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摘要：渗漏是水库大坝病险排查中普遍存在的质量通病，对水库坝体混凝土结构的可靠性及安全性有着较大的影响。本文结合实际工程案例，通过分析水库大坝渗漏产生的原因，着重探讨了大坝坝体灌浆处理的施工过程，并提出一些切实有效的处理措施，以供实践参考。
关键词：水库大坝；渗漏分析；测试方法；处理措施
随着我国城市化进程的加快，城乡水利基础设施的建设得到进一步的发展。水库作为常见的水利基础设施，担负着城乡防洪、蓄水、养殖、发电和灌溉等重要任务，在促进城乡经济发展、改善生态环境等方面发挥着重要的作用。但是，目前有部分水库大坝的使用年限较长，加上受到施工质量、环境变化和管理不善等因素的影响，水库大坝坝体时常会出现渗漏的现象，若水利人员不及时采取合理的处理措施，不仅会影响到大坝坝体结构的安全可靠性，而且也会给水库的日常运行带来严重的安全隐患，甚至造成不可换回的损失。因此，水利工作者必须重视水库大坝渗漏现象，通过采取一些切实有效的措施，最大限度避免渗漏现象的产生，从而确保水库大坝的质量安全。
1工程概况
某水库工程于2003年8月开工，2007年10月建成完工。水库蓄水后，发现右岸坝下排水沟以及左岸溢洪道出口有渗水现象。经参建方灌浆堵漏后，左岸溢洪道渗水基本消失，但右岸仍有较大渗漏。为此，业主单位组织专家召开了咨询会，并达成了以下一致意见：1）由于目前水库渗水规模、方向及通道等不明确，同时前期施工资料不详实，所以建议先对水库渗水情况进行勘察，为判断水库渗水规模、方向及通道等提供依据；2）根据勘探出的水库渗水规模、方向及通道等情况，制定切实可行的处理方案，并对水库实施渗漏处理。
2渗漏原因分析
本工程对右岸坝下进行渗水检测时，从桩号约0+316至0+503处挖设了一条探测沟，探测沟距坝下游坝脚排水沟约2m；沿坝下游坝脚顺探测沟方向，在桩号约0+066至0+289处，挖设了8个探坑；同时，沿左岸溢洪道方向，在左岸坡脚同一高程地面上，布设开挖了3个探坑。
探测结果显示，探测沟右侧侧壁有大量渗水流出，多处渗水量较大，片状、线状渗水较多，见图1。
图1探测沟渗漏情况平面图
通过观测记录和现场实际情况可以初步判定，造成渗漏的原因主要有以下几个方面：
1）右岸坝基及坝肩地质条件复杂，岩体破碎，陡倾角和顺河向裂隙发育。在这类地层中建造有效的防渗帷幕通常需要布置3排孔进行帷幕灌浆，本工程初次采用单排帷幕，后进行了补灌，在部分地段加密了孔距，部分地段增至2排孔，但实际上仍未完全达到预期的防渗标准。同时，这一部位还可能存在坝肩帷幕长度和帷幕深度不够的问题。
2）根据测压管资料分析，鉴于河床中部坝址排水棱体及探测沟多处存在渗点，桩号0+411往右防渗墙底、接缝以及防渗墙与土工膜连接处局部都存在渗漏的可能。
3）水库存在绕坝渗漏。
3渗流综合示踪测试方法
本工程为进一步勘探水库右岸探测沟渗漏水的来源，以便为灌浆封堵施工提供可靠依据，进行更加有效的封堵灌浆处理，采用了综合示踪测试方法对现场渗流情况进行交叉测试，主要内容包括：1）天然温度与盐度场探测；2）流速探测；3）连通试验；4）环境同位素测试。
目前常用的裂隙岩体渗透性测量方法主要是压水试验和抽水试验，由于该方法技术比较落后，测量到的参数往往不能满足实际工程需要，从而制约了大量数学模型的实际应用，达不到预期的效果。而同位素示踪方法在多孔介质含水层中研究了近40年，已广泛应用于水利、采矿、地下水勘察等领域，该方法的优点是便于实施，可在钻孔中获取大量的参数。
