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摘要：渗流是水库大坝坝基结构常见的一种质量通病，若不仅是进行合理的加固，则会影响到水库的使用功能及质量安全。本文结合工程实例，重点围绕坝基防渗、坝体防渗及其它形式防渗这几方面探讨了病险水库除险加固方案，并提出针对性的措施，以供同行借阅。
关键词：病险水库 除险加固 防渗处理；施工技术
随着我国社会经济的快速发展，政府加大了对城乡水利基础设施建设的投资力度，特别是水库设施的建设。水库是我国防洪体系与水利基础设施的重要组成部分，担负着城市供水、发电、灌溉和防洪等综合任务，对改善城市生态环境和促进城市经济发展具有重要作用。但由于我国许多水库运行年限比较长、并且受到设计水平的局限性、防洪标准低、施工质量不高和人员管理不善等因素的影响，水库土坝坝基坝体时常会出现渗流等质量通病，这不仅会影响到水库整体性能的发挥，而且也会给水库的运行带来一定的安全隐患，影响到水库的建设质量和安全运行。因此，政府部门必须清晰认识到病险水库除险加固的重要性，采取必要的防渗处理措施，以确保水库的安全运行。
1 基本情况
由于历史原因，许多水库的规划建设是在国家经济水平不高、技术不成熟的条件下进行的，同时水库在指导思想、使用功能和质量管理过程中都存在一些问题。借此契机，克服工作任务强度大、时间紧、责任重的困难，把水库的除险加固工作摆在管理工作的首要位置，加快水利基础设施的建设。
2除险加固处理方案
据统计，我国214座水库发生的1000宗工程事故中，渗流管涌塌坑占34.2%，即约占总破坏的1/3以上。故病险水库中渗流问题的解决极其重要，若通过工程的渗流在设计控制范围内，工程任何部位的土体都不会发生渗透破坏，则为正常渗流；反之，能引起土体渗透破坏的渗流，则为异常渗流，或称之为渗漏。在土石坝运行中，允许正常渗流存在，但对异常渗流，则必须采取处理措施。引起土坝异常渗流的原因不尽相同，要达到的除险目的也不尽相同，因此，选择土石坝加固方法时，应根据工程的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工比较。合理的土石坝加固方法应该技术上可靠、经济上合理、又能满足施工及使用要求。最终通过比较分析，可采用某一种方法，也可采用两种或两种以上的方法组成综合加固方法。
2.1坝基渗漏处理
坝基渗漏问题，可根据具体情况采用增设上游铺盖、开挖土质截水槽、灌浆帷幕、防渗墙、反滤透水盖重、褥垫排水层等措施。其中防渗墙有混凝土防渗槽（机械造槽法、倒挂井法、射水造槽法）、桩柱式防渗墙（套孔冲抓法）、泥浆槽防渗墙、自凝灰浆防渗墙以及混凝土防渗墙和灌浆帷幕的组合等等。下面就某除险加固工程实例加以简要说明。
2.1.1水库可以放空，透水地基较深，漏水不严重
为了减少渗漏，可以在坝前用黏土或土工膜做上游铺盖，以增加水的渗径长度，减少水力比降，达到减少渗透流量的目的，因小型水库都有灌溉任务，除灌溉用水外不允许将水库放空，所以在除险加固中至今沒有采用这种方法。
2.1.2坝前透水地基深度不深（埋深加透水层厚小于3m）
