水電站大壩防滲處理設(shè)計(jì)探討

周 璐

（合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司，安徽 合肥 230009）

由于地質(zhì)差異、水文情況及人文需求不同，不同水利水電工程的差異較大，其壩體的類型也不一樣。為了保證水利水電工程正常運(yùn)行，就必須重視各種類型的壩體滲漏分析研究，有效研究出預(yù)防大壩滲漏問題的施工技術(shù)，并在大壩施工中貫徹落實(shí)防滲漏處理技術(shù)。

1 水電站大壩概述

水電站是由擋水建筑物、發(fā)電建筑物、泄洪建筑物和其他不同的部分組成。水電站大壩就是其中的擋水建筑物，它主要通過攔截在河面上來發(fā)揮重要的作用。水力發(fā)電的重要原理就是通過運(yùn)用水位中的位能來將水直接轉(zhuǎn)化成電能。實(shí)踐中可以根據(jù)自然條件、建筑材料、施工場地來更好地選擇不同類型的水電站大壩類型。

水電站大壩可以被設(shè)置在溪流、河流和河口成為一種屏障，并直接借助水力來進(jìn)行發(fā)電。我國水電站發(fā)電的量較多，占據(jù)世界總量的26%。一般而言，常見的水電站大壩主要是由拱壩和重力壩組成。前者主要存在于建筑峽谷的攔水壩中，兩端不僅緊貼著峽谷壁，壩身上更有泄洪孔和導(dǎo)流孔，拱壩自身的抗震性能較好。大壩主要是由混凝土砌塊石修建而成，不僅基本的剖面為三角形，整體也是由多段壩體組成的。

2 工程概況

豐源河一級電站位于北緯30°2"，東經(jīng)118°23"，由水庫大壩、溢洪道、引水隧洞、地面廠房和其他附屬部分構(gòu)成，大壩壩址建于安徽省黃山市歙縣北部21 km的上豐鄉(xiāng)豐源村境內(nèi)，發(fā)源于績溪縣黃柏凹，屬于新安江水系，水庫總庫容217萬m3，大壩最大壩高33.4 m；該水電站主要功能為發(fā)電、防洪等。水電站裝機(jī)2×630 kW，年均發(fā)電量425.60萬kW·h。

3 水庫大壩防滲設(shè)計(jì)中常用的處理技術(shù)分析

防滲設(shè)計(jì)是整個(gè)水庫大壩設(shè)計(jì)中的重要組成部分，科學(xué)合理的防滲設(shè)計(jì)提升大壩施工質(zhì)量，預(yù)防滲漏問題，保證大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。現(xiàn)階段，水庫大壩防滲處理技術(shù)已經(jīng)較為成熟，下面有效地分析常見的水庫大壩防滲處理技術(shù)。

3.1 灌漿技術(shù)

灌漿技術(shù)是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的水處理技術(shù)，該技術(shù)適用性強(qiáng)，施工工藝操作容易，需要投入的成本較低，施工效率較高。在水庫大壩施工中應(yīng)用灌漿技術(shù)具體的流程如下：首先確定材料配比，配置灌漿漿液；接著再將漿液從不同管道灌入，將漿液運(yùn)輸?shù)綕B漏區(qū)域，最后壓密、填充、固化，發(fā)揮防滲漏功能。只有在水庫大壩內(nèi)部有效地運(yùn)用灌漿技術(shù)才能夠使得不同區(qū)域內(nèi)部散落的顆粒物在較短的時(shí)間內(nèi)被固結(jié)，使得大壩變得更加穩(wěn)固，可以更好地提升防滲的質(zhì)量。常見的灌漿作業(yè)主要由高壓噴射灌漿和填充灌漿兩種施工方式組成，具體選擇何種方式來實(shí)施灌漿要根據(jù)施工的實(shí)際情況。不同類型的水庫大壩原始施工材料不相同，灌漿材料的選擇也存在差異，一般來說灌漿漿液主要由水泥、水、化學(xué)摻雜料以及固化劑等構(gòu)成。

3.2 防滲墻技術(shù)

不同水庫的設(shè)計(jì)容量不一，大壩項(xiàng)目體量也存在著一定的差異性，所以防滲設(shè)計(jì)處理技術(shù)的應(yīng)用也大相徑庭。在此背景下，防滲墻技術(shù)就能夠在水庫大壩防滲處理中充分發(fā)揮作用。在水庫大壩施工中應(yīng)用防滲墻技術(shù)具體的流程如下:先在大壩地基中連續(xù)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，再進(jìn)行澆筑施工，將混凝土及其他防滲材料澆筑鉆孔內(nèi)，固化后形成連續(xù)完整的地下墻體防滲工程。因?yàn)椴煌髩蔚鼗煌唧w表現(xiàn)為防滲墻的類型不同，常見的防滲墻有樁基防滲墻、混合防滲墻以及槽孔型防滲墻等。所以防滲墻技術(shù)的應(yīng)用也有所不同。防滲墻技術(shù)存在一定的局限性，與經(jīng)濟(jì)、易操作的灌漿技術(shù)相比，防滲墻技術(shù)在水庫大壩施工中需要投入更多的人財(cái)物資源，施工周期長，施工成本較高。

