防水堵漏技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

李 強 王 萍

(1.新疆水利廳喀什水文水資源勘測局，新疆喀什 844000；2.喀什地區(qū)長河水利水電工程有限責(zé)任公司，新疆喀什，844000）

水利工程的防水技術(shù)具有要求高、難度大、更復(fù)雜等特點。水利工程發(fā)生滲水的形式多種多樣，其成因也各有不同，找出滲漏的原因才是解決水利工程滲漏的根本。

1 滲漏原因

1.1 結(jié)構(gòu)滲水

結(jié)構(gòu)滲水包括點滲水和大面積滲水。點滲水一般是由于結(jié)構(gòu)局部孔洞造成，對結(jié)構(gòu)危害不大，處理也較簡單。例如：水利工程中，主體工程與不同用處的管線相連，在混凝土的澆筑過程中，一旦管線的止水環(huán)部位焊接不嚴(yán)密，或者混凝土振搗不密實，往往會造成混凝土表面蜂窩麻面或孔洞，容易導(dǎo)致滲水；大面積滲水通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的底板上，其主要原因主要有以下兩點。

第一，基面四周的降水基坑一般設(shè)置在墊層以下，很難達(dá)到降水的要求，不易即時排出積水，然而為保證施工進度，帶水施工在所難免。

第二，混凝土澆筑時，由于混凝土拌合不均或振搗不當(dāng)?shù)仍蛲ǔ斐苫炷翉姸冗_(dá)不到設(shè)計值，進而導(dǎo)致大面積滲水。

2.2 施工裂縫

施工縫隙包括施工縫和變形縫。當(dāng)建筑物施工面積很大時，通常人為地將混凝土劃分為多個連續(xù)單元施工，這就致使結(jié)構(gòu)中施工縫的存在，是滲水問題發(fā)生的常見部位。在處理施工縫時，需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來施工，必須清除干凈縫面的雜物、浮塵等垃圾，并保證模板支撐牢固、連接可靠，無跑漿漏漿現(xiàn)象；變形縫造成滲水的主要原因包括：混凝土振搗不密實、止水帶固定不牢或偏離中心等，容易造成混凝土表面蜂窩麻面或出現(xiàn)孔洞。

3 防水堵漏施工技術(shù)

3.1 防滲墻施工工藝

防滲墻具有墻體厚度小、滲透系數(shù)低、柔性強、耐久性好及成本低等特點，從而在水利工程中應(yīng)用很廣泛。根據(jù)防滲墻施工成墻工藝，其施工工藝大體可以分為：射水法成墻工藝、多頭攪拌深層水泥土成墻工藝、鋸槽成墻工藝等，下面就據(jù)各成墻工藝的施工原理和特點進行細(xì)述。

(1) 射水法成墻施工。射水法成墻施工所需設(shè)備有：澆筑機、鉆孔機和混凝土攪拌機，較適應(yīng)于砂土、粘土及粒徑小于100mm 的砂礫層。其施工工序為：鉆孔機內(nèi)的成型器從噴嘴中噴射出高速水流并通過上下反復(fù)運動切割并修整孔壁，進而形成具有保護作用的泥漿護壁，再通過正循環(huán)或反循環(huán)的將多余的土排出。槽孔形成以后，澆上混凝土薄壁防滲墻便形成了，射水法工藝的成墻厚度為0.22～0.45m，最大深度約30m左右。

(2) 多頭深層攪拌水泥土法。此法具有施工方便、成本低廉、清潔等優(yōu)點，較適宜用在砂礫土、砂土、粘土和淤泥質(zhì)土。其成樁原理是：將具有多個鉆頭的攪拌樁機的鉆桿鉆入土層，將水泥漿通過鉆桿注入并與土體一起攪拌，使土體和水泥漿凝結(jié)成水泥土樁，再通過樁與樁之間連接成整體性較好的水泥土防滲墻。目前，多頭深層水泥土發(fā)的最大成墻深度約22m，水泥土的滲透系數(shù)低于10cm/s，抗壓強度超過0.3MPa。

(3)鋸槽法。此法的主要設(shè)備是鋸槽機，其主要組成部件有：動力系統(tǒng)、行走底盤、傳動系統(tǒng)、支架、起重設(shè)施、排渣系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。

