摘要：昌宁县病险水库较多，其间分布有众多的小型水库工程，大多数水库工程的挡水建筑物是建于上世纪五十至七十年代的土石坝，受当时经济技术条件制约及该地区地质条件的影响，许多水库都存在不同程度的渗漏问题，本文作者根据自己的工作经验，总结产生水库渗漏问题的原因，并介绍灌浆技术在水库的防渗处理中应用实践。
关键词：水库坝体防渗灌浆处理；病险水库的治理；充填灌浆和固结灌浆；浆液浓度的变换遵循先稀后浓原则；坝基；坝体；渗漏；防渗处理；灌浆技术
1、前言
昌宁县地处云南西南部，东南部属澜沧江水系，西北部属怒江水系，县境内的小型水库工程的挡水建筑物大多数为土石坝，由于建坝时透水层没有采取有效的防渗措施，水平防渗的长度或垂直防渗的厚度不够，坝体施工质量差，坝内涵管与坝结合不严密，坝基覆盖层没有很好的清理，坝头与山体结合面和山体裂隙岩层的漏水带未进行严格处理等因素，当水库蓄水后，在水压力作用下，水流会沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游，造成坝身、接触、坝基或绕坝渗漏。据统计，到2007年底，全县共计有小（二）型以上水库64座，其中中型水库3座，总座容为3633万m3；小（一）型水库13座，总库容为1210万m3，小（二）型水库49座，库容为总1015万m3，水库的建设、为我县社会经济发展发挥了巨大的作用，但由于建库的时代限制及水库经多年运行，其中有25座水库产生了不同程度病险，占三分之一。
多年以来，国家投入了大量资金进行了病险水库的治理。我县先后对河西水库、劝桥河水库、兰山水库、新寨水库、秧田洼水库、翁堵水库、麻地河水库、共裕水库8座水库进行除险加固，取得了效好的效果，但还有17座小（二）型以上水库仍带病运行，等待治理。
经多年实践及经验，对水库产生病害的原因及治理技术的探索，总结历史的经验和教训，水库坝体防渗灌浆处理对病险水库的产生及病险水库治理的效果、资金的节约具有很重要的意义。
一、水库产生病害的表现形式及危害
1、初期，后坝坡出现零散浸湿，以后浸湿面积不断扩大，库水的渗漏量增大，甚至形成管涌流土破坏，这种形式容易观察到。
2、坝基及岸坡的山坝结合部位的粘土防渗墙与风化破碎的基岩截槽接触带因强渗透水压力作用而产生潜蚀冲刷，极易形成管涌流土现象。这种形式极隐蔽。
3、采用坝内埋置输水涵管时，沿涵管外壁与坝土和基岩接触部位容易形成集中渗漏，产生冲刷淘空涵管基础，导致涵管断裂破坏，部分渗漏水进入涵洞后排出。
4、岸坡山体表层风化裂隙密集带产生的绕坝渗漏。水库病害的发生发展，一方面影响水库正常蓄水，水库效益不能充分发挥，另一方面，还要投入大量资金进行治理，才能保证大坝安全及水库正常运行。
二、水库病害的治理措施
根据水库病害的原因，结合我县多年处理病险水库的经验教训。对比分析各种防治技术及其施工要求，采用防渗灌浆技术进行水库的防渗除险加固处理具有施工方便、效果显著、资金节约、时间耐久的优点，较符合我县县情和技术水平。
灌浆技术在我县已经过八件工程的实践。经十多年的建后运行，效果明显，同时总结完工工程的经验和教训，为今后的病险水库治理提供有力的科学依据。
（一）防渗帷幕灌浆的基本方法
