高喷灌浆在水库防渗加固中的效果检查方法

王祯凯，郑贤岭

（中国水电一局有限公司，辽宁旅顺116041）

1 水库防渗要求

随着水库的长期运行，工程存在老化、人为破坏、自然侵蚀等现象，为了水库的安全运行，需要对水库的问题及隐患进行排查、修补和加固。尤其是“大干快上”年代修的水库，由于技术不成熟和盲目抢工期，存在一些病坝、老坝，需要进行除险加固。近几年随着国家加大水利工程投资，病险水库的除险加固作为重中之重，已经进行了大面积的施工。高压喷射灌浆作为一种行之有效的防渗措施，越来越多地被采用，对其效果的检查就显得尤为重要。

要检查水库的防渗效果，首先要明确水库的防渗要求。水库的防渗作用主要有以下三点：①降低土坝坝体的浸润线，防止下游坝坡的管涌及洇湿现象，保持坝坡的稳定；②降低土坝的渗流水力坡降，保持土坝的渗流稳定；③减少水库的渗漏损失，提高水库的蓄水利用率，保护水资源。

2 检查方法

2.1 围井检查

围井检查就是在已经施工完成的高压喷射防渗墙上选择一个部位采用与施工同样的参数做一个封闭形的板墙，形成一个由高压喷射板墙围成的密闭空间，以便有效检查板墙的透水、破坏坡降等性能。围井检查是当前较为有效的方法，也是规范所推荐的检查方法。它适用于所有形式的高压喷射灌浆防渗墙，方法简单易行，被广泛采用。围井检查一般布置在地质复杂部位、严重漏浆的部位和可能存在缺陷的部位，但只能是局部的随机检查，无法检查防渗墙整体效果，具有随机抽查检查的性质。无论采用注水还是压水，检查的只有围井的渗透系数，无法反映高喷板墙的其他指标。

作为规范推荐的方法，围井检查被广泛应用于水库除险加固工程高喷灌浆的检查，江西高安上游水库就是采用的这种方案。高安上游水库属于大二型，于2000年进行除险加固，主要采用了高压喷射灌浆防渗墙。高压喷射灌浆共完成高喷2135.4 m，形成防渗板墙3416 m2。完工后布置两个检查围井，经过试验检查，其中Ⅰ号围井注水试验渗透系数k=1.27×10-8cm/s，压水试验渗透系数k=7.00×10-7cm/s；Ⅱ号围井注水试验渗透系数k=8.04×10-9cm/s，压水试验渗透系数k=2.22×10-7cm/s，均满足设计要求K=i×10-6cm/s。农七师柳沟水库除险加固工程完成高压喷射灌浆16014 m2，施工结束后共布置3个围井，经过试验检查，其中Ⅰ号围井注水试验渗透系数k=7.56×10-8cm/s，压水试验渗透系数k=6.80×10-7cm/s；Ⅱ号围井注水试验渗透系数k=6.08×10-8cm/s，压水试验渗透系数k=6.52×10-7cm/s；Ⅲ号围井注水试验渗透系数k=3.44×10-7cm/s，压水试验渗透系数k=6.83×10-7cm/s，均满足设计要求K=i×10-6cm/s。围井检查结果反映的是板墙及坝体的复合渗透系数，一般偏小，采用不同的公式对结果的影响很大。围井检查具有很大的参考价值，但不能作为唯一的指标。

2.2 钻孔抽芯检查

对于厚度较大和深度较浅的高喷墙，可以采用钻孔抽芯的检查方法，这也是规范推荐的方法。抽芯检查的目的是检查抗压强度和渗透系数及防渗墙完整性。

（1）抗压强度：对土坝塑性体而言，检查防渗墙体抗压强度意义不大，主要是检查其抗渗强度、渗透系数、塑性变形特性。

（2）渗透系数：通过对钻孔取芯取出的小试件进行渗透试验和围井试验的比较，渗透系数相差比较大，一般小试件试验的渗透系数比较小，根本无法反映板墙的整体防渗性能。

（3）防渗墙完整性：通过钻孔取样检查防渗墙的完整性。由于钻孔总有一定的倾斜度，通过两次钻孔，更增加倾斜度，加之墙体薄，钻孔深，很难取到要求部位的完整样品。同时墙体损伤后，还要进行修补。