其工作原理：鋸槽機的刀桿在導(dǎo)孔中同時開槽及排土，開槽移動速度為0.8～1.5m/h，通過上下運動切割土體，再以正循環(huán)或反循環(huán)的排土方式將多余的土排出，在整個過程中采用泥漿護壁進行配合。鋸槽機通過不同規(guī)格的刀桿組合，開槽深度最大能達(dá)到40m，寬度可達(dá)0.2～0.5m。其優(yōu)點有：墻體連續(xù)、效率高、質(zhì)量可靠，且成墻深度大，適應(yīng)于多種土層。

3.2 高壓噴射灌漿工藝

此法的工作原理是通過噴射高壓水泥漿沖擊需要加固的土層，使被灌地層土顆粒與水泥漿液混合，固結(jié)成一個整體而達(dá)到提高土體承載力或防滲作用。高壓噴射灌漿施工工藝具有材料廣、設(shè)備簡單、效率高、造價低，防滲效果好等優(yōu)點，但是對地質(zhì)要求較高、需要施工機具較多。

（1）施工準(zhǔn)備。這一階段的主要目的是保證水泥漿的比重、水灰比、攪拌及等。高壓噴射灌漿前需將施工器械準(zhǔn)備妥善，包括：注漿管、噴嘴、空氣壓縮機、高壓泵、流量計等，同時需備好的原材料有：普通水泥，其強度不得低于32.5，水灰比為1∶1。

（2）施工階段。施工前先對施工場地進行平整，鉆機定位，排水溝的開挖等工作。為控制施工質(zhì)量，鉆孔的位置和設(shè)計位置偏差不應(yīng)超過5cm，這就要求鉆孔機定位好后，在利用原漿進行灌注至設(shè)計標(biāo)高過程中需要利用特殊鉆桿進行鉆孔。試噴后進行下管，灌注至設(shè)計高程。噴射軸線調(diào)整為折線型（折線的軸線和灌漿鉆孔的軸線夾角以小于15度為宜）。

高壓噴射灌漿施工需嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)程操作，利用施工中的技術(shù)參數(shù)對灌漿質(zhì)量進行控制。高壓噴射灌漿通常需要進行二次靜壓灌漿，這是由于套管在灌樁至設(shè)計標(biāo)高后被拔出，水泥漿由于凝固收縮，孔口伴隨下沉現(xiàn)象的出現(xiàn)。進行二次靜壓灌漿時，以漿面不再下沉為準(zhǔn)。

（3）高壓噴射灌漿時需注意的問題。

第一，高壓噴射注漿施工前，應(yīng)對具有代表性段區(qū)的地質(zhì)條件按室內(nèi)試驗選定的配合比進行試射，從而確定孔距、布孔方式、孔深、排距、噴射壓力、提升速度、流量等施工參數(shù)。

第二，遇到漿耗量較大，孔口漿濃度偏低甚至不返漿返的孔時，可采取以下措施進行處理：第一種方法是采取加大注漿的濃度，待返漿正常后開始旋轉(zhuǎn)噴具與提升；另外一種方法是在漿液中摻入適量的速凝劑，以減短凝結(jié)時間。

第三，對鉆孔過程中發(fā)生漏水滲水的地段，應(yīng)先回填一定級配的砂石以減小空隙縫隙，然后進行灌漿施工，待灌注的漿液凝結(jié)以后再進行噴射。

第四，若在噴射過程中發(fā)生中斷且時間超過30min時，必須準(zhǔn)確記錄樁中斷點，以便復(fù)噴時將噴桿伸至中斷處下30～50cm，如中斷位置超出噴桿下伸長度，需對中斷點采取掃孔處理，再噴射注漿。如噴射注漿過程中出現(xiàn)噴嘴堵塞時，應(yīng)馬上對噴具進行疏通。

4 工程實例

某水庫占地面積164 km2，水庫蓄水面積152.5km2，設(shè)計堤高9.50m，最高蓄水高度7m，水庫總?cè)萘?.0億m3，是一座以城市供水蓄水為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖、灌溉等一系列綜合效益的大型水利樞紐工程。

由于該水利樞紐工程的圍堤存在大量裂縫，其中以東圍堤、東南圍堤、西南圍堤為主，裂縫深度達(dá)2.0～25m，其主要原因是堤身土質(zhì)不佳且壓實度過低，土壤含水量大，加之氣候干燥致使土壤干縮，嚴(yán)重影響壩體質(zhì)量。擬對堤身裂縫位置進行加固處理，對大于1cm的裂縫采取高壓灌漿方案。