采用明挖加填黏土或土工膜截水槽防渗比较经济，因为许多小型水库大多在20世纪70年代建设，虽不透水但地基埋深较浅，由于当时没有大型机械设备，全是人工与畜力车，再加上当时人们的技术水平与意识不够，透水地基没做防渗齿槽，下游水田相对较多的小（2）型水库，在汛前水位接近死水位，赶上干旱年份有的部分下游水田供不上水，形成插后干，水库往往靠汛期蓄到汛限水位，加上秋汛与来年的春汛达到正常水位，如果水库渗漏严重，很难保证下游水田的灌溉，甚至连灌区下游泡田的水都不够，更不用说养殖了，针对透水地基较浅，透水量较大，水库下游水田较多的小（2）型水库，可以采用防渗墙或灌浆帷幕进行基础防渗，但具备此种施工能力的施工单位有限，再加上小（2）型水库除险加固工程造价较低，施工单位一是不愿意进行投标；二是小（2）型水库施工期紧，有限的施工单位排不开工期，所以采用防渗墙或灌浆帷幕进行基础防渗的方案在技术上可行，但在实际施工中行不通；现正在进行设计的小（2）型水库采用明挖加填黏土或土工膜截水槽的坝基防渗措施，在前坝脚处根据开挖深度、土质情况确定合适的开挖边坡，开挖到弱透水层，在槽中填筑黏土或铺设土工膜用于坝基防渗，如与前坝坡治理的防渗措施连接一体更好，土工膜的渗透系数甚小，一般为10-11～10-12cm/s，这样低的透水性，若以透水量来计，则相当于50m的水头差通过厚为1mm、面积100cm2的土工薄膜的水量，约为4.321～0.432cm/天；若折合成黏性土，则等价于渗透系数为10-6cm/s时厚度为100～1000的黏土；密度（ρ）大于900kg/m3，破坏拉应力（σ）大于12MPa，断裂伸长率（ε）大于300%，弹性模量（E）在5℃大于70MPa，抗冻性（脆性温度）大于-60℃，撕裂强度大于等于40N/mm，抗渗强度在1.05MPa水压下48h不渗水，此种方法施工简单易行，防渗效果较好。
2.1.3水库透水地基深度大，渗漏量占水库全年来水量比例小，不影响水库的正常供水
根据水库病险情况，坝基渗漏处理又分为两种情况，当渗流导致坝基渗稳时，可采用排水减压井、透水料盖重的方法，具体是在坝基清基合格后，先铺设一层无纺布，逐层填碾风化料，夯实后相对密度大于0.75，并按1：3的坡度向下游倾斜，压渗体末端设置排水沟；当渗流不能导致坝基渗稳时，不进行坝基处理，只需设置简单排水沟，正在进行施工的解放水库采用此法。
2.1.4水库透水地基深度大，渗漏量占水库全年来水量大，影响水库的正常蓄水与供水
当透水地基深度大，渗漏量大时，可采用围帷灌浆、混凝土防渗墙等方法防渗，其中塑性混凝土防渗墙和易性、稳定性均好于普通混凝土，初、终凝时间较长，对输送和浇筑有利，比普通混凝土、粉煤灰混凝土、黏土混凝土防渗墙都节约水泥，因而成本可大大降低，防渗性能有保证，耐久性好；其缺点是防渗墙材料配合比试验、工艺掌握和质量控制要求很严格，凝结体的抗渗坡降有所降低，一般小于混凝土、粉煤灰混凝土、黏土混凝土防渗墙。塑性混凝土拌和物的密度一般为2～2.2g/cm3，比普通混凝土小；28天抗压强度一般在1.0～5.0MPa，抗压强度早期增长速率较低，而后期强度增长率高，水化作用可延长1年左右，强度成倍增长，初始弹性模量小于104MPa，极限应变值0.33%～0.7%，比普通混凝土大2～4倍，干缩性也大2～4倍，渗透系数10-7～10-10cm/s，变化范围较大，主要取决于配合比是否合理，塑性混凝土渗透系数随时间的增长而降低，两年后的渗透系数一般可降低到28天渗透系数的1/10～1/100。破坏坡降可以达到500以上。 2.2坝体渗漏处理
坝体渗漏问题，也根据具体情况采用上游坝坡铺设土工膜、防渗墙、开挖、灌浆帷幕、增加排水设备。其中防渗墙在墙体材料方面有钢筋混凝土、普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、自凝灰浆和回化灰浆等，在造孔机具上，有正、反循环冲击钻机、抓斗机、链斗（刮板）式挖槽机、射水成槽机、锯槽机、振动板桩、振动切槽、振动沉膜、单或多头深层搅拌机、高喷机等。
