防滲處理施工技術在水利工程中的具體應用

朱守軍

（霍邱縣城西湖隔堤管理所，安徽 六安 237400）

0 引言

防滲處理施工技術面臨著成本與資源限制、技術復雜性和持續維護需求等挑戰，但是，水利工程作為人類活動中關乎大量水資源的領域，迫切需要采用有效的防滲措施來確保水資源的可持續利用、水利設施的穩定性和環境的可持續保護。

1 防滲處理施工技術的優勢

1.1 有利于水資源保護

防滲處理施工技術的優勢之一是在水資源保護方面的顯著作用。水是生命之源，對于任何國家和地區來說都至關重要。在水利工程中，防滲處理技術通過有效地減少或消除水資源的滲漏和浪費，確保水源的持續可利用性，同時降低對附近生態系統的不利影響。首先，防滲處理可以減少水庫、水壩、灌溉渠道等水利工程中的滲漏損失。這有助于保持水庫和水壩的水位穩定，減少了水資源的損失，提高了可用水量，從而更好地滿足社會、工業和農業用水的需求。這對于干旱地區的糧食生產和水資源管理至關重要[1]。

1.2 有利于提高水利設施結構穩定性

防滲處理施工技術的另一個重要優勢是能夠提高水利工程的結構穩定性。首先，防滲處理技術可以降低水利工程中的滲流導致的土壤侵蝕和土壤松動的風險。滲流會導致土壤顆粒流失和沉積物堆積，可能引起土壤侵蝕和河岸沖刷等問題，進而影響結構的穩定性。通過采用土工膜、地下壁等防滲措施，可以有效減少或阻斷滲水，從而降低了土壤侵蝕和結構沖刷的風險，增強了水利工程的穩定性。

其次，防滲處理技術可以增加結構的承載力和抗滲性。例如，在壩基和堤壩工程中，采用了硬質防滲層，如混凝土或預應力混凝土防滲墻，可以有效抵御地下水的滲透，增強結構的抗滲性能。這可以降低壓力水滲透造成的結構損害風險，確保水利工程在長期運行中的穩定性。

2 防滲處理施工技術面臨的挑戰

2.1 成本與資源限制

防滲處理施工技術在水利工程中雖然具有許多優勢，但也面臨著一些挑戰，其中最主要的挑戰之一是成本與資源限制。首先，防滲處理技術的設備、材料和施工成本較高。例如，使用高性能的土工膜、地下壁、注漿材料等，以及先進的施工設備和技術，增加了項目的投資成本。同時，施工過程中需要大量的人力、時間和能源資源，對工程預算和可用資源造成了壓力。其次，防滲處理技術的長期維護成本也是一個挑戰。防滲處理設施需要定期檢查和維護，以確保其有效性和持久性。這包括定期檢測滲漏情況、維護防滲層和土建結構等，增加了運營和維護的成本。

2.2 技術復雜性

防滲處理施工技術在水利工程中面臨的另一個重要挑戰是技術復雜性。這些技術需要高水平的專業知識和技能，以及嚴格的施工過程控制和監測，因此技術復雜性成為限制其應用的一個關鍵因素。首先，防滲處理技術需要由經驗豐富且專業的工程師和技術人員進行設計和施工。由于防滲處理涉及復雜的地下水流動和土壤力學原理，以及材料的選用和施工工藝等方面的考慮，對于設計和施工團隊來說，需要具備較高的技術能力和專業知識。其次，防滲處理的施工過程需要嚴格的質量控制和監測。例如，在地下壁的施工過程中，需要確保墻體的質量和連續性，以及滲透性的有效控制。這需要通過高精度的施工設備和工藝控制，以及實時的監測和測試手段來實現。復雜的施工流程和技術要求增加了施工人員的技術難度和操作風險[2]。

2.3 持續維護需求

防滲處理施工技術在水利工程中面臨的另一個關鍵挑戰是持續維護需求。防滲處理設施的有效性和持久性需要定期檢查、維護和修復，以確保其長期穩定性和防滲性能。因此，持續的維護需求成為防滲處理技術應用的一項重要挑戰。首先，防滲處理設施需要定期檢查和監測來評估其性能和狀況。例如，水壩、堤壩以及地下工程中的防滲層和地下壁等施工技術，在投入使用后需要進行定期檢測，以驗證其防滲性能和功能的有效性。這需要投入人力和資源，進行各種監測技術和手段的實施，以確保設施的良好運行狀態。其次，防滲處理設施需要進行定期的維護和修復工作。由于水利工程所處的環境和工況變化，如水位變動、地下水壓力變化、自然災害等，防滲處理設施可能會受到損壞或磨損。因此，需要進行定期的維護工作，包括補充防滲材料、修復破損區域、加固施工結構等，以確保設施的長期有效性[3]。