另外需说明一点，在调查水库与湖泊渗漏的状况时，人工示踪剂测定流场是一种基本的工具。水利设施渗漏修补工程主要是降低地质材料的水渗透系数。为成功进行修补，有必要测定存在于水库和下游出水点之间相连通的地下水的渗漏通道或渗漏地层，其最直接的方法就是进行示踪剂试验。
通过对水库渗流进行测试、计算与分析，得出如下结论：
1）坝后排水沟与量水堰来水主要来自于库水补给；
2）大坝渗漏区间较广，不存在较为集中的渗漏通道，从0+400到0+700桩号普遍存在渗漏，沿深度方向在防渗墙上部与土工膜连接部位、防渗墙段以及坝基部位存在深层渗漏；
3）桩号0+401至0+556段，渗漏量为80～90L/s，
此段由坝体与坝基直接补给排水沟，渗漏的层位为不同的深度，主要渗流量在防渗墙的上下沿，从坝顶向下70～80m深度位置的還存在深层渗漏，但是深层渗漏量相对较小，经初次防渗施工后此段流量减小到40L/s左右，基本封堵住了浅层渗漏；
4）坝下排水沟靠右扇形（桩号0+503）渗漏主要来源于桩号0+557至0+706段，渗漏量为50～60L/s，该段不存在集中的渗漏通道；桩号0+615至0+655段通道的渗漏量为20～30L/s，桩号0+655至0+706段渗漏量（60m深度向上）15～20L/s，桩号0+557至0+615段渗漏量为10～15L/s；
5）0+557段渗漏偏右，埋深在坝顶向下13～60m，右坝的局部夹砂层为主要渗漏层位；
6）右岸山体（桩号0+705以外）存在绕渗，渗漏在坝后排水沟内出露流量为10～20L/s，同时右坝肩还存在深层渗漏（60m深度向下），深层渗漏直接向下游补给，在排水沟中出露流量不大。
4灌浆处理施工
4.1灌浆处理原则
为保证防渗处理效果，同时降低处理费用，本次防渗处理施工的原则如下：
1）鉴于探测沟桩号0+411至0+486处及往右岸方向渗水量较大，且较为集中，故首先对该段进行防渗处理，要求从桩号0+401.2至0+575.0全部进行帷幕灌浆防渗处理（处理范围为防渗墙顶以上2m至防渗墙底向下2m）。 2）桩号0+575至0+706段，首先施工勘探孔，要求每隔4个帷幕灌浆Ⅰ序孔中，选1个作为勘探孔（勘探孔深度应达到透水率小于5Lu的要求线）。如发现两个相邻勘探孔的透水率小于5Lu，则不对这两个勘探孔之间进行帷幕灌浆防渗处理；如其透水率都大于5Lu，则按照帷幕灌浆技术要求，对两个相邻勘探孔之间进行防渗处理；如单个勘探孔透水率较大，则将两侧相邻Ⅰ序孔作为帷幕灌浆起终点，进行帷幕灌浆处理，同时结合探测结果进行有的放矢的封堵灌浆，做到不漏灌、不重灌，以较低的投入达到良好的防渗效果。
3）桩号0+706以右山体绕坝渗漏暂时不进行处理。
4.2灌浆孔布置
1）樁号0+401.2至0+515.2处，从防渗墙轴线向上游偏移1.1m作为封堵灌浆轴线。原防渗轴线上游侧已进行过封堵灌浆的，则从最上游帷幕轴线再向上游偏移0.4m作为封堵灌浆轴线。
2）孔距为1m，分三序（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）进行施工。
3）本次灌浆孔要求与原封堵灌浆孔呈梅花型布置。
4.3灌浆施工工艺
4.3.1钻孔
坝体封堵灌浆非灌段采用风钻跟管钻进，钻进至预定高程后下设Φ108mm的保护管，灌浆部分采用XY-2型钻机钻孔，覆盖层中采用膨润土黏土浆钻进，在基岩中采用清水钻进。
