淺談水利工程防滲施工處理技術(shù)

付文亮，平丹艷

(江西省水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，南昌 330001)

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淺談水利工程防滲施工處理技術(shù)

付文亮，平丹艷

(江西省水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，南昌 330001)

我國(guó)的水利工程數(shù)量眾多、分布范圍廣，在抗洪、防洪、減災(zāi)以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活用水方面發(fā)揮著重要的作用。但在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，由于各種原因，出現(xiàn)了不同程度的滲漏現(xiàn)象，帶來(lái)了嚴(yán)重的事故隱患。文章分析了水利工程發(fā)生滲漏的原因，并對(duì)水利工程的各種防滲施工技術(shù)進(jìn)行全面的分析、探討。

水利工程；防滲；施工技術(shù)；灌漿；防滲墻

1 水利工程滲漏原因分析

1.1 從水利工程建設(shè)環(huán)節(jié)分析滲漏原因

首先，水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的滲漏。我國(guó)很多的水利工程都是在半個(gè)世紀(jì)前建造的，由于當(dāng)時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還比較落后，科技水平較低，水利工程的防滲設(shè)計(jì)與防滲施工技術(shù)也都比較落后，使得大多數(shù)的水利工程都出現(xiàn)不同程度的滲漏。

其次，水利工程施工環(huán)節(jié)導(dǎo)致的滲漏。施工管理水平是對(duì)工程質(zhì)量最好保障，我國(guó)的許多水利工程之所以出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，就是由于施工管理水平較低，或者在施工過(guò)程中管理不當(dāng)，致使水利工程的防滲功能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而造成的。

再次，水利工程運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的滲漏。不管是什么工程，在其長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中都不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，只有加強(qiáng)對(duì)工程的維護(hù)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理，才能避免事故的發(fā)生。在20世紀(jì)，我國(guó)的水利工程存在著“重建設(shè)，輕維護(hù)”的重大弊端，忽略了對(duì)水利工程的維護(hù)，導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響到水利工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 從水利工程的滲漏形式分析原因

1)水利工程發(fā)生點(diǎn)漏的原因。①混凝土施工不當(dāng)或者是處理不當(dāng)造成的滲漏，如施工時(shí)混凝土夾中有雜物或氣泡、施工孔沒(méi)有及時(shí)封堵或封堵不當(dāng)、使用了嚴(yán)重銹蝕的鋼筋以及二次施工破壞了原有的防水層等。②由于出現(xiàn)裂縫而產(chǎn)生的滲漏，尤其是土壩工程的墻體，經(jīng)常由于應(yīng)力等原因而出現(xiàn)裂縫，造成孔洞漏水。

2)水利工程發(fā)生線漏的原因。①變形縫的設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)造成滲漏，②施工縫的施工處理不當(dāng)造成滲漏，③混凝土質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或混凝土施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成滲漏。

3)水利工程發(fā)生面漏的原因。①混凝土的施工不規(guī)范，違規(guī)進(jìn)行帶水澆筑，從而形成了滲水面。②混凝土施工不當(dāng)造成混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而造成面漏，如混凝土攪拌不夠均勻、澆筑后養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)取＂鬯こ趟猛亮线x用不當(dāng)，致使土料的物理性能和力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)，以至于發(fā)生大面積的漏水，通常在土壩的下游比較容易出現(xiàn)大面積的漏水事故。

2 水利工程防滲施工技術(shù)

2.1 水利工程灌漿防滲施工技術(shù)

目前，水利工程防滲的施工技術(shù)之一就是灌漿防滲施工技術(shù)。灌漿防滲施工技術(shù)是在壓力作用下，把可凝固的混凝土漿液通過(guò)鉆好的灌漿孔注入到灌漿部位，如巖土的孔隙、建筑物的縫隙等部位，漿液在凝固后跟原灌漿部位結(jié)合成為一體，并大大改善其物理性能，從而達(dá)到防滲漏的作用。

