堤坝试验 白蚁巢穴定位灌浆技术在大坝无损修复中的 应用研究 王甫钊吴斌 （湖北省随州市水利局４４１３００） 摘要：白蚁巢穴定位灌浆灭蚁堵漏法，是一项无损修复大坝内部隐患的技术。通过对 蚁巢的准确定位，在蚁巢分群孔进行带药灌浆，既可以杀灭白蚁，又可以充填白蚁洞空腔， 解决坝体出现散浸、管漏、管涌、流土等隐患，满足大坝安全的要求，是治理水库大坝白蚁 危害的一种有效方法。 关键字：大坝 灌浆灭蚁防渗 白蚁是自然生态系统的物种，分布面积和 ①该库副坝白蚁危害严重，其大坝蚁害长 活动空问广泛。在中国南方诸省危害土质堤坝 度达１４０ｍ。 较为普遍，随着水库大坝的老年化，多数水库出 ②在大坝桩号Ｏ＋１８０ｍ￣０＋２０８ｍ，高程 现不同形式的渗浸、漏水、管涌等险情，涉及白 ６５．５０ｍ ７２．４０ｍ处，长２８ｍ的滑坡段面，有 蚁隐形危害１３趋隐蔽多样化，且破坏力较以往 １２处明孔渗水，把渗水集中后测得流量为 更加严重和可怕，让人防不胜防。如何准确、快 ５２Ｉ ／ｍｉｎ，且流量随库水位的升降而增减。 捷地探测和处置因白蚁危害引起的大坝渗漏问 ③现场在滑坡断面处挖出４个蚁巢菌圃， 题，是２ｌ世纪大坝安全管理中的重要课题。 深层的蚁巢还有多处蚁洞在漏水，说明该库险 ｌ水库大坝白蚁隐患分析 情由白蚁危害所致。 案例二、广水市十里办事处扬塘小（二）型 １．１水库白蚁隐患渗漏现状。 水库蚁洞漏水险情。２００７年７月中旬，该库库 水库大坝不同于江河堤防，水库要蓄水，大 区连遭大雨袭击，洪水猛涨，于１４日下午４时 坝常年处于高水位运行。一般白蚁隐患险隋多 大坝多处出现渗漏、滑坡和塌方险情，此时库水 发生在天气异常、降大雨或暴雨时，此时水库来 暴满，溢洪道淤塞，随时有溃坝的危险。 水量猛，洪水位增涨快，险情威胁大。 险情出现后，广水市及库区办事处迅速组 案例一：随州市曾都区游河中型水库２０００ 织１００余名干部群众清除溢洪道淤障，在渗漏 年６月１日蚁患引发坝体滑坡。该库当时因库 处开挖一条临时排水沟，水库在安全流量下紧 区连续遭遇大暴雨袭击，降雨历时问短、强度 急泄洪。终于连夜奋战５０小时后，至１６日下 大，最大降雨量达１０１毫米，库水暴满。深夜时 午６时，水库隐患基本排除。据水利局工程枝 分在副坝渗漏部位、高程６９．５０ｍ处发生宽 术人员后来介绍，ｌＯ月１２日该库在大坝修复 ５ｍ、深３ｍ、长５０ｍ的滑坡，滑坡体达１５００ｍ。， 中，发现漏水洞内存在较大白蚁巢穴，并挖出白 险情严重威胁水库大坝安全。 蚁及菌圃。 险情发生后，我随抢险组迅速赶赴现场调 １．２水库蚁巢隐患存在的原因 查。 水库大坝白蚁隐患原因，主要存在三方面 ３６ 城市害虫防治 因素：一是先天不足。建库前清基不彻底，坝基 存在古墓、古坟、古树蔸等遗留物内隐藏白蚁隐 患。二是自然因素。水库虽然每年经过预防、 注浆位置是这项技术的一个关键环节，是关系 到灌浆成败的重要因素。 ２．１ 蚁巢的确定及灌浆材料。 药杀、挖巢、灌浆等等防治措施，但是，治理工作 只能局限于库区小范围内，而库区周边、旷野依 然存在较多的蚁源，时刻有侵袭坝体的可能。 