对水利堤坝工程防渗处理技术的探讨

　　摘要：水利堤坝工程施工项目中，许多工程都存在一些不同程度的病险问题。随着工程建立的时间增加，其出现渗透破坏变得十分常见，然而渗透破坏对于水利工程的破坏性是巨大的。根据不同的坝型、坝基和病因情况，应采取不同的处理方法。为此，笔者根据多年经验对水利工程中防渗处理技术的运用进行了一定分析。
　　关键词：防渗墙；灌浆；堤坝工程；
　　1前言
　　我国的小型水利水电枢纽工程为数众多，分布广，坝型多样，坝体的结构样式多种多样，在防洪减灾中发挥了巨大的作用，并且还在农业灌溉生产、人民日常用水、工业生产需要等方面保证了水资源的供给。这些工程的主要病险有：防洪标准偏低，达不到现行有关规范标准要求；坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏；工程建筑物老化失修等。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全，因此急需进行除险加固处理。针对上述几种情况，防渗一般采用防渗墙或灌浆措施来处理渗透或降低浸润线，采用防滑桩或压重等措施来提高抗滑稳定性安全系数。其中，常用的是防渗墙和灌浆。
　　2混凝土防渗墙工艺分析
　　防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。
　　2.1多头深层搅拌水泥土成墙工艺
　　多头深层搅拌桩机一次多头钻进，把水泥浆喷入土体并搅拌，使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩，桩与桩搭接形成水泥土防渗墙。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低，适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层（砂砾直径小于5cm）。实践证明，多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显，在地下防渗工程中质量可靠，投资最经济、最有效，具有一定发展前景。
　　2.2锯槽法成墙工艺
　　锯槽法成墙是由专门的锯槽机完成。主要由近乎垂直的锯管在功率较大上下摆动的装置或液压装置(又称液压开槽机)驱动下，锯管设置的刀刃切割地层，随锯槽机根据地层状况移动开槽。采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔成型后，根据需要可采用导管法水(泥浆)下浇筑混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙，但需要采用水胀胶囊等隔浆装置隔离开槽区和浇筑区。该法适应于颗粒粒径小于1OOmm的松散地层，如黏土、砂土、砂、砾及小卵石等地层。
　　2.3链斗法成墙工艺
　　由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土，同时将斜放的排桩下放到成墙深度，开槽机前进开挖沟槽，并采用泥浆护壁，其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16-50cm，深度可达10-15m。适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30％的砂砾石地层。
　　2.4薄型抓斗成墙工艺
　　采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽，泥浆护壁，浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙，最大成墙深度可达40m。适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
　　2.5射水法成墙工艺
　　射水法成墙设备主要由造孔机、混凝上搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机的成型器内射水喷嘴形成的高速水流(泥浆)切割土层，成型器上下运动切割修整孔壁，采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔成型后经灌注水下混凝土、塑性混凝土或钢筋混凝土形成防渗墙。该方法适用于密实黏土、亚黏土、淤泥、砂土及和粒径小于1Ocm的砂砾石地层。。
　　2.6墙体质量控制与检查
　　防渗墙的质量水平取决于对其施工过程中各个工序质量的控制的检查，一般可按现行标准执行。考虑成槽规律，并依据施工经验，槽孔建造精度现行标准偏高，孔斜率应为在墙深小于25m为8%，墙大于25m为6%。墙体质量检查后在成墙一个月后进行，所得的试样或芯样，可对其物理力学性能进行检测，并在所形成的钻孔内进行注水试验和其他无损检测。
　　
　　3灌浆法施工分析
　　土石坝坝体、坝基防渗处理中灌浆方法主要有劈裂式帷幕灌浆法、低压速凝式灌浆法、高压填充式灌浆法、通过灌浆加固，形成防渗体等。
　　3.1劈裂式帷幕灌浆法
　　所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础l～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复：泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
　　3.2低压速凝式灌浆法
　　这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况(即粘土层或砂砾层)分别采用3O型钻机或5O型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质(如黄豆、大米)，再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出；加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。
　　3.3高压填充式灌浆法
　　高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1．5～2．Om，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宣。灌浆时压力一般为127．4O～166．60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。用于填充蚁穴、溶洞时，灌浆用3O型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆，形成包围圈，然后进行填充，则填满为止。
　　3.4通过灌浆加固，形成防渗体
　　此方法适用于浆砌石重力坝。坝上游面固结灌浆，堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。坝下游面追踪固结灌浆，在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。
　　采用这种方法时最好是坝前无水。坝面重新剔勾缝，剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
　　
　　4复合土工膜应用分析
　　它是一种新颖的工程材料，是用聚乙烯或聚氯乙烯的增强改性，压延成膜与涤纶针刺土工布热合而成，具有质轻、抗拉、抗顶破、抗撕强度高，耐老化，防渗性能好，施工简单，造价低，使用期长等特点，是一种理想的防渗材料。复合土工膜在现代水利工程中的运用应注意以下几点：
　　（1）应根据工程重要性、作用水头、施工水平，方便接缝质量的检测，经技术经济比较，合理选用土工膜。选用透明度好的土工膜，可以对采用双线热粘结构的接缝通过肉眼检查熔焊效果，同时，也可以直接观察膜下渗漏水状况。
　　（2）应重点做好土工膜与岸坡防渗面板、锁边帷幕及大坝防渗体的连接设计，采用适宜的土工膜接缝方式，这是工程成败的关键。
　　（3）应重点作好土工膜的上垫层和保护层设计，并采取有效施工措施，避免遭受人为或其他因素破坏而导致产生缺陷漏水。土工膜下面应设置有效的排水系统，防止在库水位较低时，因反向水压力顶托土工膜造成不利后果。
　　（4）应加强对土工膜缺陷及接缝质量检测方法的研究，完善运行期渗漏监测手段，及时发现和掌握渗漏部位及渗漏量，并预先制定有效的对策和措施。
　　5总结
　　笔者根据多年的经验分析，水利堤坝防渗工程防渗，多可以采用防渗墙、灌浆、复合土工膜等方法得到有效处理。针对小型水利水电枢纽工程堤坝的不同特点，采取不同的方法。防渗墙有施工简便、速度快、消耗少，在处理坝基渗漏等渗透变形隐患问题上效果较好。
　　参考文献
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　　[3]王其进,王祖得.水利工程中高压喷射灌浆应用的思考冲国高新技术企业，2007-08-15．

《对水利堤坝工程防渗处理技术的探讨》

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