防滲技術在水利工程施工中的有效應用研究

【摘要】本文結合工作經驗及相關規范、標準，通過分析水利工程滲漏的原因，提出較實用的防滲施工技術。

【關鍵詞】水利工程；防滲技術；應用

人類的生產生活都離不開水資源，水利工程通過控制和調配自然界的地表水和地下水，達到除害興利的目的。水利工程除了要具有一定的穩定性、抗震性和耐久性外，抗滲性是其最基本的要求。在工程建設過程中，當發現滲漏隱患時應及時采取相應的防滲處理措施防止滲漏的發生；在工程運行過程中，當發現滲漏現象時更應及時采取防滲處理措施進行處理，防止滲漏擴大、消除安全隱患、確保水利工程正常運行。由此可見防滲技術對于水利工程的重要性。在施工過程以及工程運行過程中，要選取科學、合理的防滲施工技術，最大限度地降低水利工程的滲漏隱患，保證水利工程的整體質量，從而使水利工程發揮其應有的效益。

一、水利工程滲水的主要原因

水利工程相較于其他普通建筑工程來說具有一定的特殊性，很容易受到外界影響，導致時常出現滲漏情況，主要產生原因如下：

1.工程結構老化

部分水利工程建設年代久遠，經長年累月運行是的工程結構老化，導致水利工程的某些薄弱部位出現滲漏。

2.施工因素

由于水利工程一般規模都比較大，多為大體積混凝土澆筑施工，在施工過程中如果溫控措施做的不好，混凝土在溫度應力的作用下就會產生溫度裂縫，嚴重時會形成從基礎向上開裂的貫穿裂縫，將會出現滲水。另外，大體積混凝土的分縫、分塊澆筑形成的施工縫以及由于施工組織不當形成的冷縫，如果處理不當也會導致滲水。

3.外界環境因素

外界環境尤其是氣候條件也會對水利工程的施工質量造成一定的影響，在施工過程中，如果遇到比較惡劣的天氣，例如暴雨等，工程表面就會產生大量積水，建筑長時間浸泡在雨水中自然就會引發滲水問題。

二、防滲施工技術在水利工程中的應用

1.防滲墻施工技術

防滲墻是利用鉆孔、挖（銑）槽機械，在松散透水地基或壩（堰）體中以泥漿固壁，挖掘槽型孔或連鎖樁柱孔，在泥漿下澆筑混凝土，筑成具有防滲性能的地下連續墻。按墻體結構形式分為樁柱形防滲墻、槽孔形防滲墻和混合型防滲墻；按墻體材料分為普通混凝土防滲墻、鋼筋混凝土防滲墻、黏土混凝土防滲墻、塑性混凝土防滲墻和灰漿防滲墻；按布置形式分為嵌固式防滲墻；懸掛式防滲墻；和組合式防滲墻。水利工程防滲墻常用的成槽方法主要包括鏈斗法、射水法、多頭深層攪拌法、鋸槽法等。下面以深層攪拌法為例介紹防滲墻施工技術。

深層攪拌水泥土防滲墻采用單軸、多軸深攪樁機施工。其原理是用深攪樁機鉆孔至預定深度，向孔中注入水泥漿液，用螺旋型鉆頭進行攪拌，盡量使土體和水泥漿強制拌合均勻而凝結，形成水泥土柱，互相搭接成墻，起到防滲作用。

1.1 雙動力三頭深層攪拌樁機的施工方法

攪拌樁機按防滲墻軸線定位，依據樁機上的連通管調平機座，偏斜率應小于5‰。樁位對中偏差不大于50mm。

安水泥漿液制備系統，水泥漿液嚴格過濾，在灰漿攪拌機和集料斗前各設一過濾網。

管線連接：用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機的送漿管進口。

試運轉：調整攪拌速度，不得超過設計規定值的10%；調整提升速度，一般控制在1m/min左右；送漿管路和供水管路通暢；各種儀表應能正確顯示，檢測數據準確。

噴漿攪拌下沉：先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機，使其正向轉動，并選鉆頭向下推進擋，直至設計深度。

噴漿攪拌提升：當鉆進至設計深度時，停鉆灌注水泥漿30s，直至孔口返漿，反向旋轉提升鉆桿，繼續注漿，保持孔口微微返漿。當攪拌頭提至設計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數秒，以保證樁頭均勻密實。

復攪：攪拌、噴漿數秒后攪拌頭正向轉動向下推進至設計深度，再反向轉動提至樁頂。此時灌注水泥漿量適當控制（以不堵塞管路為準）。

清洗管路：向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵清洗管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水，并用人工清除粘附在攪拌頭上的軟土。然后，移機進行下一個樁的施工。