3.3 防滲帷幕技術(shù)

防滲帷幕技術(shù)顧名思義就是指在完成防滲施工后，會形成一道連續(xù)性阻水防滲帶，這個(gè)防滲帶形似帷幕。防滲帷幕技術(shù)的施工操作工藝與灌漿技術(shù)的施工操作工藝具有相似性，都能夠保證大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少反復(fù)施工，優(yōu)化防滲處理質(zhì)量。其中，在水庫大壩中應(yīng)用防滲帷幕技術(shù)要嚴(yán)格按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工，保證防滲帷幕下穿到不透水基巖層，下穿深度應(yīng)達(dá)到5 m以上，若下穿深度不夠，在大壩投入運(yùn)行使用后，短期可能無法發(fā)現(xiàn)問題，防滲效果較高，但是在長期的使用中會出現(xiàn)防滲失效，出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)滲漏問題，影響水庫大壩整體質(zhì)量，降低其使用年限，還增加了檢修成本。因而，在進(jìn)行水庫大壩施工過程中，要立足工程實(shí)際，綜合考慮施工規(guī)劃和預(yù)算成本，對滲漏問題進(jìn)行深入分析，從而選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕`活選擇單排、雙排及三排的施工模式。

3.4 塞柏斯水泥基滲透防滲技術(shù)

多數(shù)水庫大壩工程建設(shè)的位置都處于較為偏僻的地區(qū)，針對已建大壩壩身存在滲透問題，可在壩面采用塞柏斯水泥基滲透結(jié)晶防水材料對大壩上游面進(jìn)行處理。塞柏斯水泥基滲透結(jié)晶防水材料品質(zhì)優(yōu)秀，是由波特蘭水泥、硅砂和多種特殊活性較強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)組成的灰色粉末狀材料，其防水工作原理是XPEX(賽柏斯)材料中特有的活性化學(xué)物質(zhì)以水為載體，利用混凝土本身的化學(xué)特性和多孔性,借助水的滲透作用,在混凝土微孔及毛細(xì)管中滲透、充盈，催化混凝土中水泥微粒和水泥未完全水化的成份，使水泥再次發(fā)生水化和再水化作用，形成不溶于水的支蔓狀結(jié)晶，并與混凝土凝結(jié)成整體，充分提高混凝土的密實(shí)度，從而提高混凝土強(qiáng)度和起到堵水、防水效果，達(dá)到永久性的防水、防潮、抗?jié)B和保護(hù)鋼筋的效果，并能夠增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。檢查滲透部位：待水庫放空后，滲透部位會出現(xiàn)水印，及時(shí)將此處標(biāo)記下來，后期處理范圍應(yīng)周圍擴(kuò)大至少1 m。工藝流程：基層處理→基面濕潤→制漿→涂刷賽柏斯灰漿→檢驗(yàn)→養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收。檢查混凝土基面有無病害或缺陷，有無鋼筋頭、有機(jī)物、油漆等其它粘結(jié)物等，對存在的部位進(jìn)行認(rèn)真清理，對混凝土出現(xiàn)裂縫的部位用塞柏斯防水材料進(jìn)行重點(diǎn)打毛。如：裂縫小于0.4 mm，直接涂刷；裂縫大于0.4 mm，一般開2 cm×2 cm的V型深槽，槽內(nèi)用塞柏斯?jié)饪s劑涂刷后，用塞柏斯砂漿抹平，表面再涂刷塞柏斯?jié)饪s劑。目前為止，在眾多已建電站中該技術(shù)運(yùn)用較為廣泛，建設(shè)周期短，但對施工工藝要求較高，適用于上游壩面裂隙的處理。