它们有空中飞人的、地面蔓延的、地下侵人的。 ２。１．１ 首先要确定蚁巢部位。水库白蚁建巢 的特点一般多居上坡，多建于浸润线以上和大 坝两侧结合部。 ２．１．２灌浆洞的选择。一般选择土栖白蚁的 所以水库白蚁治理工作不是一劳永逸的，短时 分群孔为灌浆口最佳，分群孔多修筑于蚁巢上 间内难以赶尽杀绝，只能采取控制源途减少危 方，不易渍水的位置，有一条较大的孔洞直通蚁 害。三是人为影响。目前，各地在治理水库白 巢。其次要寻找离巢近的园拱形蚁路。 蚁的同时，防治人员都习惯采用单一药杀白蚁 ２．１．３找准蚁巢圆心点。在坝体注意观察有 方法比较普遍，缺乏对重大蚁巢隐患的评估，在 白蚁反复活动并多次出现的部位，寻找中心圆 坝体遗留蚁洞隐患，造成新的漏水险情。 点确定蚁巢位置。 １．３大坝白蚁巢与漏水洞的演变过程 ２．１．４灌浆材料的选择：水泥粘土浆兼有粘土 水库坝基蚁患一般属于在建库以前遗留下 浆与水泥浆的优点，并且优缺点能得到一定程 来的，随着大坝常年高水位的运行，这些蚁巢受 度的互补。（ａ）粘土颗粒比水泥颗粒细，具有特 到浸润线的影响或者水的淹没威胁，蚁群弃巢 殊的物理化学作用，水泥粘土浆流动性、稳定性 后向坝体上层安全区转移重建新蚁巢，它们经 好，析水率低，可灌性比水泥浆好，是目前防渗 过十几年或几十年更长时间的营造，在坝体内 帷幕灌浆和充填灌浆最常用的灌浆材料。（ｂ） 已构建完善的巢穴系统，形成上下蚁洞网络，构 结石强度比水泥浆低，渗透系数一般比纯水泥 成了大坝安全隐患断面。 浆要小，强度、抗渗性能比纯粘土浆要高得多。 （ｃ）弹性模量较低，能适应土体变形，而又具有 一定强度。（ｄ）性能与配方调整范围大，渗透系 数比较小且变化不大。 ２．２灌浆料的配制。 第一、要选好土料，一般以粉质壤土或粉质 卫星副巢区 ｌ蚁王、蚁再转移线路Ｉ Ｉ 主蚁路区 ｌ 粘土比较合适。第二、要掌握好硅酸盐水泥标 １．．．．一．． ． ．．．． ．．．．．。．。．．．．。．． ．．．．．＿Ｊ ｌ▲ 号的配比。第三、要根据隐患工程的要求，设计 主蚁路 臣 合理的水泥粘土浆。用这种方法制成的浆料， １支蚁路 第一★主巢区漏水 既有良好的悬浮流动性，又有较好的析水性能， １ ｌ浆液灌人坝体后易固结密实。 分支蚁路 卫星副期要 渗漏部位 ２．３灭蚁药的选择 浅土层蚁路 主蚁路 ２．３．１ 大坝灌浆选用４８ “乐斯本”灭蚁乳 ［二 卫 油，具有高效、低毒、无公害、环保型的特点，对 漏水管洞 周边环境无污染。 水库白蚁巢与漏水洞演变过程 ２．３．２药效特点：具有速效触杀、胃毒和薰蒸 ２蚁巢的定位及灌浆方法。 作用，对地下多种咀嚼式害虫防效显著。 ２．３．３该药物在阳光下易挥发，但在土壤中的 蚁巢灌浆是不开挖处理渗漏部位，通过带 残留期较长且稳定，预防白蚁期长，效果可达 药灌注泥浆来修复坝体内部空穴的技术。选择 ｌＯ年以上。 ３７ 堤坝试验 ２．３．４该灭蚁药对泥浆的性能没有影响。 ２．４灌浆措施。 液尽快密实固结。在中、小型水库大坝灌浆时， 孔口压力一般控制在０．１—０．２Ｍｐａ，使其由低 向高处依次慢灌．