（1）高壓灌漿施工工藝流程,見圖1。

圖1 高壓灌漿施工工藝流程

（2）漿液的配置。按照試驗中各材料的設(shè)計用量量取，粘土需浸泡4～8h，將各種材料充分混合攪拌，攪拌時間不得少于30min，攪好的漿液需過35cm2孔篩過濾。

（3）打孔。用打孔機打孔，孔深需超過裂縫深度1.0m，打孔深度為4.5m，打孔過程中需留意孔斜度。

（4）灌漿。用灌漿管灌漿，并做好孔口的封堵。灌漿壓力從無壓力或小壓力逐漸加大至設(shè)計灌漿壓力。開始灌漿時采用稀漿，逐漸加大漿液濃度到預(yù)定濃度，根據(jù)裂縫的吃漿大小重復(fù)灌漿。

灌漿過程中要留意灌漿管的進漿情況，并詳細(xì)記錄灌漿量，以作為試驗分析的依據(jù)。同時還要注意堤身變形和裂縫，確保大堤安全的前提下進行施工。

在最大設(shè)計壓力下，當(dāng)灌漿孔停止進漿或進漿量小于40mL/min時，即可結(jié)束灌漿。有時達(dá)到設(shè)計壓力的情況下，灌漿孔的單位進漿量經(jīng)很長時間還達(dá)不到40mL/min，而回漿量又明顯加大，這時可控制進漿量在1L/min左右，持續(xù)30～60min即可結(jié)束。

（5）封孔。灌漿結(jié)束后，排出孔內(nèi)稀漿及雜物，用濃漿對孔口進行密封，再用土回填并夯實。

該樞紐工程采用灌漿加固以后，結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能和抗傾覆能力得到極大的提高，排除了壩體的安全隱患，并順利通過驗收。

5 防水施工質(zhì)量控制要點

水利工程防水施工是一項系統(tǒng)工程，施工質(zhì)量對水利工程至關(guān)重要，以材料為基礎(chǔ)，施工為保障。實踐證明，水利工程出現(xiàn)滲漏水等質(zhì)量問題與施工質(zhì)量有著直接或間接的關(guān)系。為了提高工程質(zhì)量，必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，在施工建立工程質(zhì)量保證體系，同時，應(yīng)該加強工程管理人員的質(zhì)量意識，只有這樣才能保證水利工程中的施工質(zhì)量。

（1）水利工程中的防水措施通常是多種手段結(jié)合使用，采取“堵防結(jié)合，剛?cè)岵?，綜合治理”的方式，對水利工程進行多道設(shè)防，以增強結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力。

（2）材料的選擇。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防水材料的種類也越來越多，但其特性也存在著很大的差別，僅僅依靠材料性能解決各類滲水問題還不打現(xiàn)實，對不同形式的滲水應(yīng)選擇不同特性的防水材料。

（3）加強質(zhì)量管理意識。水利工程是系統(tǒng)工程，是千秋大業(yè)工程，直接關(guān)系著老百姓的生命財產(chǎn)安全，施工質(zhì)量的好壞對水利工程的質(zhì)量至關(guān)重要。實踐證明,凡事出現(xiàn)質(zhì)量問題的水利工程，均或多或少與施工質(zhì)量有關(guān)。為了提高水利工程的施工質(zhì)量,在建立健全工程質(zhì)量保證體系的同時,還需不斷加強現(xiàn)場施工管理人員的質(zhì)量管理意識,對施工工序進行嚴(yán)格把關(guān)。

6 結(jié) 語

水利工程建設(shè)具有技術(shù)含量高、施工周期長、規(guī)模龐大、質(zhì)量要求高、影響因素多等特點，因此，水利工程在施工技術(shù)方面的要求也比其他方面工程要求高。防滲技術(shù)作為水利工程中的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系著整個水利工程的成敗。

［1］水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程.中國水利水電出版社,2007,10

［2］徐有前.高壓噴射灌裝技術(shù)在大壩防滲加固中的應(yīng)用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2003

［3］水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編.中國水利水電出版社,2002,7

［4］廉紅霞.建筑防水工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].山西建筑,2005

［5］李思慎,任大春.長江重要堤防的防滲問題[J].人民長江,2002