灌漿防滲施工技術(shù)的主要特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、適用范圍廣，通常應(yīng)在質(zhì)量要求比較高且施工難度比較大的水利工程中對(duì)壩基和石壩進(jìn)行防滲處理[1]。

灌漿防滲施工技術(shù)主要包括高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)、帷幕灌漿防滲施工技術(shù)和劈裂灌漿防滲施工技術(shù)3種。

2.1.1 高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)

高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)是借助于壓縮機(jī)的壓縮空氣，使?jié){液在灌漿時(shí)形成高速噴射的狀態(tài)，把灌漿部位的土層結(jié)構(gòu)破壞掉并混雜進(jìn)土壤的顆粒結(jié)構(gòu)中，最終凝結(jié)成壁狀的耐水固結(jié)體，達(dá)到防滲的效果。高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)按噴射方式可分為擺噴、旋噴、定噴3種施工方式。

高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工設(shè)備較簡(jiǎn)單、施工效率較高、施工成本低、防滲效果較好、適用范圍較廣。但也存在著施工設(shè)備數(shù)量較多、對(duì)施工土質(zhì)要求較高、施工控制不易、容易出現(xiàn)漏噴等缺點(diǎn)。

2.1.2 帷幕灌漿防滲施工技術(shù)

帷幕灌漿防滲施工技術(shù)是通過(guò)對(duì)水利工程閘壩的砂礫石地基或巖石地基進(jìn)行灌漿，建造成帷幕工程來(lái)進(jìn)行防滲漏的施工技術(shù)。施工時(shí)，為了減少或阻止地基地下水的滲透，帷幕的頂部必須連接壩體或混凝土閘的底板，而底部則必須深入一定深度的不透水巖層。

帷幕灌漿防滲施工技術(shù)主要用于水利工程中地基的防滲施工，如基巖、砂卵石層地基、砂礫石層地基等，也可用于土層、圍堰填筑體以及有缺陷的混凝土地基的防滲施工。

2.1.3 劈裂灌漿防滲施工技術(shù)

劈裂灌漿防滲施工技術(shù)主要是用于水利工程壩體的防滲。施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)以壩體的應(yīng)力分布情況作為依據(jù)，沿著壩體的軸向進(jìn)行劈裂并灌注進(jìn)適量的漿液，在漿體跟壩體緊密完整地凝結(jié)為一體后，就形成了一層防滲層來(lái)堵塞住大壩內(nèi)部的裂縫或漏洞。

劈裂灌漿施工既要保證防滲功能，又要做到經(jīng)濟(jì)適用，因此，應(yīng)當(dāng)從水利工程的具體情況出發(fā)，科學(xué)合理地選擇施工方式：對(duì)于局部滲漏的大壩，只需在出現(xiàn)裂縫的地方進(jìn)行劈裂灌漿施工就能夠達(dá)到要求；當(dāng)大壩滲漏嚴(yán)重、出現(xiàn)多處裂縫時(shí)，則要分別對(duì)每個(gè)裂縫進(jìn)行劈裂灌漿施工，以形成多重防滲層，提高防滲的效果；當(dāng)壩體由于質(zhì)量差而出現(xiàn)貫通的橫裂縫時(shí)，必須進(jìn)行全線的劈裂灌漿施工。

2.2 水利工程防滲墻施工技術(shù)

防滲墻施工技術(shù)是除灌漿施工技術(shù)外的另外一種防滲施工技術(shù)，其特點(diǎn)是成本低、耐久性好且滲透系數(shù)小。比較常用的防滲墻施工技術(shù)主要有沖擊成槽法、抓斗成槽法、鋸槽法、射水法、鏈斗法、多頭深層攪拌法6種[2]。

2.2.1 沖擊成槽法防滲墻施工技術(shù)