2.2.1坝体渗漏的最普遍原因是不良的施工控制，造成填筑土料质量或压实质量不合格
据不完全统计，我国96%的溃坝发生于小型水库。发生溃坝的坝型，土坝占98%以上，约占土坝总数的4%，可见土坝渗漏的危害，将风化料用作心墙填筑，通过钻探发现，心墙形成厚度0.2～0.8m不等的漏水夹层，经计算，年渗漏量约42万m3，且引起下游坝坡的渗稳。2008年对水库进行除险加固，坝体防渗结合上游坝坡翻修，新砌块石护坡，护砌厚度25cm，下设20cm卵石垫层，其下设土工膜（三布二膜），从而彻底解决了坝体渗漏问题。振动沉模防渗板墙技术，是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，边振边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕。主要用于砂、砂性土、黏性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m左右，
厚度8～25cm，最厚可达30cm。此种技术避免了在强透水沙土地层中开槽时易于塌孔，墙体达不到设计厚度和出现断墙现象，而与槽孔相通的洞穴（如植物洞穴、墓穴、废管涵等）、集中漏水通道、水平漏水层等，都可得到浆液充填。1984年建成的双杨树水库，为黏土心墙坝，土坝在桩号0+092.6～0+740段黏土心墙中高程在54.5～57.5m范围内夹有细砾（风化砂）等强透水夹层，因此当水库水位超过透水夹层高程时，此段坝后马道普遍渗水，有散浸现象，最严重段在桩号0+736m处，在坝后高程约55m处形成管状涌水，水质浑浊，直径约10cm。2003年对土坝进行振动沉模防渗，防渗墙中心在坝轴线上游1.4m处，厚度为0.12m，防渗墙由心墙顶高程62.00m至坝基黏土截水槽2m，设计参数：抗压强度R28≥3MPa，渗透系数不大于1×10-6cm/s，稠度10～12cm。设备参数：送浆流量30m3/h，灌浆压力4MPa；振锤振频1050次/min，振动力570kN。水库除险加固完成后，通过这么多年的运行，实际体会了振动沉模机理明确、工艺简单、工程质量好、工效高、造价低等顯著优点。
2.3其他形式的渗漏处理
主要是坝体与坝基或坝肩之间的不良压实与结合，或者建筑物附近不良压实及坝下埋管错位开裂，绕坝渗漏等。其中坝体与坝基之间的接触渗漏，是因为清基不合格或是没挖心墙齿槽造成的，根据实际情况，可采用上述明挖加填黏土或土工膜及塑性混凝土防渗墙的方法加以治理；坝体与坝肩之间的接触渗漏是最常见的，由于施工时对坝肩坡积物清理、坡度处理不当，极易产生渗漏而引发事故，如：某小（2）型水库，右坝肩为风化岩，岩石表面坡度较陡，20世纪70年代施工对坝肩简单处理即进行填筑，造成接触渗漏，2010年7.28洪灾时引发严重管涌最终导致右坝肩溃坝，正在进行的除险加固设计准备在右坝肩岩石上修建混凝土墙（黏土心墙中心线的位置），墙高等于校核洪水位，并将接头的心墙体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求，防止渗流破坏。
3结语
总之，病险水库除险加固中土坝渗流的处理是一项综合性的工作，这要求水利管理人员必须采取适当的截渗方式外，采用适当的排水设备，减除渗透压力，避免渗透变形或沼泽化，或降低坝体浸润线，保证工程的安全。本工程通过除险加固处理后，防洪体系等到不断的完善，水资源调控能力也得到提高，并取得了较好的经济效益。
参考文献：
