水利水電工程防滲施工技術(shù)分析

積石山縣吹麻灘水利電力管理所 張玉慧

1 引言

滲漏問題一直是水利水電工程建設(shè)及使用過程中最常見問題，一旦出現(xiàn)滲漏，輕則影響水電工程使用效果、縮減使用壽命，重則引發(fā)嚴(yán)重的洪水災(zāi)害，給人民群眾及國家?guī)韲?yán)重?fù)p失。為此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)水利水電工程防滲技術(shù)研究，通過相關(guān)科學(xué)防滲技術(shù)的應(yīng)用，保障工程高質(zhì)高效建設(shè)與運(yùn)行，促進(jìn)中國工業(yè)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升。

通過對國內(nèi)諸多中小型水利水電工程滲漏原因分析，指出了土壤中鹽類、酸類物質(zhì)引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)、施工質(zhì)量管理不到位、凍脹土引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫及后期養(yǎng)護(hù)不到位等因素造成的工程主體滲漏問題，而要使?jié)B漏問題得到有效控制，就必須結(jié)合各項(xiàng)目具體情況，合理選擇土料防滲技術(shù)、砌石防滲技術(shù)、膜料防滲技術(shù)、防滲墻技術(shù)及灌漿防滲技術(shù)，并將其嚴(yán)格按技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)用于項(xiàng)目實(shí)踐中，達(dá)到防滲堵漏目的，進(jìn)而有效促進(jìn)水利水電工程高質(zhì)高效竣工[1]。本研究結(jié)合眾學(xué)者研究成果參考，在探討了水利水電工程防滲技術(shù)研究及應(yīng)用的重要意義基礎(chǔ)上，對現(xiàn)階段水利水電建設(shè)中常用防滲技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并結(jié)合具體項(xiàng)目實(shí)踐，對防滲墻施工技術(shù)的具體應(yīng)用展開討論。

2 加強(qiáng)水利水電工程防滲施工技術(shù)研究及應(yīng)用的重要意義

因水利水電工程具備蓄洪防災(zāi)、電力生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)用水及城市居民生活用水供應(yīng)等功能，因此進(jìn)一步加強(qiáng)水利電工程建設(shè)質(zhì)量控制，注重各類防滲技術(shù)研究及應(yīng)用對保障水利水電工程各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮起到積極的促進(jìn)作用。首先，高質(zhì)量的水利水電工程能為國家工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉提供穩(wěn)定的水源供應(yīng)，保證了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的穩(wěn)定提升；其次，當(dāng)遇到干旱、雨澇天氣時(shí)，水利大壩可發(fā)揮出蓄水防洪抗旱功能，保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定；對于項(xiàng)目自身而言，科學(xué)高效的防滲技術(shù)應(yīng)用，可將工程滲漏問題進(jìn)行較好處理，保障了工程運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)一步延長其使用壽命[2]。

3 水利水電工程滲漏的主要原因

3.1 化學(xué)因素

在水利大壩工程施工過程中，應(yīng)用最多的建筑材料就是混凝土，而部分工程所在地土壤成分較為復(fù)雜，鹽、酸含量較高。當(dāng)與混凝土接觸后，就會產(chǎn)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，致使混凝土性質(zhì)發(fā)生改變，強(qiáng)度降低，進(jìn)而使工程結(jié)構(gòu)受損，滲漏問題隨時(shí)可能發(fā)生。

3.2 生物因素

結(jié)合眾多水利水電工程滲漏原因分析來看，很多都與生物因素有關(guān)。通常情況下，壩體周邊植物茂盛，根系發(fā)達(dá)，在一定程度上破壞了工程基層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引發(fā)滲漏問題；其次是蟻害、鼠害的影響。老鼠、白蟻在堤壩打洞筑巢，引發(fā)滲漏問題。

3.3 施工因素

為滿足日益提高的水利水電工程建筑質(zhì)量控制要求，相關(guān)單位應(yīng)不斷完善、更新施工技術(shù)，如果一直沿用傳統(tǒng)施工技術(shù)，致使很多工藝、材料、設(shè)備功能無法完全體現(xiàn)，不僅影響了后續(xù)施工工作的順利推進(jìn)，還為水利水電工程滲漏埋下隱患[3]。

3.4 人為因素

施工人員綜合素質(zhì)的高低是決定水利水電防滲施工質(zhì)量控制結(jié)果的主要因素，一旦施工人員專業(yè)能力不足，就會出現(xiàn)以下一系列問題：一是對于高科技設(shè)備性能了解不足，無法科學(xué)應(yīng)用，導(dǎo)致應(yīng)用結(jié)果缺乏精準(zhǔn)性；二是不能準(zhǔn)確估量現(xiàn)場環(huán)境對施工質(zhì)量安全的影響，造成施工質(zhì)量與實(shí)際狀況存在較大誤差；三是無法樹立端正的工作態(tài)度，無法以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度對待工作，導(dǎo)致現(xiàn)場質(zhì)量安全隱患眾多。四是在水利水電工程建成投入運(yùn)用后，必須對其進(jìn)行專業(yè)的養(yǎng)護(hù)才能保證其長期安全使用。