广义上，灌浆的类型分为帷幕灌浆，充填灌浆和固结灌浆几种。它们在工程实践中并没有截然的区别，主要是根据人们希望达到的目标效果的不同而对其进行形象化的描述。如：帷幕灌浆和劈裂灌浆，主要针对坝基和坝体而言，目的是通过灌浆在坝基及坝体中形成连续的厚度较薄的防渗体，达到防渗的要求；充填灌浆则主要是针对一些体积稍大的洞穴、洞室而采取的，目的主要在于防渗和加固，也适用于坝体结构较为疏松、因渗透破坏变形较大、出现管涌流土通道的情况，这也是病险水库的重要特征之一。而固结灌浆，则主要是针对软弱地基采取的一种加固措施，施灌面积较大，也要经过充分的充填，目的主要是提高地基的强度，同时也起到防渗的效果，所以，固结灌浆一般采用纯水泥浆灌注；而其它几种灌浆却可以充分利用粘土、细砂作为材料，加入适量水泥，进行混合浆灌注，造价较低。
对于以坝体渗漏，山坝结合部的接触带渗流冲刷变形，坝基及岸坡风化裂隙带、第四系砂卵砾石层和残坡积层的渗漏，以及坝中埋管引起的接触面的渗漏冲刷变形破坏为特征的病险水库，宜采用帷幕灌浆、劈裂灌浆和充填灌浆处理。
目前，我县水库的病险防渗除险加固多采混合式帷幕灌浆，即帷幕灌浆和充填灌浆共同进行，取长补短。这里主要针对坝体和坝基进行防渗加固处理进行探讨。
劈裂式帷幕灌浆分为悬挂式和接地式两种，一般采用接地式帷幕灌浆更为彻底有效。在设计和施工上应满足以下要求：
1、要在基岩、接触带和坝体内形成连续的封闭的防渗帷幕。可根据工程的病险状况采用双排交错布孔或单排布孔，孔距要小于浆液的有效扩散半径，便于帷幕搭接，形成连续封闭的防渗帷幕目的。
2、防渗帷幕要有足够的厚度来抵抗渗透压力击穿破坏，防止帷幕失效。这需要保证足够的灌浆压力、浆液浓度和浆液的充分充填，使其挤压密实坚固帷幕周围的坝土，保证帷幕安全，共同发挥防渗作用。
3、要保证防渗材料有足够的塑性。坝土段一般可用粘土浆灌注，为加快脱水及增加浆液流动性，也可加少量水泥。如坝土较为疏松、存在渗透变形等情况时，采用纯泥浆工程造价较高且浆液易凝固，宜采用1：2―1：5的混合浆，防止粘土渗透流失，提高其抗渗透破坏的强度。浆液形成帷幕后，还要承受渗透压力、地震、坝土应力调整、重力压缩等作用，帷幕容易碎裂破坏。而采用纯水泥浆灌注形成的帷幕也易于产生脆性破坏而失效。基岩段一般情况下采用纯水泥浆灌注。对于基岩裂隙孔隙较为发育、耗浆量较大的，可加入适量细砂，以节约水泥用量，减少投资。坝基下部弱透水层，节理裂隙少而闭合，耗浆量小，可采用纯水泥浆灌注。 （二）防渗帷幕灌浆施工要把握的基本原则
采用灌浆技术进行病险水库的治理是一项实践性很强的工作。水库病险特征有共性也有个性，由于人们对地下的情况不易准确把握，施灌时，又难以控制浆液的流向，灌浆的质量和效果往往要假以时日才可验证。研究其普遍规律，总结经验教训，把握一些重要原则，可增加灌浆有效概率，降低失效及浪费的概率。
1、灌浆材料：①水泥采用32.5MPa普通硅酸岩水泥，细度通过80μm方孔筛的筛余量<5%，初凝和终凝时间须达到国家标准GB1846-77要求。②粘土塑性指数>14，粘粒含量>25%，含砂量<5%，有机质含量<3%。
2、灌浆压力：灌浆全压力根据下式计算：
P=mh
P―灌浆压力（MPa）
H―从始灌高程至试段中部的距离（m）
M―系数采用0.025
随灌浆序次的增进，灌浆全压力可相应递增10-15%。
3、浆液浓度变换：浆液浓度的变换遵循先稀后浓原则，坝土段采用1.2、1.3、1.4、1.5共四个比级。基岩段采用1.10、1.20、1.25、1.30、1.35、140、1.50共七比级。当压力不变，单位吸浆量大于30L/min，可越级加浓；当压力不变，单位吸浆量均匀减少，或当单位吸浆量不变，压力均匀升高时，不改变浆液浓度。