[1]郑金泉.浅谈小型水库的主要几种除险加固技术[J].城市建设理论研究.2012年第22期
[2]刘少华.龙泉水库坝体渗流分析及控制研究[J].现代农业科技.2013年第02期
关键词：病险水库 除险加固 防渗处理；施工技术
随着我国社会经济的快速发展，政府加大了对城乡水利基础设施建设的投资力度，特别是水库设施的建设。水库是我国防洪体系与水利基础设施的重要组成部分，担负着城市供水、发电、灌溉和防洪等综合任务，对改善城市生态环境和促进城市经济发展具有重要作用。但由于我国许多水库运行年限比较长、并且受到设计水平的局限性、防洪标准低、施工质量不高和人员管理不善等因素的影响，水库土坝坝基坝体时常会出现渗流等质量通病，这不仅会影响到水库整体性能的发挥，而且也会给水库的运行带来一定的安全隐患，影响到水库的建设质量和安全运行。因此，政府部门必须清晰认识到病险水库除险加固的重要性，采取必要的防渗处理措施，以确保水库的安全运行。
1 基本情况
由于历史原因，许多水库的规划建设是在国家经济水平不高、技术不成熟的条件下进行的，同时水库在指导思想、使用功能和质量管理过程中都存在一些问题。借此契机，克服工作任务强度大、时间紧、责任重的困难，把水库的除险加固工作摆在管理工作的首要位置，加快水利基础设施的建设。
2除险加固处理方案
据统计，我国214座水库发生的1000宗工程事故中，渗流管涌塌坑占34.2%，即约占总破坏的1/3以上。故病险水库中渗流问题的解决极其重要，若通过工程的渗流在设计控制范围内，工程任何部位的土体都不会发生渗透破坏，则为正常渗流；反之，能引起土体渗透破坏的渗流，则为异常渗流，或称之为渗漏。在土石坝运行中，允许正常渗流存在，但对异常渗流，则必须采取处理措施。引起土坝异常渗流的原因不尽相同，要达到的除险目的也不尽相同，因此，选择土石坝加固方法时，应根据工程的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工比较。合理的土石坝加固方法应该技术上可靠、经济上合理、又能满足施工及使用要求。最终通过比较分析，可采用某一种方法，也可采用两种或两种以上的方法组成综合加固方法。
2.1坝基渗漏处理
坝基渗漏问题，可根据具体情况采用增设上游铺盖、开挖土质截水槽、灌浆帷幕、防渗墙、反滤透水盖重、褥垫排水层等措施。其中防渗墙有混凝土防渗槽（机械造槽法、倒挂井法、射水造槽法）、桩柱式防渗墙（套孔冲抓法）、泥浆槽防渗墙、自凝灰浆防渗墙以及混凝土防渗墙和灌浆帷幕的组合等等。下面就某除险加固工程实例加以简要说明。
2.1.1水库可以放空，透水地基较深，漏水不严重
为了减少渗漏，可以在坝前用黏土或土工膜做上游铺盖，以增加水的渗径长度，减少水力比降，达到减少渗透流量的目的，因小型水库都有灌溉任务，除灌溉用水外不允许将水库放空，所以在除险加固中至今沒有采用这种方法。
2.1.2坝前透水地基深度不深（埋深加透水层厚小于3m）
采用明挖加填黏土或土工膜截水槽防渗比较经济，因为许多小型水库大多在20世纪70年代建设，虽不透水但地基埋深较浅，由于当时没有大型机械设备，全是人工与畜力车，再加上当时人们的技术水平与意识不够，透水地基没做防渗齿槽，下游水田相对较多的小（2）型水库，在汛前水位接近死水位，赶上干旱年份有的部分下游水田供不上水，形成插后干，水库往往靠汛期蓄到汛限水位，加上秋汛与来年的春汛达到正常水位，如果水库渗漏严重，很难保证下游水田的灌溉，甚至连灌区下游泡田的水都不够，更不用说养殖了，针对透水地基较浅，透水量较大，水库下游水田较多的小（2）型水库，可以采用防渗墙