桩号0+401.2至0+556.2部位，灌浆深度为防渗墙墙顶部高程以上2.0m至混凝土防渗墙底部高程以下2.0m的范围，其余部位封堵灌浆施工深度原则上以5Lu防渗底线控制。
4.3.2灌浆工艺参数
灌浆材料主要有水泥、膨润土、黏土、化学灌浆材料、混凝土防水外加剂等，采用自动拌和系统、集中制浆的方式灌浆。
封堵灌浆方式：采用孔口封闭法，自上而下分段灌浆。坝体及覆盖层段要求为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔第1段长为2m，后续段长为3m，终孔段段长不大于4m；基岩段段长前2段分别为2m、3m，第3段及后续段均为5m。
封堵灌浆压力：第1、第2段灌浆压力为0.3MPa（坝体第1段则为0.5MPa），以下每增加1段灌浆压力增加0.1MPa，压力最高为1.0MPa。
浆液配合比：基岩封堵灌浆及覆盖层灌浆第1段采用三级纯水泥浆液灌注，浆液配制比例分别为1∶1、0.8∶1、0.5∶1。根据实际施工情况，覆盖层第2段及以下采用单一水固比0.5∶1的水泥黏土浆液灌注。
灌浆采用水泥黏土浆液灌注时，当耗浆量大或遇到集中渗漏通道，采用膏状浆液灌注；当膏状浆液灌注效果较差时，则考虑采用化学浆液灌注。
灌浆结束标准：纯水泥浆、普通水泥黏土（膨润土）浆液采用相同结束标准，即设计压力下注入率小于1L/min后，持续灌注30min即可结束；对于膏状浆液，在设计压力下基本不吸浆（槽内浆液液面降低无明显下降）可结束本段灌浆；当达不到设计压力时，灌注量已达到5t/m，也可结束该段灌浆。
4.3.3注意事项
根据渗流综合示踪测试结果，主要渗漏通道集中在桩号0+615至0+655段，此段渗漏占探测沟涌水总量的30%，桩号0+655至0+706段渗漏量（60m以上）约占15%，桩号0+557至0+615段渗漏量约占15%，故施工时以桩号0+615至0+655段为重点，向两侧延伸施工。
针对测试的渗漏情况，适当调整桩号0+401.2至0+556.2段Ⅲ序孔灌浆工程量。桩号0+525.2至0+556.2区域Ⅲ序孔仅施工防渗墙上部与心墙接触段（即第1段和第2段）。
5渗漏水处理效果分析
从单位注入量均值对比情况来看，随灌序的递增，灌浆区域各次序孔的单位注入量呈明显递减规律，说明随着灌浆次序的增进，地层逐渐被灌注密实，地层的渗透性、整体性得到明显改善。封堵效果主要表现在以下几个方面：
1）探测沟量水堰监测数据。开始灌浆以后，监测结果显示，坝后量水堰在同一坝前水位下渗流观测数据由原来150.6L/s减少至57.0L/s，效果显著。
2）部分渗漏点窜浆照片。渗漏点窜浆一般发生在灌注防渗墙顶部接触段或接触段以下10m左右的位置，与渗流示踪试验揭示桩号0+401.2至0+556.2段防渗墙顶部存在渗漏结论一致。
3）探测沟渗流点灌前灌后对比。另外，经测试发现，桩号0+600至0+660灌浆施工后，坝后新增观测孔16（桩号为0+640坝面靠下游侧）变为干孔，0+700左右灌浆施工后，坝后勘测孔YK-11水位下降50cm，这些都证明了灌浆施工的有效性。
6结语
总之，渗漏现象对水库大坝的质量安全有着重要的影响，甚至会引起不必要的经济损失。因此，水利人员必须分析好水库大坝渗漏现象产生的原因，结合工程实际特点，制定出合理的处理措施，以避免渗漏现象的产生。本工程通过传统的勘探手段结合渗流综合示踪法，查明了渗流分布和渗漏通道，为渗漏水处理提供直接依据。
参考文献：