3.5 環(huán)境因素

環(huán)境因素對水利水電工程質(zhì)量的影響較為復(fù)雜。如氣象方面因素因變化無常，且難以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測和掌控，而現(xiàn)場溫濕度及降水因素都會對施工質(zhì)量帶來影響。因水利水電工程項(xiàng)目現(xiàn)場特殊，一般臨近河流、大壩，施工質(zhì)量很容易受外界天氣影響，不僅會使施工進(jìn)度受到影響，還會因雨水沖刷致使混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量受損，引發(fā)嚴(yán)重的裂滲漏問題[4]。

4 水利水電工程建設(shè)中主要防滲技術(shù)

伴隨著近些年我國水利水電工程規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，工程項(xiàng)目數(shù)量的逐步增多，對建筑質(zhì)量要求也有了明顯提升，在此背景下，各類防滲技術(shù)相繼問世，并在不斷應(yīng)用實(shí)踐中獲得良好效益。下文對幾種主要防滲技術(shù)進(jìn)行簡短介紹。

4.1 防滲墻技術(shù)

在開展水利水電工程項(xiàng)目滲漏處理施工之中，設(shè)置防滲墻是最為常見的處理方式。在該技術(shù)應(yīng)用過程中，最應(yīng)該注意的問題是防滲墻厚度及施工管理控制，從而保障防滲效果。結(jié)合國內(nèi)眾多水利水電工程防滲施工經(jīng)驗(yàn)來看，針對防滲墻施工主要采取如下三種方式：一是鋸槽法。合理控制鋸槽刀傾角與施工細(xì)節(jié)；二是射水法。主要設(shè)備有澆注機(jī)、造孔機(jī)與混凝土攪拌機(jī)；三是薄型抓斗法。應(yīng)用凝灰漿和塑性灰漿使工程主體得到有效保護(hù)，提升其整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4.2 灌漿防滲技術(shù)

4.2.1 卵礫巖石層帷幕灌漿

在水利水電工程建設(shè)中，為解決卵礫巖石下鉆孔的問題，常用技術(shù)工藝是卵礫巖石層帷幕灌漿不僅達(dá)到實(shí)現(xiàn)水環(huán)境優(yōu)化目的，還能有效提升壩體穩(wěn)定性。在工程建設(shè)實(shí)踐中，常用施工方式是排孔灌漿，通過這種工法應(yīng)用，可較大提升施工作業(yè)整體效果，降低壩體滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.2 注漿灌注樁防滲

注漿灌注樁防滲技術(shù)應(yīng)用要求是將漿液注入地基裂縫，達(dá)到穩(wěn)定巖石層目的。在技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，要事先做好填充和擠壓作業(yè)，并通過漿液填充，提升工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障其防滲性能。

4.2.3 高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射技術(shù)就是借助相關(guān)高壓設(shè)備將漿液噴射至射漏出，實(shí)現(xiàn)滲漏水泥漿液與灌溉底層土壤的快速融合，形成壁狀固結(jié)體，從而起到較好的滲漏處理效果。高壓噴射灌漿施工工藝流程如圖1所示。

圖1 高壓噴射灌漿技術(shù)工藝流程

4.2.4 土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)

土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)就是根據(jù)壩體應(yīng)力分布規(guī)律，沿壩體軸線方向進(jìn)行劈裂，并灌入一定量泥漿，形成一堵垂直防滲墻，從而保障壩體質(zhì)量，提升其穩(wěn)定性。

4.2.5 控制性灌漿技術(shù)

控制性灌漿技術(shù)是水利水電工程建設(shè)中新型防滲技術(shù)。該技術(shù)是基于傳統(tǒng)灌漿技術(shù)的優(yōu)化與調(diào)整，實(shí)現(xiàn)漿液壓力與流量的合理控制，確保灌漿范圍及質(zhì)量的有效控制，極大地節(jié)約了施工成本，縮短了竣工時(shí)間。

4.3 化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)

化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)是水利水電工程建設(shè)中最常用的一種防滲技術(shù)。在該技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，利用高性能環(huán)氧砂漿進(jìn)行壩體滲漏處修補(bǔ)，達(dá)到及時(shí)止損目的。在完成環(huán)氧砂漿填補(bǔ)后，要及時(shí)應(yīng)用木板進(jìn)行壓實(shí)，保障技術(shù)應(yīng)用效果[5]。

4.4 瀝青混凝土防滲技術(shù)

瀝青混凝土技術(shù)主要應(yīng)用于北方寒冷地區(qū)的水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)中，其主要優(yōu)勢在于瀝青混凝土材料具備高耐久性與穩(wěn)定性。在應(yīng)用實(shí)踐中，先將瀝青材料進(jìn)行高溫加熱，然后再將其注入壩體，從而為水利水電工程項(xiàng)目高質(zhì)量建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提升工程使用壽命及性能。

