水利工程常見滲漏原因及防滲技術(shù)探討

劉若華

(遼寧省昌圖縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 昌圖 112599)

水利工程對滿足生產(chǎn)生活用水、防洪減災(zāi)、農(nóng)田灌溉等發(fā)揮著巨大作用，也是推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家糧食安全的基礎(chǔ)設(shè)施?？萍嫉陌l(fā)展與社會的進(jìn)步推動了水利工程新型技術(shù)的不斷應(yīng)用，對延長工程服役年限、提高施工質(zhì)量和促進(jìn)水利事業(yè)發(fā)展等具有積極作用。當(dāng)前，水利工程的類型多樣且存在的問題很多，其中滲漏作為最主要、最普遍的問題，不僅對工程的正常使用造成嚴(yán)重影響，無法充分發(fā)揮水利工程的功能效應(yīng)，而且對下游居民安全與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅[1]。因此，加強(qiáng)防滲技術(shù)的應(yīng)用研究以及實施科學(xué)有效的防滲措施具有重要意義。

1 水利工程常見的滲漏原因及影響因素

1.1 工程滲漏原因

1950-1970年是我國絕大多數(shù)水利工程的修建時期，受當(dāng)時技術(shù)能力、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)水平、歷史條件等因素限制，其防滲設(shè)計非常落后無法滿足水利現(xiàn)代化要求，目前的滲漏現(xiàn)象普遍存在[2]。水利工程質(zhì)量在很大程度上取決于施工情況，而施工過程中管理水平低、管理不善等問題經(jīng)常出現(xiàn)，即使具備較好的設(shè)計框架，也會因管理不到位出現(xiàn)偏差，無法按設(shè)計方案施工致使完工后發(fā)生滲漏。此外，由于運行年限較長水利工程出現(xiàn)一定程度的損壞，為及時發(fā)現(xiàn)問題必須定期檢查維護(hù)，徹底解決存在的問題以降低安全事故的發(fā)生概率，逐漸改變因“輕管理、重建設(shè)”引發(fā)滲漏問題的現(xiàn)狀[3]。

1.2 影響因素

(1)施工因素。水利工程具有參建方多、工藝復(fù)雜、周期長、規(guī)模巨大等特點，所以實際工程中分包現(xiàn)象比較常見[4]。水利工程采取分包形式時能夠在一定程度上加快施工進(jìn)度，但不同企業(yè)施工水平與防滲技術(shù)的差異致使無法很好的銜接各個施工工序，并對建設(shè)項目安全施工埋下了隱患。其中，水利工程模板粘合不牢固使得施工過程中出現(xiàn)不緊密的現(xiàn)象最為常見，大面積滲水對水利工程施工產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

(2)結(jié)構(gòu)改變因素。施工過程中受企業(yè)管理、施工材料等因素影響，往往會改變實際工程結(jié)構(gòu)。因此，施工材料的變形為實際工程最為常見的現(xiàn)象，工程結(jié)構(gòu)的改變通常會引起滲水問題。

(3)大范圍滲水因素。實際工程中，施工質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計要求也會引起大范圍的滲水問題，并且引起大范圍滲水的因素較多，一般有施工工藝、材料質(zhì)量、技術(shù)水平等。

2 水利工程防滲技術(shù)

2.1 灌漿防滲施工技術(shù)

目前，水利工程防滲處理中灌漿技術(shù)的應(yīng)用已十分普遍，其原理是將可以固化的混凝土漿液利用氣壓或液壓輸送至地層內(nèi)，由此提高地層的防滲功能以及力學(xué)性能，比較適用于巖土裂縫的處理[5]。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于實踐工程，通常用于難度較大或要求較高的工程，比較常用的灌漿技術(shù)類型如下：

高壓噴射灌漿。該技術(shù)可以將土體與鉆桿噴射的高壓泥漿均勻混合，利用形成的高質(zhì)量水泥防滲加固體提高其防滲水平。在高壓作用下漿液或水噴射沖擊土體，噴射過程中泥漿與土層充分混合逐漸形成凝固體，原有土壤結(jié)構(gòu)受融入泥漿作用得以改善。高壓噴射灌漿技術(shù)按照不同的噴射方式分為擺噴、旋噴、定噴等，其中定噴、擺噴和旋噴技術(shù)適用于深基坑加固防滲以及板墻防水工程。目前，旋噴灌漿技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用比較廣泛，一般適用于軟塑粉土、可塑性黏土、黃土、流塑淤泥土等土層。若土層中存在雜物、水流速度過高或塊石粒徑太大，采用高壓旋噴技術(shù)時必須提前做噴射試驗，由此保證其可行性。高壓噴射技術(shù)具有施工靈活、可控性好、連接性強(qiáng)等特點，但施工過程中具有較高的土層要求，為保證防滲質(zhì)量要慎重使用。