[1] 吕彩梅.论病险水库渗漏的原因分析及技术处理[J].科技创业家.2013年第01期
[2] 王振水.浅谈水库渗漏的原因及处理方法[J].水利天地.2012年第12期
关键词：水库大坝；渗漏分析；测试方法；处理措施
随着我国城市化进程的加快，城乡水利基础设施的建设得到进一步的发展。水库作为常见的水利基础设施，担负着城乡防洪、蓄水、养殖、发电和灌溉等重要任务，在促进城乡经济发展、改善生态环境等方面发挥着重要的作用。但是，目前有部分水库大坝的使用年限较长，加上受到施工质量、环境变化和管理不善等因素的影响，水库大坝坝体时常会出现渗漏的现象，若水利人员不及时采取合理的处理措施，不仅会影响到大坝坝体结构的安全可靠性，而且也会给水库的日常运行带来严重的安全隐患，甚至造成不可换回的损失。因此，水利工作者必须重视水库大坝渗漏现象，通过采取一些切实有效的措施，最大限度避免渗漏现象的产生，从而确保水库大坝的质量安全。
1工程概况
某水库工程于2003年8月开工，2007年10月建成完工。水库蓄水后，发现右岸坝下排水沟以及左岸溢洪道出口有渗水现象。经参建方灌浆堵漏后，左岸溢洪道渗水基本消失，但右岸仍有较大渗漏。为此，业主单位组织专家召开了咨询会，并达成了以下一致意见：1）由于目前水库渗水规模、方向及通道等不明确，同时前期施工资料不详实，所以建议先对水库渗水情况进行勘察，为判断水库渗水规模、方向及通道等提供依据；2）根据勘探出的水库渗水规模、方向及通道等情况，制定切实可行的处理方案，并对水库实施渗漏处理。
2渗漏原因分析
本工程对右岸坝下进行渗水检测时，从桩号约0+316至0+503处挖设了一条探测沟，探测沟距坝下游坝脚排水沟约2m；沿坝下游坝脚顺探测沟方向，在桩号约0+066至0+289处，挖设了8个探坑；同时，沿左岸溢洪道方向，在左岸坡脚同一高程地面上，布设开挖了3个探坑。
探测结果显示，探测沟右侧侧壁有大量渗水流出，多处渗水量较大，片状、线状渗水较多，见图1。
图1探测沟渗漏情况平面图
通过观测记录和现场实际情况可以初步判定，造成渗漏的原因主要有以下几个方面：
1）右岸坝基及坝肩地质条件复杂，岩体破碎，陡倾角和顺河向裂隙发育。在这类地层中建造有效的防渗帷幕通常需要布置3排孔进行帷幕灌浆，本工程初次采用单排帷幕，后进行了补灌，在部分地段加密了孔距，部分地段增至2排孔，但实际上仍未完全达到预期的防渗标准。同时，这一部位还可能存在坝肩帷幕长度和帷幕深度不够的问题。
2）根据测压管资料分析，鉴于河床中部坝址排水棱体及探测沟多处存在渗点，桩号0+411往右防渗墙底、接缝以及防渗墙与土工膜连接处局部都存在渗漏的可能。
3）水库存在绕坝渗漏。
3渗流综合示踪测试方法
本工程为进一步勘探水库右岸探测沟渗漏水的来源，以便为灌浆封堵施工提供可靠依据，进行更加有效的封堵灌浆处理，采用了综合示踪测试方法对现场渗流情况进行交叉测试，主要内容包括：1）天然温度与盐度场探测；2）流速探测；3）连通试验；4）环境同位素测试。
目前常用的裂隙岩体渗透性测量方法主要是压水试验和抽水试验，由于该方法技术比较落后，测量到的参数往往不能满足实际工程需要，从而制约了大量数学模型的实际应用，达不到预期的效果。而同位素示踪方法在多孔介质含水层中研究了近40年，已广泛应用于水利、采矿、地下水勘察等领域，该方法的优点是便于实施，可在钻孔中获取大量的参数。
