淺談水利工程防滲施工處理技術

付文亮，平丹艷

(江西省水利水電開發(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

付文亮，平丹艷

(江西省水利水電開發(fā)有限公司，南昌 330001)

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

水利工程；防滲；施工技術；灌漿；防滲墻

1 水利工程滲漏原因分析

1.1 從水利工程建設環(huán)節(jié)分析滲漏原因

首先，水利工程設計環(huán)節(jié)導致的滲漏。我國很多的水利工程都是在半個世紀前建造的，由于當時我國經(jīng)濟發(fā)展還比較落后，科技水平較低，水利工程的防滲設計與防滲施工技術也都比較落后，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)導致的滲漏。施工管理水平是對工程質(zhì)量最好保障，我國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，或者在施工過程中管理不當，致使水利工程的防滲功能達不到設計要求而造成的。

再次，水利工程運行維護環(huán)節(jié)導致的滲漏。不管是什么工程，在其長期的運行過程中都不可避免地會出現(xiàn)各種問題，只有加強對工程的維護，對出現(xiàn)的問題進行及時的處理，才能避免事故的發(fā)生。在20世紀，我國的水利工程存在著“重建設，輕維護”的重大弊端，忽略了對水利工程的維護，導致滲漏現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響到水利工程的安全、穩(wěn)定運行。

1.2 從水利工程的滲漏形式分析原因

1)水利工程發(fā)生點漏的原因。①混凝土施工不當或者是處理不當造成的滲漏，如施工時混凝土夾中有雜物或氣泡、施工孔沒有及時封堵或封堵不當、使用了嚴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變形縫的設計、施工不當造成滲漏，②施工縫的施工處理不當造成滲漏，③混凝土質(zhì)量達不到設計要求或混凝土施工質(zhì)量不達標造成滲漏。

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)進行帶水澆筑，從而形成了滲水面。②混凝土施工不當造成混凝土強度達不到設計要求而造成面漏，如混凝土攪拌不夠均勻、澆筑后養(yǎng)護不當?shù)取＂鬯こ趟猛亮线x用不當，致使土料的物理性能和力學性能不達標，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

2.1 水利工程灌漿防滲施工技術

目前，水利工程防滲的施工技術之一就是灌漿防滲施工技術。灌漿防滲施工技術是在壓力作用下，把可凝固的混凝土漿液通過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合成為一體，并大大改善其物理性能，從而達到防滲漏的作用。

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

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

2.1.1 高壓噴射灌漿防滲施工技術

高壓噴射灌漿防滲施工技術是借助于壓縮機的壓縮空氣，使?jié){液在灌漿時形成高速噴射的狀態(tài)，把灌漿部位的土層結構破壞掉并混雜進土壤的顆粒結構中，最終凝結成壁狀的耐水固結體，達到防滲的效果。高壓噴射灌漿防滲施工技術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的優(yōu)點是施工設備較簡單、施工效率較高、施工成本低、防滲效果較好、適用范圍較廣。但也存在著施工設備數(shù)量較多、對施工土質(zhì)要求較高、施工控制不易、容易出現(xiàn)漏噴等缺點。

2.1.2 帷幕灌漿防滲施工技術

帷幕灌漿防滲施工技術是通過對水利工程閘壩的砂礫石地基或巖石地基進行灌漿，建造成帷幕工程來進行防滲漏的施工技術。施工時，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

劈裂灌漿防滲施工技術主要是用于水利工程壩體的防滲。施工時，應當以壩體的應力分布情況作為依據(jù)，沿著壩體的軸向進行劈裂并灌注進適量的漿液，在漿體跟壩體緊密完整地凝結為一體后，就形成了一層防滲層來堵塞住大壩內(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)濟適用，因此，應當從水利工程的具體情況出發(fā)，科學合理地選擇施工方式：對于局部滲漏的大壩，只需在出現(xiàn)裂縫的地方進行劈裂灌漿施工就能夠達到要求；當大壩滲漏嚴重、出現(xiàn)多處裂縫時，則要分別對每個裂縫進行劈裂灌漿施工，以形成多重防滲層，提高防滲的效果；當壩體由于質(zhì)量差而出現(xiàn)貫通的橫裂縫時，必須進行全線的劈裂灌漿施工。