沖擊成槽法防滲墻施工技術(shù)在施工時(shí)，首先是使用沖擊鉆在土壩上進(jìn)行沖擊造孔，然后再往孔內(nèi)注入泥漿，鉆渣則通過(guò)正向循環(huán)或反向循環(huán)排到孔的外面，接著按照順序把相鄰的所有孔連接起來(lái)形成一個(gè)槽段，最后再通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土的澆筑。每個(gè)槽段的水下混凝土墻的澆筑都分3步：①先澆筑第一段混凝土墻；②進(jìn)行第三段混凝土墻的澆筑；③澆筑位于第一段和第三段混凝土墻之間的第二段混凝土墻，使這三段混凝土墻最終連接起來(lái)成為一段墻。當(dāng)澆筑完成壩體上的所有槽段后，就形成了連續(xù)的混凝土防滲墻。

沖擊成槽法防滲墻施工技術(shù)能夠適應(yīng)各種土質(zhì)的地層，特點(diǎn)是施工設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量比較可靠，缺點(diǎn)是施工的效率較低[3]。

2.2.2 抓斗成槽法防滲墻施工技術(shù)

抓斗成槽法防滲墻施工技術(shù)使用液壓抓斗機(jī)進(jìn)行挖槽，并把土帶出地面，通過(guò)這樣的反復(fù)挖掘形成一個(gè)槽段，當(dāng)這樣的槽段在長(zhǎng)、寬、深方面都符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，為了使槽壁保持穩(wěn)定，要把一定濃度的泥漿注滿槽段，接著再通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土的澆筑，從而形成混凝土板墻。每槽的混凝土板墻都分三段，施工時(shí)要先澆筑第一段，接著澆筑第3段，最后再澆筑位于第一段和第三段之間的第二段，使這三段板墻最終連接成為一段整體的板墻。當(dāng)所有槽段施工完成后就形成了連續(xù)的混凝土防滲墻。

抓斗成槽法防滲墻施工技術(shù)能夠獲得較快的施工速度和較高的施工效率，主要適用于砂礫層、土層和強(qiáng)風(fēng)化巖層表面等。抓斗成槽法防滲墻施工技術(shù)不能用于巖層的防滲墻施工，在砂層中使用時(shí)也要把槽內(nèi)水位的降幅控制在200mm以內(nèi)，以避免槽底出現(xiàn)沉渣現(xiàn)象。保持槽內(nèi)水位穩(wěn)定的最好辦法是控制好鋼筋混凝土導(dǎo)墻的形狀，即把導(dǎo)墻上部的內(nèi)側(cè)做成梯形而下部則做成矩形。

2.2.3 鋸槽法防滲墻施工技術(shù)

鋸槽法防滲墻施工技術(shù)在施工時(shí)，鋸槽機(jī)通過(guò)一定的傾角做上下往復(fù)的切割運(yùn)動(dòng)并不斷前移開(kāi)槽，前移速度要根據(jù)土層的實(shí)際情況，在0.8-1.5m/h的范圍內(nèi)合理選擇，切割的土體由排渣系統(tǒng)排到槽外去，同時(shí)要采進(jìn)行泥漿護(hù)壁，最后再用塑性混凝土澆筑形成防滲墻。

包裝設(shè)計(jì)缺乏個(gè)性化。隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)深受西方包裝設(shè)計(jì)文化的影響，設(shè)計(jì)獨(dú)立思想缺失，包裝缺乏個(gè)性化。尤其是在食品塑料包裝這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的一些設(shè)計(jì)師一味推崇西方設(shè)計(jì)流派、設(shè)計(jì)大師，講究包裝設(shè)計(jì)的外觀而漠視個(gè)性化的風(fēng)格，嚴(yán)重制約著個(gè)性化包裝的創(chuàng)新。

鋸槽法防滲墻施工技術(shù)的特點(diǎn)是施工效率高，防滲墻體連續(xù)且質(zhì)量高，成墻深度較深、可達(dá)40m。一般適用于黏土、砂土及卵石粒徑不超過(guò)10cm的砂礫石地層。

2.2.4 射水法防滲墻施工技術(shù)