或灌浆帷幕进行基础防渗，但具备此种施工能力的施工单位有限，再加上小（2）型水库除险加固工程造价较低，施工单位一是不愿意进行投标；二是小（2）型水库施工期紧，有限的施工单位排不开工期，所以采用防渗墙或灌浆帷幕进行基础防渗的方案在技术上可行，但在实际施工中行不通；现正在进行设计的小（2）型水库采用明挖加填黏土或土工膜截水槽的坝基防渗措施，在前坝脚处根据开挖深度、土质情况确定合适的开挖边坡，开挖到弱透水层，在槽中填筑黏土或铺设土工膜用于坝基防渗，如与前坝坡治理的防渗措施连接一体更好，土工膜的渗透系数甚小，一般为10-11～10-12cm/s，这样低的透水性，若以透水量来计，则相当于50m的水头差通过厚为1mm、面积100cm2的土工薄膜的水量，约为4.321～0.432cm/天；若折合成黏性土，则等价于渗透系数为10-6cm/s时厚度为100～1000的黏土；密度（ρ）大于900kg/m3，破坏拉应力（σ）大于12MPa，断裂伸长率（ε）大于300%，弹性模量（E）在5℃大于70MPa，抗冻性（脆性温度）大于-60℃，撕裂强度大于等于40N/mm，抗渗强度在1.05MPa水压下48h不渗水，此种方法施工简单易行，防渗效果较好。
2.1.3水库透水地基深度大，渗漏量占水库全年来水量比例小，不影响水库的正常供水
根据水库病险情况，坝基渗漏处理又分为两种情况，当渗流导致坝基渗稳时，可采用排水减压井、透水料盖重的方法，具体是在坝基清基合格后，先铺设一层无纺布，逐层填碾风化料，夯实后相对密度大于0.75，并按1：3的坡度向下游倾斜，压渗体末端设置排水沟；当渗流不能导致坝基渗稳时，不进行坝基处理，只需设置简单排水沟，正在进行施工的解放水库采用此法。
2.1.4水库透水地基深度大，渗漏量占水库全年来水量大，影响水库的正常蓄水与供水
当透水地基深度大，渗漏量大时，可采用围帷灌浆、混凝土防渗墙等方法防渗，其中塑性混凝土防渗墙和易性、稳定性均好于普通混凝土，初、终凝时间较长，对输送和浇筑有利，比普通混凝土、粉煤灰混凝土、黏土混凝土防渗墙都节约水泥，因而成本可大大降低，防渗性能有保证，耐久性好；其缺点是防渗墙材料配合比试验、工艺掌握和质量控制要求很严格，凝结体的抗渗坡降有所降低，一般小于混凝土、粉煤灰混凝土、黏土混凝土防渗墙。塑性混凝土拌和物的密度一般为2～2.2g/cm3，比普通混凝土小；28天抗压强度一般在1.0～5.0MPa，抗压强度早期增长速率较低，而后期强度增长率高，水化作用可延长1年左右，强度成倍增长，初始弹性模量小于104MPa，极限应变值0.33%～0.7%，比普通混凝土大2～4倍，干缩性也大2～4倍，渗透系数10-7～10-10cm/s，变化范围较大，主要取决于配合比是否合理，塑性混凝土渗透系数随时间的增长而降低，两年后的渗透系数一般可降低到28天渗透系数的1/10～1/100。破坏坡降可以达到500以上。 2.2坝体渗漏处理
坝体渗漏问题，也根据具体情况采用上游坝坡铺设土工膜、防渗墙、开挖、灌浆帷幕、增加排水设备。其中防渗墙在墙体材料方面有钢筋混凝土、普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、自凝灰浆和回化灰浆等，在造孔机具上，有正、反循环冲击钻机、抓斗机、链斗（刮板）式挖槽机、射水成槽机、锯槽机、振动板桩、振动切槽、振动沉膜、单或多头深层搅拌机、高喷机等。
2.2.1坝体渗漏的最普遍原因是不良的施工控制，造成填筑土料质量或压实质量不合格