另外需说明一点，在调查水库与湖泊渗漏的状况时，人工示踪剂测定流场是一种基本的工具。水利设施渗漏修补工程主要是降低地质材料的水渗透系数。为成功进行修补，有必要测定存在于水库和下游出水点之间相连通的地下水的渗漏通道或渗漏地层，其最直接的方法就是进行示踪剂试验。
通过对水库渗流进行测试、计算与分析，得出如下结论：
1）坝后排水沟与量水堰来水主要来自于库水补给；
2）大坝渗漏区间较广，不存在较为集中的渗漏通道，从0+400到0+700桩号普遍存在渗漏，沿深度方向在防渗墙上部与土工膜连接部位、防渗墙段以及坝基部位存在深层渗漏；
3）桩号0+401至0+556段，渗漏量为80～90L/s，
此段由坝体与坝基直接补给排水沟，渗漏的层位为不同的深度，主要渗流量在防渗墙的上下沿，从坝顶向下70～80m深度位置的還存在深层渗漏，但是深层渗漏量相对较小，经初次防渗施工后此段流量减小到40L/s左右，基本封堵住了浅层渗漏；
4）坝下排水沟靠右扇形（桩号0+503）渗漏主要来源于桩号0+557至0+706段，渗漏量为50～60L/s，该段不存在集中的渗漏通道；桩号0+615至0+655段通道的渗漏量为20～30L/s，桩号0+655至0+706段渗漏量（60m深度向上）15～20L/s，桩号0+557至0+615段渗漏量为10～15L/s；
5）0+557段渗漏偏右，埋深在坝顶向下13～60m，右坝的局部夹砂层为主要渗漏层位；
6）右岸山体（桩号0+705以外）存在绕渗，渗漏在坝后排水沟内出露流量为10～20L/s，同时右坝肩还存在深层渗漏（60m深度向下），深层渗漏直接向下游补给，在排水沟中出露流量不大。
4灌浆处理施工
4.1灌浆处理原则
为保证防渗处理效果，同时降低处理费用，本次防渗处理施工的原则如下：
1）鉴于探测沟桩号0+411至0+486处及往右岸方向渗水量较大，且较为集中，故首先对该段进行防渗处理，要求从桩号0+401.2至0+575.0全部进行帷幕灌浆防渗处理（处理范围为防渗墙顶以上2m至防渗墙底向下2m）。 2）桩号0+575至0+706段，首先施工勘探孔，要求每隔4个帷幕灌浆Ⅰ序孔中，选1个作为勘探孔（勘探孔深度应达到透水率小于5Lu的要求线）。如发现两个相邻勘探孔的透水率小于5Lu，则不对这两个勘探孔之间进行帷幕灌浆防渗处理；如其透水率都大于5Lu，则按照帷幕灌浆技术要求，对两个相邻勘探孔之间进行防渗处理；如单个勘探孔透水率较大，则将两侧相邻Ⅰ序孔作为帷幕灌浆起终点，进行帷幕灌浆处理，同时结合探测结果进行有的放矢的封堵灌浆，做到不漏灌、不重灌，以较低的投入达到良好的防渗效果。
3）桩号0+706以右山体绕坝渗漏暂时不进行处理。
4.2灌浆孔布置
1）樁号0+401.2至0+515.2处，从防渗墙轴线向上游偏移1.1m作为封堵灌浆轴线。原防渗轴线上游侧已进行过封堵灌浆的，则从最上游帷幕轴线再向上游偏移0.4m作为封堵灌浆轴线。
2）孔距为1m，分三序（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）进行施工。
3）本次灌浆孔要求与原封堵灌浆孔呈梅花型布置。
4.3灌浆施工工艺
4.3.1钻孔
坝体封堵灌浆非灌段采用风钻跟管钻进，钻进至预定高程后下设Φ108mm的保护管，灌浆部分采用XY-2型钻机钻孔，覆盖层中采用膨润土黏土浆钻进，在基岩中采用清水钻进。
桩号0+401.2至0+556.2部位，灌浆深度为防渗墙墙顶部高程以上2.0m至混凝土防渗墙底部高程以下2.0m的范围，其余部位封堵灌浆施工深度原则上以5Lu防渗底线控制。