射水法防滲墻施工使用的設(shè)備包括造孔機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、混凝土澆筑機(jī)3種。施工時(shí)先由造孔機(jī)射出高速的水流對(duì)土層進(jìn)行切割，并通過(guò)上下運(yùn)動(dòng)對(duì)孔壁進(jìn)行修整，同時(shí)采用泥漿護(hù)壁；在槽孔形成后，再進(jìn)行水下混凝土或塑性混凝土的澆筑，形成防滲墻。

射水法防滲墻的成墻厚度較薄，一般在22-45cm之間，最深的成墻深度為30m，成墻的垂直度最高可達(dá)1/300，常用于黏土、砂土和粒徑在10cm以內(nèi)的砂礫石地層的防滲墻施工。

2.2.5 鏈斗法防滲墻施工技術(shù)

鏈斗法防滲墻施工使用的開(kāi)槽機(jī)是鏈斗式的，施工時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏈斗進(jìn)行取土操作，同時(shí)把排樁下放到防滲墻的成墻深度，然后挖槽機(jī)不斷前移進(jìn)行挖槽并進(jìn)行泥漿護(hù)壁，最后再進(jìn)行混凝土澆筑形成防滲墻。通常適用于黏土和砂土地層，也可用于含量在30%以內(nèi)且粒徑比槽的厚度小的砂礫石地層。

2.2.6 多頭深層攪拌法防滲墻施工技術(shù)

多頭深層攪拌法防滲墻施工的設(shè)備是多頭深層攪拌機(jī)，通過(guò)一次性的多頭同時(shí)鉆進(jìn)，并把水泥漿噴入土層再進(jìn)行攪拌，水泥漿在跟墻體充分混合就形成了防滲墻。多頭深層攪拌防滲墻施工技術(shù)的成墻深度最大是22m，施工簡(jiǎn)單、方便，成本較低，防滲效果較好，防滲質(zhì)量較為可靠，而且不會(huì)造成泥漿污染，主要用在黏土、砂土和粒徑在5mm以內(nèi)的較細(xì)砂礫層中。

3 具體案例分析

某水利工程主要目的為防洪、兼顧農(nóng)田灌溉、調(diào) 水、人蓄飲水的綜合性水利樞紐工程，該水庫(kù)正常的 蓄水位2073.4m，死庫(kù)容86.5萬(wàn)m3，通過(guò)相關(guān)的計(jì)算可知，該防洪限制水位2072.1m，而設(shè)計(jì)的洪水位2073.37m，校核洪水為2078.15m，總的庫(kù)容量為218m3。

防滲墻的厚度應(yīng)根據(jù)建筑物基底防滲板樁的防滲性能需求來(lái)確定，同時(shí)也要確定好滲透系數(shù)，并且進(jìn)行論證，使其具有可行性。 總的來(lái)說(shuō)，本工程中的防滲墻的有效厚度可以 根據(jù)這樣的公式來(lái)計(jì)算：

(H1-H2)/H"ΔH

(1)

式中：H1為截水墻的迎水面設(shè)計(jì)水位；H2為截水墻的下游水位；H為防滲墻有效厚度；△H為根據(jù)土體允許滲透坡降而來(lái)的截水墻滲透比降。 之后，便可以根據(jù)這個(gè)計(jì)算公式所得結(jié)果進(jìn)行塑性混凝土的澆筑，其墻體的寬度約為0.2-0.3m為宜。

4 結(jié) 論

綜上所述，水利工程中的防滲施工技術(shù)是多種多樣的，只有在充分了解這些施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇，才能更好地解決水利工程的防滲處理問(wèn)題，使它們能夠更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展服務(wù)。

[1]代萍昌.淺析水利工程中的防滲處理灌漿施工技術(shù)[J].地球，2013(02):44-47.

[2]王海富.水利工程防滲施工技術(shù)分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012(18):66-68.

1007-7596(2017)05-0141-03

2017-04-18

付文亮(1986-)，男，江西樟樹(shù)人，助理工程師；平丹艷(1988-)，女，江西撫州人，助理工程師。

TV543

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