3 防滲處理施工技術的具體應用

3.1 地基改良

防滲處理施工技術在水利工程中的具體應用主要包括地基改良領域，其中地下壁和土工膜是兩個重要的防滲處理方法。地下壁是一種常用的地基改良技術，通過在地下挖掘槽并在槽中安裝防滲材料來防止水流穿過土壤。地下壁的施工步驟包括挖掘槽、清理底部，然后在其上和兩側安裝防滲墻材料，并通過密封或填充材料與現存土壤連接。常用的防滲墻材料包括鋼板樁、混凝土攪拌樁和復合材料樁。這些材料具有良好的抗滲透性和機械強度，可以有效地防止水流的滲透。地下壁適用于防滲處理施工中的堤壩、隧道、地下工程等，能夠有效地阻止水的滲漏和土壤侵蝕，提升工程的結構穩定性和安全性。

土工膜是另一種常見的地基改良和防滲材料。土工膜是一種由聚合物材料制成的薄膜，具有優異的抗滲透性和化學穩定性。它可以作為防水層或防滲層安裝在土壤表面或地下結構中。土工膜的應用步驟包括地表準備、在線型槽的挖掘、安裝土工膜和連接等。土工膜在水利工程中被廣泛應用于渠道、水池、污水處理廠等地方，有效地防止水的滲透和底下土壤的流失。此外，土工膜還可以用于土壤改良，減少水分蒸發和土壤侵蝕，提供更好的灌溉和農業條件[4]。

這兩種防滲處理施工技術都有各自的優點和適用范圍。地下壁適用于較深的地下工程，如隧道和地下室，能夠提供較高的抗滲透性和結構穩定性。土工膜則更適用于地表和較淺的土壤改良，能夠提供靈活的防滲處理解決方案。此外，地下壁和土工膜通常可以結合使用，形成雙重保護，進一步提高水利工程的防滲能力。

3.2 滲透控制

在防滲處理施工技術的具體應用中，滲透控制是一個關鍵方面，包括硬質防滲層和軟質防滲層兩種常見的處理方法。硬質防滲層是一種有效控制滲透的技術，可以阻止水分通過結構表面滲漏。通常，硬質防滲層采用水泥、砌筑塊、混凝土等材料，通過施工工藝形成堅固的防滲結構。在施工過程中，先進行基礎處理和表面清潔，然后通過噴涂、澆涂或滾壓等方法將硬質材料覆蓋在需要防滲處理的表面。硬質防滲層廣泛應用于水池、水處理廠、輸水管道等工程中，能夠有效防止水的滲漏和土壤侵蝕，確保工程的可靠性和長期穩定。

另一個常見的滲透控制方法是軟質防滲層，通過柔軟的材料形成防滲層，有效阻止水分滲透。軟質防滲層通常使用聚合物薄膜、橡膠板、橡膠涂層等柔軟材料，通過覆蓋、涂覆或連接到需要防滲處理的表面來實現。軟質防滲層具有良好的柔韌性和抗滲透性，能夠適應不同形狀和結構的表面。軟質防滲層被廣泛運用于堤壩、運河、儲罐、水池等水利工程中，有效防止水的滲漏和土壤侵蝕，維護工程的結構穩定性和安全性[5]。

硬質防滲層和軟質防滲層在防滲處理中各有優點和適用范圍。硬質防滲層具有較高的強度和穩定性，適用于對結構強度和穩定性要求較高的工程。它們能夠抵抗水壓力和外界客觀作用力，具有更長的使用壽命。然而，硬質防滲層的施工和維護要求較高，需要嚴格控制施工質量和工藝，投入較大的人力和資源。

3.3 堤壩防滲處理

堤壩防滲處理是水利工程中至關重要的技術，旨在減少或防止水從堤壩內部滲透到周圍土壤，以確保堤壩結構的完整性和穩定性。這一領域的技術不斷發展，以滿足不同水利工程項目的需求。在堤壩工程中，土工合成材料如土工布和土工膜廣泛用于防滲處理。這些材料通常由聚合物制成，具有出色的防滲性能。它們被鋪設在堤壩內部，以阻止水的滲透。這些材料之所以有效，是因為它們具有很高的滲透控制能力，能夠有效地阻止水分通過。