4.5 膜料防滲技術(shù)

膜料防滲技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中，將防滲層平鋪與壩體之上，達(dá)起到很好的防滲堵漏作用。施工成本低、防滲效果好、施工操作簡便是該技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢，但其缺點(diǎn)也非常明顯，如牢固性差、抗沖擊性能差等，很容易在施工過程中因操作不規(guī)范出現(xiàn)膜料破損問題，致使防滲效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。

5 防滲墻施工技術(shù)在水利水電工程項(xiàng)目防滲施工中的具體應(yīng)用

某水利水電大壩始建于1972年，為當(dāng)?shù)胤篮?、灌溉、電力供?yīng)作出了較大貢獻(xiàn)。該大壩壩體為土壩，高程為43m，壩高最高為28m，歷經(jīng)數(shù)10年運(yùn)行，逐漸出現(xiàn)滲漏問題，雖經(jīng)數(shù)次續(xù)建及加固，滲漏問題仍未得到妥善解決，現(xiàn)結(jié)合工程具體概況及現(xiàn)場地質(zhì)勘測，擬采用防滲墻施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)防滲堵漏。

5.1 導(dǎo)墻施工

在導(dǎo)墻施工中，為避免出現(xiàn)槽口坍塌問題，需在壩軸線上游1.5m處設(shè)置防滲墻，并沿防滲墻軸線開挖導(dǎo)墻基槽。將導(dǎo)墻基槽填土整平夯實(shí)后，增設(shè)一層0.05m的C10混凝土墊層，并科學(xué)實(shí)施鋼筋綁扎、支模及混凝土澆筑施工。導(dǎo)墻整體呈倒“L”形，高度為1.2m，壩頂寬1m，基槽寬0.45m。

5.2 塑性混凝土配合比

塑性混凝土配合比是否科學(xué)合理將對防滲墻整體質(zhì)量及防滲效果產(chǎn)生直接影響，為此施工實(shí)踐之中，施工單位應(yīng)結(jié)合防滲墻設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度、滲透吸收及彈性模量即水下澆筑混凝土坍落度要求進(jìn)行現(xiàn)場配比試驗(yàn)，最終確定配合比。

5.3 泥漿制備

在制備泥漿時(shí)，將純堿溶液濃度設(shè)置為1∶1.5；CMC液濃度設(shè)置為1.5%。漿液攪拌時(shí)，先加熱1/3桶水，啟動設(shè)備實(shí)施攪拌，并按試驗(yàn)配比一次緩慢加入各類材料，攪拌完成后靜置24h投入使用。

5.4 槽段開挖

在防水墻施工過程中，最為基礎(chǔ)也是最核心的施步驟就是開挖槽段。結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本工程采取分段開挖方式開挖各槽。各槽段長度為900cm，按I期、II期順序一次施工。在I期槽段開挖階段，按照先主孔后副孔順序操作，如圖2所示。整個(gè)槽段設(shè)計(jì)主副孔各3個(gè)、2個(gè)，開挖過程中，用液壓抓斗進(jìn)行抓取。抓出的填土需運(yùn)送至指定堆放點(diǎn)。如在抓取施工中有堅(jiān)石土層，就應(yīng)該停止抓取，先用沖擊鉆進(jìn)行破碎，然后再繼續(xù)抓取。抓取深度控制應(yīng)以壩基粉質(zhì)黏土層1m及以上為準(zhǔn)。針對壩身已出現(xiàn)滲漏的部位，需在成槽過程中應(yīng)用漿液進(jìn)行槽壁保護(hù)，并持續(xù)補(bǔ)漿，但此過程中需將泥漿面控制在導(dǎo)墻頂面下方0.5m處。

圖2 槽段開挖分段示意圖

5.5 塑性混凝土水下灌注施工

針對本項(xiàng)目塑性混凝土水下灌注施工，設(shè)計(jì)采用直升式導(dǎo)管法開展操作。各槽段設(shè)計(jì)3套導(dǎo)管.在I期槽段中，設(shè)定槽端導(dǎo)管與接頭管間距1.2m，II期槽中，間距就適當(dāng)縮小，改為1m，并用螺旋絲扣進(jìn)行連接，接口密封用橡膠墊圈。對于槽孔內(nèi)混凝土澆筑施工，按照由深至淺順序，就是指從最大深度導(dǎo)管開始澆筑，澆筑過程不能間斷。需要注意的是，澆筑過程要保證澆筑面均勻上升，同時(shí)還應(yīng)保障塑性混凝防滲墻頂面高度高出設(shè)計(jì)高程0.5m以上。

6 結(jié)語

水利水電工程在促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提升、保證居民生活用水、防水減災(zāi)及工業(yè)生產(chǎn)供水方面起到了非常重要的作用。文章結(jié)合具體項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際，對水利水電工程防滲技術(shù)工藝的應(yīng)用流程進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為同類型項(xiàng)目高質(zhì)量建設(shè)提供了技術(shù)借鑒與指導(dǎo)指導(dǎo)。