1.2 單頭深層攪拌樁機施工方法

單頭機與多頭機施工步驟一樣，樁機成墻時，單頭機比多頭機多一個循環，而且不分序。每次移機44.4cm，最終成墻厚32.5cm。

1.3 深層攪拌法防滲墻的適用范圍

深層攪法在軟土基礎加固和防滲處理中具有較強的適用性，處理后其承載能力和防滲性能可以滿足常規要求。在當前的施工條件下，考慮經濟、質量的保證，其適用范圍應為松散砂土，粉砂土、粉質粘土及含少量礫石的土層，甚至有土體架空或洞穴也可施工。但在砂礫石層、有機質含量較高的淤泥土及含水量較少粘土層中慎用。

1.4 深層攪拌法防滲墻的技術特點

施工工效高：施工工效平均可達13.2m/臺時，是各種防滲技術造墻較快的一種方法；成墻造價低：成墻造價是高噴的1/5，是混凝土防滲墻的1/3；施工工藝簡單：不需開槽，無塌孔、護壁、回填、夯實等問題，更重要的是不破壞堤壩；成墻效果好：墻體厚度均勻連續，接頭少，墻體厚度滿足防滲要求（樁機機頭直徑為400～500mm），墻體深度可達22m；無污染、噪音低等。

2.灌漿施工技術

灌漿施工是水利工程進行防滲處理最常用、最有效的施工技術之一。按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學灌漿；按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿、回填灌漿和補強灌漿等；按灌漿地層分為巖石地基灌漿、砂礫石地基灌漿和土層灌漿等；按灌漿壓力分為常壓灌漿和高壓灌漿。下面簡要介紹帷幕灌漿施工技術。

帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、空隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質量檢查等。

2.1 鉆孔

帷幕灌漿宜采用回轉式鉆機和金剛石鉆頭或硬質合金鉆頭鉆進。鉆孔質量要求：

①鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于10cm；②孔深應符合設計規定；③灌漿孔宜選用較小的孔徑；④鉆孔必須保證孔向準確。

2.2 鉆孔沖洗、孔壁沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗

灌漿孔（段）在灌漿前應進行鉆孔現在，孔內沉積厚度不得超過20cm。同時灌漿前宜采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。

2.3 灌漿方法

帷幕灌漿必須按分許加密的原則進行。由三排孔組成的帷幕，應先進行邊排孔的灌漿，然后進行中排孔的灌漿；邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工。由兩排孔組成的帷幕，宜先進行下游排孔的灌漿，然后進行上游排孔的灌漿；每排孔宜分為三序施工。單排帷幕灌漿孔應分為三序孔施工。

2.4 灌漿壓力和漿液變換

①灌漿壓力宜通過灌漿試驗確定，也可通過計算或根據經驗現行擬定，而后在灌漿施工過程中調整確定。灌漿應盡快達到設計壓力，但注入率大時應分級升壓。

②灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比；當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級；當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。

2.5 灌漿結束標準和封孔方法

采用孔口封閉法時，灌漿結束應同時滿足兩個條件：①在設計壓力下，注入率不大于1L/min時，延續灌注時間不少于90min；②灌漿全過程中，在設計壓力下的灌漿時間不少于120min。

采用自上而下分段灌漿時，灌漿封孔應采用“分段壓力灌漿封孔法”；采用自下而上分段灌漿時，應采用“置換和壓力灌漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。

2.6 特殊情況處理

灌漿過程中，發現冒漿漏漿，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。發生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進行灌漿，應一泵一孔，否則應將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。

灌漿工作必須連續進行，若因故中斷，應及早恢復灌漿，否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿。恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應逐級加濃繼續灌注。恢復灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救措施。

結語

水利工程防滲施工技術是一項系統工程，需要綜合多個學科和相關技術進行綜合治理，具有施工難度大、技術要求高的特點。在水利工程防滲施工過程中要遵循“防堵結合、剛柔結合、因地制宜、綜合治理”的原則，同時結合工程的實際情況，選擇合適的施工方法和材料，最終達到堵漏防滲的目的。

參考文獻：

[1] SL 174-2014，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范

[2] SL 62-2014，水工建筑物水泥灌漿施工技術規范

[3]DL 5077-97，防滲墻荷載設計規范

作者簡介：李全勇 男 （1981-10） 貴州畢節人 漢族 本科學歷 工程師 主要從事工作和研究方向是水利工程施工管理方面