4、空库施工：可消除或减少库水压力对浆液扩散的影响，使浆液充分自由扩散充填，以挤压密实坚固坝土或坝基，保证灌浆质量。
5、上游排优先施工：多排布孔时上游排整排或孔序孔段优先施工，下游排在后一至二序、三至四孔段施工，便于在库水渗透压力作用下，上游排堵截大部分渗漏水后，下游排能充分充填，形成连续封闭的防渗帷幕。
6、多序次施工：对同一排孔采取多序次施工，便于帷幕搭接，逐渐充填加密浆液释出水分后体积缩小留下的空隙，同时也可以减少相邻孔段相互影响和干扰。以往多采用2-3序施工，可采用3-4序施工序次进行施工。
7、自上而下灌浆：劈裂灌浆多采用自下而上施工。优点是浆液容易向上劈裂，形成帷幕，耗材少、省资金。缺点是：浆液容易向上扩散、劈裂，下部灌段受渗透水压力的作用不易扩散，充填效果差，难以形成连续封闭帷幕。帷幕达不到设计深度要求，所形成的帷幕也因为厚度小、坝土不够密实，受其它应力作用容易击穿破裂而破坏，时效性短；而采用自上而下灌浆则首先在上部形成相对密实封闭的“盖”，并随着孔深增加灌浆压力增大，坝体厚度增厚，吸浆量增大，逐步形成上小下大的防渗帷幕墙体，最大程度的保证了下部孔段的充填防渗效果，也符合大坝的渗透压力及渗透流量从上到下增大的规律。
8、把握劈裂时机：从工程实践看，过早劈裂的裂缝容易引导相邻孔和下部孔段的浆液沿劈裂缝流窜，不易充分充填挤压密实坝土，难以形成连续封闭的防渗体系，影响灌浆效果。可对自上而下的第一、第二灌段，尤其是第一灌段，严格控制灌浆压力，采用浓浆、限压和少灌多复原则进行处理，如果不慎劈裂，要保证待凝时间，方可进行下段施工。随着段次增加，灌浆压力增大，也要尽可能到终孔序次和终孔灌段才劈裂。主要通过观察和把握灌浆压力变化来控制。
9、少灌多复和充分充填
少灌多复原则是为了控制浆液扩散范围，使浆液在规定部位或规定范围内形成防渗体。优点是节约材料，降低投资；充分充填原则是，当大坝较为松散或存在管涌洞穴和基岩较为破碎时，尽可能扩大浆液的扩散范围，使大坝充分挤压密实，基岩大面积固结防渗。其优点是质量可靠，形成的防渗体抵抗各种外力破坏的强度高。
10、终灌标准：在设计压力或稍大于设计压力下，单位吸浆量小于0.4L/min，延续30min停灌，单位吸浆量小于1L/min，延续60min停灌。
（三）灌浆质量检查
可从以下几个方面进行灌浆质量检查检验：
1、从各次序孔灌入干料量递减情况进行分析灌浆质量。
2、从各次序单位注入量区间频率曲线及频率累计曲线图的分布规律进行分析灌浆质量。
3、从透水率频率曲线及频率累计曲线图的分布规律进行分析灌浆质量。
4、通过检查孔压（注）水试验资料成果和岩芯的浆脉充填情况进行灌浆质量检查。
5、从灌前灌后坝后渗漏量变化的宏观效果进行对比检查。
随着钻探的机械设备性能、钻进工艺、技术的提高及灌浆理论的发展完善，应用灌浆技术进行病险水库的治理，以其经济、安全、高效的性能，成功的为我县多个水库解除了病害困扰。
三、结束语
针对土石坝的不同安全问题，应根据实际情况，采用相应的维修措施。现今对于小型土石坝的除险加固问题主要是防渗问题，笔者根据我县目前已实施的工程经验来看，灌浆技术是一项经济技术合理、适应性广泛的防渗处理手段，值得推广应用。但产生渗漏的原因是多样的，因而防渗处理手段也不是唯一的，采取灌浆技术时，还应根据具体的渗漏原因采取其他相应的处理方式使之有机的结合。
