸坡塌滑、上游垮坝影响等）占11.3%。这些资料表明，坝体、坝基漏水管涌占失事比例很大。因此，当发生漏水管涌时，及时采取防渗加固措施，以免垮坝失事，十分重要。
一、 土石坝渗漏的类型与原因
1． 坝体渗漏
原因：
（1） 筑坝土料差：如含有杂质、透水性大等；
施工时碾压不密实等；
（2） 坝身单薄导致渗径过短；
（3） 坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；
（4） 坝下原封堵涵洞漏水；
（5） 白蚁在坝体内筑巢产生危害等。
2． 坝基渗漏
（1） 清基不彻底或根本未清基，水库建成后不
久便漏水；
（2） 设计中未考虑设截水槽，或者截水槽尺寸
不符合要求，截水槽在运用中被击穿等。
3． 绕坝渗漏
（1） 两岸岩体破碎、节理发育、透水性大；
（2） 建坝时，岸坡未设截水槽，或截水槽深度
不够、碾压不密实，施工中岸坡开挖不符合要求，与岸坡结合不好等。
二、 主要处理技术
主要原则是：“截、压、排”。
1． 增设粘土斜墙、水平粘土铺盖、截水槽
对防渗体土料差、透水性大的心墙或均质土坝，尤其是小型水库的坝体渗漏，如当地有适宜做防渗体
土料的，可以采取在坝上游做粘土斜墙和水平铺盖的措施，形成一道新的防渗体，对于较薄透水层的坝基渗漏，也能结合处理（设置截水槽），这样可达到既处理坝体、坝基渗漏，又节省投资的多重目的。
2． 坝体灌浆
对当地缺乏足够的粘土料或不能放空水库的土坝坝体渗漏，适宜采用坝体灌浆的方法来处理土坝坝体渗漏。
土坝坝体灌浆主要采用充填式灌浆、高压喷射灌浆和劈裂式灌浆。一般来说，对性质和范围均比较明确的局部隐患，采用充填式灌浆方法；而对于处理范围较大、隐患部位不能完全确定的土坝坝体渗漏，如坝体出逸点过高、散浸等情况，则以采用劈裂式灌浆方法效果为好。
3． 垂直（塑性）混凝土板墙、垂直铺塑防渗 垂直（塑性）混凝土板墙：墙厚一般为30cm ，锯槽机挖槽，浇筑（塑性）混凝土，形成连续（塑性）混凝土板墙，两侧要留有足够的绕渗渗径以防绕渗。
垂直铺塑防渗：近几年来水利工程中，常采用聚氯乙烯和聚乙烯薄膜，形成以土工膜为主体的防渗体。垂直铺塑技术的关键，是在坝体上开凿成为窄而深有一定长度的连续槽段。然后将复合土工膜垂直铺入槽内，并以回填料挤紧，填料湿陷固结后，形成复合的防渗帷幕。
从目前垂直防渗技术发展看，能够建造窄槽的技术逐渐增多，如薄形抓斗、锯槽机和射水法等造槽方法。
注意：
（1） 成槽施工前，库水位应尽可能降低，防止
或减少施工中可能出现的塌壁现象，减少施工难度，以保证回填质量；
（2） 对于施工中出现的塌孔问题，采用奇偶相
间造孔；
（3） 对于白蚁而造成土坝渗漏的可采用回填毒
土防渗墙的方法，在原坝体中形成一道连续的毒土防渗墙，起到阻断横穿坝体的白蚁通道及防渗之双重目的。注意不得采用土工膜防渗。
4． 增做反滤排水棱体及砂石导渗
对由于原有排水体失效（多因反滤层设计、施工不当而淤塞失效）或根本未设排水体而造成坝体浸润线出逸点过高、渗流从坝坡逸出、坝坡面沼泽化的土坝，采取增做反滤排水棱体或者翻修原排水体（改用土工织物反滤），必要时在外坡面做砂石导渗沟（槽）的处理方法，来降低浸润线，达到稳定坝坡的目的。