土壩壩體劈裂灌漿。針對土壩壩體的滲漏問題劈裂灌漿技術(shù)的適用性較強(qiáng)，該技術(shù)能夠充分考慮壩體的應(yīng)力分布特征，把漿液利用漿泵灌注至沿壩體軸線布置的孔內(nèi)。這種技術(shù)也可以明顯改善壩體應(yīng)力的分布情況，提高泥漿與壩體之間的滲透作用以及相互擠壓應(yīng)力，由此保證壩體的穩(wěn)固性。壩體劈裂灌漿過程中要考慮裂縫的差異情況及壩體的實際條件，對于不同的工況采取相應(yīng)的解決措施。若壩體部分區(qū)域分布有裂縫且比較均勻，施工過程中可以采取部分灌漿的處理方式；若壩體存在的貫通性裂縫較多，并且壩體質(zhì)量較差，對此需要實施全線劈裂灌漿的處理方法。目前，壩體劈裂灌漿技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用較為廣泛，該項技術(shù)能夠明顯提高壩體的密實性，工程實踐中其防滲效果良好[5]。

卵礫石層帷幕灌漿。灌漿材料的不同是普通灌漿與卵礫石帷幕灌漿技術(shù)的明顯差異，對于卵礫石層的防滲處理一般用黏土和水泥的混合漿液?？紤]到卵礫石層鉆孔難度較大的實際情況，一般用套閥或打管的灌漿方式，并且灌漿孔形式可以為三排以上，由此更加顯著的發(fā)揮灌漿效果。施工過程中卵礫石地層條件很容易對帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生限制，所以防滲處理中該技術(shù)的應(yīng)用極其有限。實際工程中防滲技術(shù)通常為輔助性方法，在節(jié)約材料的同時解決工程滲漏問題。

控制性灌漿。通過改進(jìn)傳統(tǒng)的灌漿方法形成的一種比較先進(jìn)的加固防滲技術(shù)—控制性灌漿技術(shù)，水泥為其主要的施工材料，而輔助材料的選取要考慮地質(zhì)條件的差異。為進(jìn)一步提高防滲效果、強(qiáng)化材料的抗沖擊能力及改善水泥漿的物理性質(zhì)，可以結(jié)合不同的地質(zhì)條件適當(dāng)加入砂、纖維等材料。該灌漿技術(shù)具有較好的防滲效果，對于土體中水泥漿的擴(kuò)張具有明顯的控制作用。當(dāng)前，在堤防、壩體和圍堰基礎(chǔ)中控制性灌漿技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，能夠有效解決高水流、高流速以及大空洞的滲透問題，并且取得了明顯的應(yīng)用效果。

2.2 防滲墻施工技術(shù)

水利工程防滲處理中防滲墻技術(shù)的應(yīng)用也比較常見，其墻體的柔性高且厚度較小。所以，阻礙雨水侵蝕是水利工程防滲墻的主要功能。由于施工成本較高使得防滲墻技術(shù)的推廣受到一定的限制，為降低施工成本應(yīng)引進(jìn)新型的施工技術(shù)，同時探索新型材料的不斷使用。目前，工程實踐中較為常見的防滲墻技術(shù)類型如下：

抓斗成槽技術(shù)。該技術(shù)是對地面利用液壓抓斗機(jī)開挖成槽，通過多次挖槽處理形成槽段，施工過程中槽段的長、寬、高要符合規(guī)格設(shè)計要求。為了更好的保持槽壁穩(wěn)定，有必要先放入泥漿，然后利用導(dǎo)管澆筑形成混凝土板墻。一般情況下，施工前先澆筑第一段，對第二、三段澆筑后形成板墻。該施工技術(shù)具有高效、快速的特點，適用于表面土層的防滲處理，而對于巖層的處理其適用性較差。將該技術(shù)應(yīng)用于砂層時，要合理的控制水槽的下降幅度，通常不超過200 mm，按照此標(biāo)準(zhǔn)可以大大減少槽底沉渣概率。實踐表明，有效控制土導(dǎo)墻的形狀為槽水控制的主要方法，工程中通常為矩形。