直至坝面浅土层蚁洞冒浆为 止。 ２．４．１ 灌浆方法。一是采用ＨＢＮＳ０／１．５型 水泥砂浆泵灌浆。该设备小巧性能好．便于操 作，一辆摩托车拖运足够，适合偏远山区水库施 工。二是选择灌浆口。一般要求选择在粘土层 能承受较大压力的地方，保证浆液的畅通。三 ２．＿１．３灌浆程序。白蚁隐患灌浆技术不同于 其它的探测灌浆方法，不需要另外钻孑Ｌ，只要找 准注浆口，使浆液由分群孔一主蚁巢一卫星副 是对接方法。当灌浆管插入蚁洞后，要用棉絮 巢一主蚁路一＋若干条支路一若干条分支路一浅 阻塞、用粘土夯实．以免浆管受压脱落阻塞蚁洞 土层一，取食路，灌满整个蚁巢系统，在杀灭白蚁 灌浆效果。四是泥浆稠度。水泥粘土浆配制， 同时，填充蚁巢空穴。 粘土掺量视工程实际情况而定，泥浆密度一般 为１．３一１．５ｇ／ｃｍ。，灌浆时先稀后稠。蚁巢穴 ３ 水库大坝灌浆应用效果及其分析 大，吸浆量大，渗透性强，要加大浆液密度，为 随州市有２７座水库采用定位灌浆灭蚁防 １．５—１．６５ｇ／ｃｍ。。并确保改用稠泥浆后．注浆 渗技术，这些水库经过多年高水位的运行和洪 顺利。 水检验，在大坝背水坡无白蚁、无渗漏、无湿润 ２．４．２灌浆压力。压力是控制灌浆质量的重 现象。该灌浆措施在杀蚁灭路、填巢堵洞方面 要因素，较大的灌浆压力可使浆液迅速扩散，压 效果明显。 人细小的毛细支管，能加快土层析水过程．使浆 ３．１ 水库防渗效果前后比较。 随州市部分水库防渗效果比较 水库名称 型号 渗漏部位 渗漏高程 渗漏流量 灌浆部位 吸浆值 灌浆干料 止漏效果 （ｍ） （Ｌ／ｍｉｎ） （Ｌ／ｍｉｎ） （ｍ０） 环潭 由 坝中下 ９０．ｏｏ ｏ．１Ｏ 外坝肩 ｌ８．７ ８．ｆ１ 停漏 游河 中 坝中下 ６９．５０ ５２．ｏｏ 坝中下 ５３ ３６．５ 停漏 旭光 小（一） 坝左侧 １２Ｏ．５Ｏ ５．ＯＯ 内坝肩 ５６．１ １１．７ 停漏 毛儿冲 小（一） 坝左脚 １９Ｏ．５Ｏ 漏洞 坝顶部 ４５ １１５．５ 停漏 泉水冲 小（二） 坝左、右 １０３．５Ｏ １８．Ｏ 外坝肩 ３６ １ｏ．８ 停漏 柿子园 小（二） 坝左侧 ７７．５Ｏ Ｏ．３ 外坝肩 ２Ｏ ｌ４．４ 停漏 赵家大堰 小（二） 坝中部 １５７．ｏｏ Ｏ．２Ｏ 内坝肩 ２４ ９ 停漏 长春 小（二） 坝中部 ２０７．４ｏ ｏ．１Ｏ 内坝肩 ２Ｏ ６ 停漏 藕挡 小（二） 坝中部 ７９．５Ｏ ｏ．３Ｏ 内坝肩 １８ ８ 停漏 徐家咀 小（二） 坝右侧 ７２．５Ｏ Ｏ．５Ｏ 内坝肩 １９ ８．１ 停漏 黑石板沟 小（二） 坝左侧 １８５．６０ ０ 外坝肩 ２２ １Ｏ．８ 停漏 猴子洼 小（二） 坝左侧 ｌ】Ｏ．３Ｏ 渗浸 内坝肩 ４０ １４．４ 无渗浸 喇叭丘 小（二） 坝中部 ６Ｏ．８０ 渗浸 外坝肩 ｌ８ ５．ｄ 无渗浸 爱河趟 ｄ，Ｃ－－ｃ） 坝中部 １５６．】Ｏ 渗浸 内坝肩 ２４ ９．２ 无渗浸 龙泉寺 小（二） 坝左侧 ９９．６Ｏ １３ 内坝肩 ３３ １５．３ 停漏 罗堰 ｄ￣（－－－｝ 坝中部 １１４．０５ ９１ 内坝肩 ３２ ２ｌ 停漏 檀树咀 小（二） 坝右侧 ９１．