灌漿是一種通過向土壤中注入液體或半固體材料來填充孔隙，減少土壤滲透能力的方法。通常使用的材料包括水泥漿或漿液，它們在滲透過程中固化并形成防滲屏障。灌漿可應用于不均勻或多孔的土壤中，以提高其密實性和減少滲透。

在一些情況下，堤壩可能需要進行深層固化，以增強其抵御滲透的能力。這涉及在堤壩內部或下游的土壤中注入水泥或其他材料，以加強土壤的結構和穩定性，從而減少滲透。鋼筋混凝土被廣泛用于堤壩的建設和修復。它結合了混凝土的堅固性和鋼筋的強度，能夠有效地抵抗水的滲透。鋼筋混凝土堤壩可以根據需要進行定制設計，以滿足特定工程的要求。多層防滲膜系統通常由聚乙烯或聚丙烯等聚合物材料制成。這些薄膜層疊加在一起，構成了高效的防滲屏障。它們被廣泛用于新建堤壩，以減少滲漏風險。在實際應用中，選擇合適的堤壩防滲處理技術取決于多個因素，包括堤壩的用途、地質條件、預算和環境考慮等。工程師需要綜合考慮這些因素，以制定最佳的防滲處理方案。堤壩防滲處理技術的成功應用可以確保水利工程的長期穩定性，減少維護成本，并降低對環境的不利影響。

3.4 水庫防滲處理

水庫防滲處理是水利工程中的關鍵環節，旨在確保水庫的完整性和水資源的儲存。水庫底部的滲透是水庫防滲處理中的主要挑戰之一。為了減少滲透，工程師采用了多種方法：在水庫底部鋪設防滲膜是一種有效的方法。這些膜通常由聚乙烯或聚丙烯等聚合物材料制成，具有卓越的防滲性能。防滲膜形成了一道有效的屏障，阻止了水分滲透到土壤中。類似于堤壩防滲處理，土工合成材料如土工布和土工膜也用于水庫底部的防滲處理。這些材料在水庫底部鋪設，以降低土壤的滲透性。有時，工程師會將土工合成材料與防滲膜結合使用，以提高防滲效果。土工合成材料可以防止防滲膜被刺穿或破壞，并增加了水庫底部的穩定性[6]。

隨著時間的推移，水庫中會積聚沉積物，這可能會導致水庫的容量減小和滲漏問題。因此，定期疏浚沉積物對水庫的防滲處理至關重要。這是一種常見的疏浚方法，通過使用各種設備和機械工具來將沉積物從水庫底部挖掘或吸取出來。這有助于提高水庫的容量，減少了水壓和滲透風險。

3.5 渠道防滲處理

渠道防滲處理是水利工程中不可或缺的重要工作，它旨在減少或防止水從渠道內部滲透到周圍土壤。灌漿是渠道防滲處理中常用的技術手段之一，可以通過向土壤或渠道底部注入液體或半固體材料來填充孔隙，減少滲透能力。常用的灌漿材料包括水泥漿、聚合物和防滲膠漿。這些材料在滲透過程中會固化，并形成防滲屏障，以阻止水的滲透。灌漿技術非常適用于多孔性土壤或疏松的渠道底部，可以顯著提高渠道的完整性和穩定性。襯砌是另一種重要的渠道防滲處理技術，它涉及在渠道內部或底部覆蓋防滲材料。常見的襯砌材料包括混凝土、聚合物、磚石等。襯砌可以有效地減少滲透，提高渠道的抗滲透能力，并保護渠道免受侵蝕和損壞。襯砌材料的選擇取決于具體的工程條件和需求，以確保其堅固性、耐久性和防滲效果。渠道防滲處理還包括建立和完善排水系統，以及進行必要的維護和清理。排水系統可以有效地排除渠道水體內的滲漏水，并減少對周圍土壤的滲透。常用的排水系統包括排水溝、排水管道和水泵等。此外，定期進行渠道的維護和清理工作，如清除雜物、疏通溝渠，可以避免渠道堵塞和滲漏問題，保持渠道的暢通和功能。

4 結語

防滲處理施工技術在水利工程中的應用是保障工程安全和可持續發展的重要環節。土方工程、滲透控制以及堤壩工程中的防滲處理方法為我們提供了保護水資源、維護工程穩定性和環境友好性的關鍵措施。隨著技術的不斷發展和創新，我們可以期待更多高效、可靠和可持續的防滲處理施工技術的出現，為水利工程提供更為可靠和安全的保障，推動水資源管理和工程建設走向更為可持續的未來。在應對全球變化和水資源壓力的同時，我們也需要加強研究和實踐，促進防滲處理施工技術的持續改進，為人類社會和自然生態系統的可持續發展做出更大貢獻。