5． 培坡、削坡、干砌固脚、衬砌护坡等
对由于下游坡过陡导致坝体渗径不能满足要求，而造成坝体浸润线出逸点过高的，必须对下游坡进行加厚培坡。下游坡过陡，不仅可造成坝体渗漏，也存在坝坡稳定问题。
削坡减载，减少滑动力，并及时封堵裂隙，阻止雨水继续渗入。
干砌固脚，保证滑动体稳定；衬砌护坡，保护坝体。
6． 压渗与排渗暗管
当坝基渗漏量较大时，其渗流出口易发生渗透破坏，在“上截”方案由于投资大或难以实施时，采取在坝下渗水出露地段的适当范围内做反滤压渗（采用砂石反滤盖重、沙土后戗等），并且可以在其下部加做排渗暗管（砂石料或土工复合材料）以增强排渗能力，从而有效防止发生渗透变形，保证坝基渗透稳定。
7． 加强堤坝白蚁防治
白蚁对土坝的危害主要表现为：汛期高水位下，库水将通过蚁道和巢腔而造成散浸、管涌、跌窝、滑坡等险情。处理方法是：摸清坝体白蚁的分布情况、危害程度，采取人工挖巢、药杀、灌浆等方法。
8． 提高防洪标准
加大溢洪道断面尺寸（加宽溢洪道或降低洪洪道底板高程）、加高培厚坝体，预防洪水漫坝。
三、 坝体灌浆施工技术
主要分为三种形式：常规水泥灌浆、高压喷射灌浆和劈裂灌浆技术。
灌浆施工是将具有胶凝性的或化学的浆液，按规定的浓度，借助于机械施工加常规或超高压力，通过钻孔，将其压送或掺入待加固的地层。
浆液实质是充填岩石节理、裂隙、砂卵石层的空隙，或经高压射流掺入软弱松散地层中，也可以以一定的压力对坝体造成劈裂后充填挤密土体。
1． 常规水泥灌浆
主要用于土石坝的风化或具有断层或裂隙的岩石地基或砂卵石地基防渗（帷幕）处理。
水泥灌浆一般应于工程前进行灌浆试验，由设计提出孔排距、孔深、浆液浓度、灌浆压力、灌浆结束标准以及灌浆成果检查方法和标准。
对于砂卵石地基，地质条件复杂，灌浆工艺又不十分成熟，致使远期防渗效果多有不佳，故近年来，常有被混凝土防渗墙取代之势。
2． 高喷灌浆
高压喷射灌浆板墙是由日本的高压旋喷桩发展而成的，在我国也已有20年的历史。
（1） 工艺原理：高压水和压缩空气分别由管路通
到一个喷咀，向地层喷射切开地层，水泥浆由另一管路通到另一喷咀充填切开的地层，从而使浆液与土体颗粒相掺搅成为混凝土状或水泥土状的凝结体，形成防渗墙体。
（2） 高喷分类：按喷射工艺的方式可分为旋喷、
定喷和摆喷三类。旋喷为边提升喷咀，边依钻杆为中心旋转，形成园柱体；定喷为提升喷咀，钻杆不旋转，并以一侧可两侧喷咀向一固定方向喷成板状墙体；摆喷为边拉升喷咀，钻杆边摇摆一定角度，形成哑铃状板墙体。
（3） 高喷主要机具：高压水泵（50Mpa ），泥浆
泵（排量>80L/min），空压机，搅拌机，高喷台车，高压管路，喷头等。
3． 劈裂灌浆
工艺原理：沿坝轴线钻孔灌浆，在浆液压力下，将坝体沿坝轴线劈开，同时灌入浆液，形成铅直连续的防渗墙。
浆液一般为粘土浆，也可掺加水泥、水玻璃等。 对于高坝或缺陷多的坝，在坝轴线劈裂灌浆形成后，可以再在其上游和下游钻灌第二道、第三道铅直连续浆体。
主要适用于均质坝、心墙坝。