２ ９３ 外坝肩 ２０ ９ 停漏 ３．２水库灌浆后的解剖分析 局对吴山（大）型、环潭（中）型、旭光（小一）型、 水库堤坝灌浆的浆体强度、抗渗性能否达 泉水冲＜ｄｖ－＿２）型等７座水库实例进行了开挖验 到设计要求，必须进行实地检验。随州市水利 证。 ３８ 城市害虫防治 ３．２．１ 蚁洞灌浆状况。由主浆液直通蚁巢心 脏至卫星副巢，呈树冠状分布，浆液沿着蚁路管 现有白蚁活动。同时在主坝左侧。大坝桩号０ ＋１１（）～０＋１ ７０ｍ用其他方式施药的断面．多 的流向由密至疏．向周边延伸。而且。平行坝轴 次发现有土栖白蚁活动。据水库大坝管理员程 勇多年的跟踪观察，该库“化学士壤屏障法”既 能毒杀白蚁，又能预防白蚁且时间长，还有驱赶 作用，邻近的白蚁活动总是离而远之，至今未发 现有白蚁向施药区蔓延。 附白蚁隐患照片： 线的浆脉毛细支管多而细．浆体层本身致密呈 木纹状，且层纹较薄仅０．２～０．５ｃｒｎ．。蚁路扩 散面积最大点达３６４０ｍ。，最长点的蚁路达 １２０ｍ。 ． ３．２．２灌浆深度。随着白蚁危害范围一脉筋 通，上至堤坝顶部，下至坝脚。在迎水坡或水位 线下２米的蚁洞均能堵塞固结，无空隙现象。 ３．２．３泥浆特点。采用水泥粘土浆充填蚁巢， 浆液粘稠能快速凝结，经压实后具有较高的变 形模量，其变形稳定时间短，高围压下强度衰减 小，固结后的强度高，比纯粘土浆要高得多，提 高大坝稳定能力，增强抗裂和防渗性能。 ３．２．４泥浆与衔接强度。在水库蚁巢充填灌 浆中，采用水泥粘土浆无损修复漏洞。泥浆悬 浮在泌水时，形成的泥皮与洞壁凝固时，能够牢 固粘附洞壁，固结后无开裂现象，达到设计要 求。 ３．３水库大坝灭蚁效果应用比较。 ３．３．１一般在白蚁危害严重的水库，采用纯粘 土浆充填蚁洞，其体积收缩率大，固结时间长， 达不到灭蚁防渗效果。通过在水泥粘土浆中加 灭蚁药灌浆或在坝坡浅土层喷洒４８％“乐斯 本”灭蚁乳油，渗人土层使坝体形成“化学土壤 屏障”，能杀死坝体白蚁以及预防外来蚁源。 ３．３．２水库白蚁隐患在除险时，多数采用帷幕 灌浆或锥探灌浆法。但是，水库大坝的白蚁危 害蚁路分布虽然之多，其蚁Ｎ：ｆＬｄ＇，帷幕式或锥 探式灌浆法很难充填蚁巢穴，且工程投资成本 高，防治白蚁效率低。蚁巢定位灌浆法是一门 新科学预防大坝白蚁措施，具有预防期长，投人 成本低，减少劳动强度，降低蚁患风险。 ３．３．３“化学土壤屏障法”预防白蚁实例比较。 １９９９年７月随州市水利局水利工程白蚁防治 站，在马鞍山（中）型水库桩号０＋２１０～０＋ ３１０ｍ白蚁危害严重的部位试验，采用“４８ “乐斯本”灭蚁乳油，在坝坡浅土层喷洒和蚁洞 灌浆，施药后通过９年的白蚁普查，该断面未发 游河中型水库副坝白蚁洞漏水滑坡断面、【＿ 游河中型水库副坝滑坡断面的白蚁洞、㈢ 参考文献： ［１］王甫钊，敖仕州．试论堤坝白蚁点巢定位灌浆止 漏．中国减灾．１９９９（１）． ［２］严国璋，李俊辉．堤坝白蚁及其防治．湖北科学技 术出版社．２００１．１０． ［－３＿７李耀华，王甫钊．土坝白蚁漏洞抢护及灌浆止漏． 中国水利．２００３．５（Ｂ）． ３９