据不完全统计，我国96%的溃坝发生于小型水库。发生溃坝的坝型，土坝占98%以上，约占土坝总数的4%，可见土坝渗漏的危害，将风化料用作心墙填筑，通过钻探发现，心墙形成厚度0.2～0.8m不等的漏水夹层，经计算，年渗漏量约42万m3，且引起下游坝坡的渗稳。2008年对水库进行除险加固，坝体防渗结合上游坝坡翻修，新砌块石护坡，护砌厚度25cm，下设20cm卵石垫层，其下设土工膜（三布二膜），从而彻底解决了坝体渗漏问题。振动沉模防渗板墙技术，是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，边振边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，即形成连续的防渗板墙帷幕。主要用于砂、砂性土、黏性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m左右，
厚度8～25cm，最厚可达30cm。此种技术避免了在强透水沙土地层中开槽时易于塌孔，墙体达不到设计厚度和出现断墙现象，而与槽孔相通的洞穴（如植物洞穴、墓穴、废管涵等）、集中漏水通道、水平漏水层等，都可得到浆液充填。1984年建成的双杨树水库，为黏土心墙坝，土坝在桩号0+092.6～0+740段黏土心墙中高程在54.5～57.5m范围内夹有细砾（风化砂）等强透水夹层，因此当水库水位超过透水夹层高程时，此段坝后马道普遍渗水，有散浸现象，最严重段在桩号0+736m处，在坝后高程约55m处形成管状涌水，水质浑浊，直径约10cm。2003年对土坝进行振动沉模防渗，防渗墙中心在坝轴线上游1.4m处，厚度为0.12m，防渗墙由心墙顶高程62.00m至坝基黏土截水槽2m，设计参数：抗压强度R28≥3MPa，渗透系数不大于1×10-6cm/s，稠度10～12cm。设备参数：送浆流量30m3/h，灌浆压力4MPa；振锤振频1050次/min，振动力570kN。水库除险加固完成后，通过这么多年的运行，实际体会了振动沉模机理明确、工艺简单、工程质量好、工效高、造价低等顯著优点。
2.3其他形式的渗漏处理
主要是坝体与坝基或坝肩之间的不良压实与结合，或者建筑物附近不良压实及坝下埋管错位开裂，绕坝渗漏等。其中坝体与坝基之间的接触渗漏，是因为清基不合格或是没挖心墙齿槽造成的，根据实际情况，可采用上述明挖加填黏土或土工膜及塑性混凝土防渗墙的方法加以治理；坝体与坝肩之间的接触渗漏是最常见的，由于施工时对坝肩坡积物清理、坡度处理不当，极易产生渗漏而引发事故，如：某小（2）型水库，右坝肩为风化岩，岩石表面坡度较陡，20世纪70年代施工对坝肩简单处理即进行填筑，造成接触渗漏，2010年7.28洪灾时引发严重管涌最终导致右坝肩溃坝，正在进行的除险加固设计准备在右坝肩岩石上修建混凝土墙（黏土心墙中心线的位置），墙高等于校核洪水位，并将接头的心墙体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求，防止渗流破坏。
3结语
总之，病险水库除险加固中土坝渗流的处理是一项综合性的工作，这要求水利管理人员必须采取适当的截渗方式外，采用适当的排水设备，减除渗透压力，避免渗透变形或沼泽化，或降低坝体浸润线，保证工程的安全。本工程通过除险加固处理后，防洪体系等到不断的完善，水资源调控能力也得到提高，并取得了较好的经济效益。
参考文献：
[1]郑金泉.浅谈小型水库的主要几种除险加固技术[J].城市建设理论研究.2012年第22期
[2]刘少华.龙泉水库坝体渗流分析及控制研究[J].现代农业科技.2013年第02期