沖擊成槽技術(shù)。這種施工技術(shù)主要是在目標(biāo)部位利用沖擊鉆造孔，在反向或正向循環(huán)作用下鉆渣排除孔外，然后把漿液灌入沖擊孔內(nèi)，通過整合處理按順序形成槽段，最終完成混凝土的灌注。按照先后順序可以分3個步驟完成灌注，第一、二、三段混凝土灌注完成后可以形成連續(xù)的防滲墻。該技術(shù)具有質(zhì)量好、操作簡單、適用地層范圍廣等優(yōu)點，可用于大多數(shù)土質(zhì)類型，但其施工效率較低。

射水法。實際工程中該項技術(shù)會用到漿泵、混凝土攪拌機(jī)和造孔機(jī)等設(shè)備，施工前利用高速水流噴射土層以實現(xiàn)土層切割的目的，然后通過對孔壁的修正以及墻壁的漿液護(hù)理，經(jīng)混凝土澆筑形成防滲墻。采用射水法形成的防滲墻垂直度可達(dá)到1/300，成墻厚度一般為22～45 cm，對于粒徑不超過10 cm的砂礫石、砂土、黏土地層的防滲墻施工具有較好的適用性。

鋸槽技術(shù)。施工過程中該技術(shù)要持續(xù)做開槽處理，并利用鋸槽機(jī)反復(fù)切割其傾角，前進(jìn)速度結(jié)合實際狀況控制在0.8～5 m/h范圍，切割結(jié)束后跟隨排渣系統(tǒng)將碎石輸送至外面，通過澆筑塑性混凝土和泥漿護(hù)壁處理，由此形成防滲效果良好的墻體。鋸槽技術(shù)具有防滲效果好、連續(xù)性強(qiáng)、質(zhì)量高等特點，墻體深度可達(dá)到40 cm，在粒徑低于10 cm的砂卵石地層中此項技術(shù)存在普遍適用性。

鏈斗技術(shù)。采用鏈斗式開槽機(jī)在施工作業(yè)前取土，然后以成墻深度為基準(zhǔn)下放排樁，并且挖槽機(jī)在該過程中不斷向前作業(yè)，泥漿護(hù)壁和挖槽處理同步實施，然后完成混凝土材料的澆筑，從而形成防滲效果較好防滲墻。在砂土、黏土層中該技術(shù)具有較強(qiáng)適用性，同時對于部分砂礫石地層也具有一定的適用范圍。

多頭深層攪拌技術(shù)。采用多頭深層攪拌機(jī)在施工作業(yè)過程中持續(xù)鉆進(jìn)，并在土層中灌注一定量的漿液，經(jīng)反復(fù)攪拌后充分融合原有墻體與漿液，由此形成具有一定強(qiáng)度的防滲墻。對于成墻深度多頭深層攪拌技術(shù)具有一定要求，最大不超過22 m，該技術(shù)具有質(zhì)量好、成本低、操作簡單等優(yōu)點，并且不會污染漿液，主要適用于粒徑低于5 mm的較細(xì)沙礫、砂土、黏土層。

2.3 防滲控制要點

(1)全面落實施工監(jiān)管制。施工技術(shù)的創(chuàng)新要注重施工管理相關(guān)工作，全面考慮各方面不利因素，安排專職人員監(jiān)督與檢查施工過程，及時處理發(fā)現(xiàn)的問題。此外，為防止出現(xiàn)類似的問題要做好記錄并正確處理問題，完工后定期維護(hù)管理水利工程，系統(tǒng)把握各個環(huán)節(jié)方可有效解決滲漏問題，切實提升防滲處理水平。(2)原材料的嚴(yán)格把控，結(jié)合實際情況選取合適的施工材料，從根本上杜絕不合格材料進(jìn)場及偷工減料現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上分析，防滲技術(shù)屬于一項較為復(fù)雜的水利工程防滲處理技術(shù)，并且防滲技術(shù)現(xiàn)已普遍應(yīng)用于許多水利工程，所以全面、系統(tǒng)的探究水利工程防滲技術(shù)非常重要。雖然防滲技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用日趨成熟，但許多工程仍然存在滲水問題，對此還要結(jié)合工程實際需要、不斷總結(jié)工程經(jīng)驗合理選擇施工工藝、防滲技術(shù)，進(jìn)一步探索各種新型防滲技術(shù)。