天津尔王庄水库除险加固工程共完成高喷26000多米，形成防渗板墙40000多平方米，完工后采用取芯检查的方法，10 m以上取芯效果较好，10 m以下取芯不是很理想。大部分偏出无法反映高喷板墙的实际成墙情况，对芯样进行试验，渗透系数都较小，一般取芯样都是比较好的部分，其渗透系数参照意义不是很大。江西金溪水库完成高喷灌浆2600 m，形成防渗板墙2800 m2。板墙最深42 m，设计采用取芯检查，实际钻孔取芯最深取至26.5 m，以下没有提出板墙芯样，后来水库实际运行结果表明，当时高喷板墙的施工质量很好，原来水库渗漏点消失，渗漏量符合设计要求。按当时取芯情况，根本就无法判定高喷板墙的施工质量。总之，在水库除险加固高喷防渗墙检查中利用钻芯不是理想的方法，使用价值不大。

2.3 综合分析检查

检查防渗效果不能只局限于局部检查，要用综合分析的方法检查整体防渗加固效果，方法如下。

2.3.1 开挖检查

施工结束后，对埋深较浅的防渗墙进行开挖，直观检查防渗墙的成墙效果、搭接情况、宽度和长度。这种方法尤其适用于施工前的实验，对选择合适施工参数进行施工更有实际意义。这也是正式施工前的必须工作。

2.3.2 围井试验

为检查施工质量，可在施工帷幕上随机抽查，进行围井水文试验，检查板墙的渗透系数。作为规范推荐的检查方法，可直观放映出板墙的渗透系数。

2.3.3 测压管法

在坝体上下游布设测压管，观察对比加固前后测压管上下游水位差，据此分析防渗整体效果。

2.3.4 量水堰法

利用坝后量水堰测量加固前后的渗流量，比较加固效果，据此推算板墙的渗透系数。

2.3.5 平面流网法

利用平面流网分析水库渗流现状和加固效果。

（1）分析各坝段坝体浸润线的变化，查明坝体抗渗性能较差的坝段及加固后的效果。

（2）分析各坝段坝基渗水压力的变化，查明坝基渗漏较严重的坝段及加固效果。

2.3.6 剖面流网法

利用剖面流网，分析水库渗流现状和加固效果。

（1）分析各剖面浸润线的现状和加固后的变化与效果。

（2）分析各剖面坝基渗水压力的现状和加固后的变化与效果。

（3）分析各剖面坝基截渗对浸润线的变化与影响。

2.3.7 高密度电法

作为一种新型的电测方法，其工作原理是水泥土的阻值率和龄期存在正比关系，水泥土的电阻率值随龄期的增大呈线性增大，水泥土防渗墙所具有的高阻的特性是经过一段时期后形成的。但在水泥土防渗墙形成初期，水泥土的电阻率很低。高密度电法就是利用这种特性检查防渗墙的成墙效果。

2.3.8 反演分析法

为求得水库的全部渗漏量（包括明流与潜流），利用观测的渗流资料进行反演分析，计算总渗漏量与减少的渗漏量。

目前单一方法已很少采用，一般采用两种或两种以上的方法来综合检查高喷的成墙质量。比如乌鲁木齐奎屯车排子水库，共完成高喷7860 m，形成防渗板墙10218 m2，施工结束后就采用取芯、围井、量水堰、平面流网、剖面流网方法进行综合分析，对施工质量做了综合评价，取得了良好效果。山东泰安角峪水库完成高喷6800 m，形成防渗墙8160 m2。采用了开挖、围井、高密电法对高喷板墙进行评价。开挖检查和围井检查均满足设计要求，通过高密电法发现在0+168～0+175处存在漏水通道，及时发现了存在的缺陷。后经分析，此处漏水为基岩裂隙漏水，不能通过高喷处理，后通过设计变更，采用了帷幕灌浆的方案进行加固处理，取得了很好的效果。

上述综合分析能满足防渗加固提出的要求，不仅能检查施工防渗加固效果，也能检验设计方案的准确性。

2.4 运行分析法

水库加固后，通过实际运行，根据施工前后观测资料数据的变化分析实际加固效果。运行效果的改善是水库除险加固的最终目的，是除险加固的最终检验。与其他检查方法存在的分歧是，通过水库实际运行来检查是最有效的方法，但这种方法耗用时间长是它的缺陷，一般在存在争议的工程中采用。例如上面提到的江西金溪水库就是采用这种方法，由于孔深很深，采用取芯的方法不能取到下面的板墙，对工程质量难以下结论，后经过水库两年的实际运行，通过分析最终得出结论：高喷板墙满足设计要求。

3 结语

水库除险加固高压喷射防渗墙的效果检查是一个系统的复杂过程，不仅局限于施工结束后的检验，应贯穿于施工的整个过程。对施工过程的控制和检查是一个重要的环节，对施工结束后实际运行的观测是分析施工效果的最佳途径。唯有通过对施工中检查和施工结束后的综合分析检查，结合实际运行的前后对比，才能对高喷灌浆防渗墙的实际效果做出客观评价。■