4.3.2灌浆工艺参数
灌浆材料主要有水泥、膨润土、黏土、化学灌浆材料、混凝土防水外加剂等，采用自动拌和系统、集中制浆的方式灌浆。
封堵灌浆方式：采用孔口封闭法，自上而下分段灌浆。坝体及覆盖层段要求为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔第1段长为2m，后续段长为3m，终孔段段长不大于4m；基岩段段长前2段分别为2m、3m，第3段及后续段均为5m。
封堵灌浆压力：第1、第2段灌浆压力为0.3MPa（坝体第1段则为0.5MPa），以下每增加1段灌浆压力增加0.1MPa，压力最高为1.0MPa。
浆液配合比：基岩封堵灌浆及覆盖层灌浆第1段采用三级纯水泥浆液灌注，浆液配制比例分别为1∶1、0.8∶1、0.5∶1。根据实际施工情况，覆盖层第2段及以下采用单一水固比0.5∶1的水泥黏土浆液灌注。
灌浆采用水泥黏土浆液灌注时，当耗浆量大或遇到集中渗漏通道，采用膏状浆液灌注；当膏状浆液灌注效果较差时，则考虑采用化学浆液灌注。
灌浆结束标准：纯水泥浆、普通水泥黏土（膨润土）浆液采用相同结束标准，即设计压力下注入率小于1L/min后，持续灌注30min即可结束；对于膏状浆液，在设计压力下基本不吸浆（槽内浆液液面降低无明显下降）可结束本段灌浆；当达不到设计压力时，灌注量已达到5t/m，也可结束该段灌浆。
4.3.3注意事项
根据渗流综合示踪测试结果，主要渗漏通道集中在桩号0+615至0+655段，此段渗漏占探测沟涌水总量的30%，桩号0+655至0+706段渗漏量（60m以上）约占15%，桩号0+557至0+615段渗漏量约占15%，故施工时以桩号0+615至0+655段为重点，向两侧延伸施工。
针对测试的渗漏情况，适当调整桩号0+401.2至0+556.2段Ⅲ序孔灌浆工程量。桩号0+525.2至0+556.2区域Ⅲ序孔仅施工防渗墙上部与心墙接触段（即第1段和第2段）。
5渗漏水处理效果分析
从单位注入量均值对比情况来看，随灌序的递增，灌浆区域各次序孔的单位注入量呈明显递减规律，说明随着灌浆次序的增进，地层逐渐被灌注密实，地层的渗透性、整体性得到明显改善。封堵效果主要表现在以下几个方面：
1）探测沟量水堰监测数据。开始灌浆以后，监测结果显示，坝后量水堰在同一坝前水位下渗流观测数据由原来150.6L/s减少至57.0L/s，效果显著。
2）部分渗漏点窜浆照片。渗漏点窜浆一般发生在灌注防渗墙顶部接触段或接触段以下10m左右的位置，与渗流示踪试验揭示桩号0+401.2至0+556.2段防渗墙顶部存在渗漏结论一致。
3）探测沟渗流点灌前灌后对比。另外，经测试发现，桩号0+600至0+660灌浆施工后，坝后新增观测孔16（桩号为0+640坝面靠下游侧）变为干孔，0+700左右灌浆施工后，坝后勘测孔YK-11水位下降50cm，这些都证明了灌浆施工的有效性。
6结语
总之，渗漏现象对水库大坝的质量安全有着重要的影响，甚至会引起不必要的经济损失。因此，水利人员必须分析好水库大坝渗漏现象产生的原因，结合工程实际特点，制定出合理的处理措施，以避免渗漏现象的产生。本工程通过传统的勘探手段结合渗流综合示踪法，查明了渗流分布和渗漏通道，为渗漏水处理提供直接依据。
参考文献：
[1] 吕彩梅.论病险水库渗漏的原因分析及技术处理[J].科技创业家.2013年第01期
[2] 王振水.浅谈水库渗漏的原因及处理方法[J].水利天地.2012年第12期