土工材料在水库除险加固的应用
周大国
摘要：土工材料在水库除险加固中能够发挥较好效果，本文在探究土工材料在水库除险加固中的几种常用方法的基础上，研究证明了采用土工膜技术对于小型水库进行除险加固是可行的方案。
关键词：土工材料；水库除险；加固；应用
一、 土工材料的定义及分类
土工材料泛指运用于各类岩土工程中的各种土工合成材料，多是高分子聚合物类产品。早期产品主要是透水的有纺及无纺土工织物，后来又生产出不透水的土工膜。随着工程技术实践发展，制造要求和工艺不断提高，出现了很多新产品。现土工材料一词普遍运用，一些地方习惯称之土工织物。按材料不同可分：土工布、土工膜、土工格栅、排水板，复合土工膜，土工网，土工格室，膨润土防水毯等大类。
二、水库的概况
我们以某县一个小（二）型水库为研究对象进行具体分析。该水库已建成运行35年，水库集雨面积为3.6平方公里，平常水位假设高程200米左右、相应库容88万m3左右，大坝顶部高程212米，坝长221米，坝顶宽3米左右，前坡坡比1:2.5、后坡坡比1:2，泄洪洞的底高为212米、宽度2米、最初设计最大下泄流量为16.5m3/s，灌溉总面积1375亩。由于兴建时设计条件和施工能力不够，外加其他客观原因，水库质量相对较差。现堤身渗漏严重，反滤体偏低，坝前坡冲刷严重，且坝后坡常出现“牛皮涨”问题。经分析确认坝体渗漏严重，需要对这一水库进行防渗等作业处理，尽快修复坝体。
三、防渗处理技术的实施方案
据相关研究，常规多采用防渗补强方法，针对整体坝体进行除险加固，具体实施方案分析比较如下：
（一）高压喷射灌浆的方法和效果
高压喷射灌浆是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至涂层的预定的位置，再以高压设备使浆液成为20～40MPa左右的高压流，让其从喷嘴中喷出来用其冲击破坏土体，土层土粒自然剥落，部分土粒与浆液搅拌混合，并且按照一定浆土比例和质量规则排列。常见高压喷射注浆法主要有：单管法、二重管法和三重管法，可根据具体要求与土质条件灵活运用。这种技术上世纪80年代从日本引进后，工艺和技术水平有很大提高。该技术成孔率高且施工速度相对较快，整个工程造价不是很高，但施工中产生的废物较多，环境污染也很大。
（二）劈裂灌浆技术
劈裂灌浆是上世纪70年代开始运用的土坝灌浆技术。可用来堵塞漏洞、裂缝以及进行切断软弱层处理，达到坝体防渗目的。劈裂灌浆布孔要按槽段在各不同部位逐个布孔设计，如坝体普遍碾压出现问题时，可进行2排或3排布孔设计，特别在弯曲段及岸坡段，要适当缩小孔距，按具体情况进行布孔，灵活采用灌浆方法。最后要进行详细计算和现场试验确定是否采用孔底注浆全孔灌注或者是分序灌注。此技术最好用于坝高在50米范围内的均质坝以及宽心墙坝，好处是可以就地取材，工程造价较低，施工设备也很简便，但施工质量有时难以保证，防渗效果往往达不到理想效果。
（三）浆砌石的面层加批挡的方案
目前用M7.5浆砌石的表面加批挡来防渗的方法应用也很普遍，这一技术虽然对坝坡的保护和稳定有很好的作用，但会使土坝特性不稳定，并产生一些局部沉陷，还很可能出现裂缝，有时反而会降低防渗效果。一般情况下在用M7.5浆砌石的表面加批挡防渗时还需加上一定的灌浆防渗技术，相互结合效果较好。
（四）新型的土工膜防渗技术
土工膜防渗技术是一种较新的防渗技术，因为采用了土工膜防渗中的膜较为为柔性的特点，能更好地适应坝体沉陷，以及各种变形，因为这种膜的不透水性能，是坝体防渗较为理想的技术。在水库的坡比为1:2的情况下，用来做边坡自身的稳定是一种最好的选择。
经比较研究，根据水库具体位置和特点来选择适当方案，本水库位于相对边远的山区县城，材料运输不方便，还要保证耕地灌溉和人畜用水，因此需要在一定工期内完成施工以及时恢复水库运行。经研究决定采用土工膜来进行防渗处理。
四、工程方案的实施
整治坝前坡以及采用复合土工实施防渗施工：
1、 裁剪复合土工膜：按照技术要求进行复合土工膜裁剪，当前主要由生产厂家在厂内剪裁并做好相关拼接。
2、清基以及削坡处理：按照工程施工需要进行清理工作，清理堤坡上的草皮、树根以及石尖等杂物，尽量的做到坡面平整。
3、用粗砂进行垫层：坡面清理和平整后，就可以垫一层粗砂。
4、进行复合土工膜敷设：首先是从坝顶至坡脚，并沿垂直于坝轴线方向按照方案规定逐步缓慢滚放铺设；不平整地方要进行人工抻平找正。尽量的做到使其与粗砂垫层完全吻合平整，没有凸起褶；坡面转变的地方，要灵活处理最好在现场实际进行放样剪裁。
5、进行复合土工膜拼接：焊接前最好用空腔来检查其焊接质量。焊前一定要清除砂子及泥土等脏物，保证膜面干净，还要在拼缝部位下垫适合长度的长木板，以保证焊机在平整的基面行走，确保焊接质量。
6、进行复合土工膜的锚固处理：确定复合土工膜上端的锚固长度为18cm，这样在混凝土齿墙墙基的锚固部位锚定6mm×50mm的氯丁橡胶条带垫片，确定混凝土厚度为20cm。进行一系列其他数值确定，处理完成下端锚固于堤基的工作时，将垂直防渗的混凝土的截水墙置于顶外侧上。等到铺设复合土工膜时，逐步进行复合土工膜下端阳锚固在这一垂直平面（这一锚固方法与上端的锚固方法相同）。
7、完成保护层铺设任务：在复合土工膜的顶层平坦的铺设20cm厚砂砾上进行垫层，平拍实之后铺设上预先准别的12cm厚的混凝土预制板，这样顺利完工。
五、结语
这一小水库进行除险加固施工后，经过近两年多运行，一切情况相对良好，坝后的坝体再没有出现渗漏现象，也没有牛皮涨，后坡也未发现过湿润现象，这一工程证明采用土工膜技术对于小型水库进行除险加固是科学可行的。
参考文献：
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（作者单位：重庆市巫溪县水务局 邮编：405800）
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