4 提高水庫大壩防滲設(shè)計(jì)處理質(zhì)量的措施

4.1 做好施工原料的質(zhì)量檢測

為了保證水庫大壩防滲設(shè)計(jì)處理的質(zhì)量，就必須重視施工原料的質(zhì)量檢測。需要進(jìn)行檢測的材料主要有水泥、砂石、水和各種摻雜料等，不同材料的質(zhì)量檢測內(nèi)容和手段有所不同，水泥要重點(diǎn)對其強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，保證質(zhì)量檢測合格的水泥進(jìn)入施工現(xiàn)場，在后續(xù)的施工中能夠充分發(fā)揮其作用；砂石質(zhì)量檢測時(shí)要重視砂石粒徑大小和砂石含雜量的檢測，保證砂石粒徑大小恰當(dāng)，保證灌注施工的質(zhì)量，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫病害的出現(xiàn)；水的質(zhì)量檢測最重要的就是檢測水的pH值，保證水質(zhì)酸堿恰當(dāng)，避免因?yàn)樗乃釅A而造成漿液凝結(jié)質(zhì)量，影響材料性能的發(fā)揮；各類摻雜料的質(zhì)量檢測主要對摻雜料的化學(xué)成分、有毒、有害性及摻雜料的含量等內(nèi)容的檢測，防止因?yàn)槟骋粨诫s料過多而影響灌注漿液的質(zhì)量，導(dǎo)致?lián)诫s料中存在過多有害物質(zhì)，為環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，甚至是影響周圍居民的正常生活。

4.2 提高施工現(xiàn)場監(jiān)管及安全管理水平

在進(jìn)行水庫大壩工程防滲設(shè)計(jì)及施工時(shí)，必須重視施工現(xiàn)場監(jiān)管，保證施工質(zhì)量，提高安全管理水平。首先組建施工現(xiàn)場監(jiān)管小組，貫徹落實(shí)施工現(xiàn)場監(jiān)管及安全管理制度。嚴(yán)格執(zhí)行施工現(xiàn)場監(jiān)管制度，能夠保證防滲施工時(shí)按照施工規(guī)范進(jìn)行，各項(xiàng)施工技術(shù)符合施工技術(shù)規(guī)程。“安全生產(chǎn)”是水庫大壩防滲施工中必須遵循的重要原則，管理層要綜合考慮施工單位的實(shí)際情況和國家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并與施工現(xiàn)場監(jiān)管有機(jī)結(jié)合，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)及管理制度。其次，培養(yǎng)施工人員的安全意識，組織技術(shù)操作和安全知識學(xué)習(xí)培訓(xùn)會，保證施工人員做好安全防護(hù)，施工操作符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。再次，建立完善獎懲制度，針對一些在進(jìn)行水庫大壩防滲施工中表現(xiàn)優(yōu)異，并遵守安全生產(chǎn)制度的施工人員要進(jìn)行適當(dāng)獎勵，反之則給予一定的懲罰。

4.3 重視混凝土施工養(yǎng)護(hù)

混凝土的施工養(yǎng)護(hù)質(zhì)量將會直接影響水庫大壩的防滲質(zhì)量，因而必須重視混凝土施工的養(yǎng)護(hù)，立足施工實(shí)際，吸取其他工程的優(yōu)秀養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，建立健全混凝土養(yǎng)護(hù)制度，提升施工養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。提高混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵就是實(shí)施差異化養(yǎng)護(hù)，根據(jù)不同季節(jié)來調(diào)整養(yǎng)護(hù)技術(shù)，冬季的溫度與濕度都較低，因而冬季的水庫大壩結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)在保溫上，防止因?yàn)榈蜏囟鴮?dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)冷凍裂縫；而夏天氣溫高，降雨多，但水分蒸發(fā)量與蒸發(fā)速度都較快，夏季水庫大壩結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)是控制水分蒸發(fā)與溫度，做好遮陽與灑水工作，避免因?yàn)楦邷睾退终舭l(fā)過快而造成施工面出現(xiàn)干裂。當(dāng)前，國內(nèi)的水庫大壩工程防滲技術(shù)已經(jīng)較為完善，應(yīng)用效果也較為明顯，但是水庫大壩防滲施工中所涉及的技術(shù)及工序較多，且需要安排較多的施工人員，為了保證水庫大壩防滲施工質(zhì)量，必須充分認(rèn)識施工養(yǎng)護(hù)的重要性，做好日常養(yǎng)護(hù)，實(shí)施差異化的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，為了保證防滲技術(shù)能夠真正地發(fā)揮作用，就要立足施工實(shí)際，優(yōu)化完善防滲設(shè)計(jì)，靈活選擇防滲處理技術(shù)，從多個(gè)角度入手，提高水庫大壩防滲設(shè)計(jì)處理質(zhì)量，保證質(zhì)量達(dá)標(biāo)的施工原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場，加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)管及安全管理，重視后期的養(yǎng)護(hù)與維修。做好水庫大壩的防滲設(shè)計(jì)，重視防滲施工，才能夠保證水庫安全，排除隱患，防止?jié)B漏及其他病害的出現(xiàn)，使得水利水電工程能夠真正發(fā)揮發(fā)電、泄洪及其他效益的作用，提升人民群眾的幸福感，推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。