2.2 水利工程防滲墻施工技術

防滲墻施工技術是除灌漿施工技術外的另外一種防滲施工技術，其特點是成本低、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

沖擊成槽法防滲墻施工技術在施工時，首先是使用沖擊鉆在土壩上進行沖擊造孔，然后再往孔內(nèi)注入泥漿，鉆渣則通過正向循環(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形成一個槽段，最后再通過導管進行水下混凝土的澆筑。每個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成為一段墻。當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能夠適應各種土質(zhì)的地層，特點是施工設備相對比較簡單、施工質(zhì)量比較可靠，缺點是施工的效率較低[3]。

2.2.2 抓斗成槽法防滲墻施工技術

抓斗成槽法防滲墻施工技術使用液壓抓斗機進行挖槽，并把土帶出地面，通過這樣的反復挖掘形成一個槽段，當這樣的槽段在長、寬、深方面都符合設計要求時，為了使槽壁保持穩(wěn)定，要把一定濃度的泥漿注滿槽段，接著再通過導管進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、土層和強風化巖層表面等。抓斗成槽法防滲墻施工技術不能用于巖層的防滲墻施工，在砂層中使用時也要把槽內(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墻的形狀，即把導墻上部的內(nèi)側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

鋸槽法防滲墻施工技術在施工時，鋸槽機通過一定的傾角做上下往復的切割運動并不斷前移開槽，前移速度要根據(jù)土層的實際情況，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，同時要采進行泥漿護壁，最后再用塑性混凝土澆筑形成防滲墻。

包裝設計缺乏個性化。隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國深受西方包裝設計文化的影響，設計獨立思想缺失，包裝缺乏個性化。尤其是在食品塑料包裝這一領域，國內(nèi)的一些設計師一味推崇西方設計流派、設計大師，講究包裝設計的外觀而漠視個性化的風格，嚴重制約著個性化包裝的創(chuàng)新。

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

2.2.4 射水法防滲墻施工技術

射水法防滲墻施工使用的設備包括造孔機、混凝土攪拌機、混凝土澆筑機3種。施工時先由造孔機射出高速的水流對土層進行切割，并通過上下運動對孔壁進行修整，同時采用泥漿護壁；在槽孔形成后，再進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

鏈斗法防滲墻施工使用的開槽機是鏈斗式的，施工時通過旋轉(zhuǎn)鏈斗進行取土操作，同時把排樁下放到防滲墻的成墻深度，然后挖槽機不斷前移進行挖槽并進行泥漿護壁，最后再進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

多頭深層攪拌法防滲墻施工的設備是多頭深層攪拌機，通過一次性的多頭同時鉆進，并把水泥漿噴入土層再進行攪拌，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的成墻深度最大是22m，施工簡單、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，該水庫正常的 蓄水位2073.4m，死庫容86.5萬m3，通過相關的計算可知，該防洪限制水位2072.1m，而設計的洪水位2073.37m，校核洪水為2078.15m，總的庫容量為218m3。

防滲墻的厚度應根據(jù)建筑物基底防滲板樁的防滲性能需求來確定，同時也要確定好滲透系數(shù)，并且進行論證，使其具有可行性。 總的來說，本工程中的防滲墻的有效厚度可以 根據(jù)這樣的公式來計算：

(H1-H2)/H"ΔH

(1)

式中：H1為截水墻的迎水面設計水位；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的截水墻滲透比降。 之后，便可以根據(jù)這個計算公式所得結果進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 論

綜上所述，水利工程中的防滲施工技術是多種多樣的，只有在充分了解這些施工技術的基礎上，依據(jù)工程的實際情況進行科學、合理的選擇，才能更好地解決水利工程的防滲處理問題，使它們能夠更加安全、穩(wěn)定地運行，更好地為國民經(jīng)濟的發(fā)展服務。

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

[2]王海富.水利工程防滲施工技術分析[J].中國高新技術企業(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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