水利工程防滲技術(shù)的應(yīng)用分析

王 新

(巴州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆 庫爾勒 841000)

水利工程擔(dān)負(fù)著農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、日常用水和水災(zāi)防治等重要使命，因此水利工程的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量非常關(guān)鍵。

我國地廣人多，水利工程不但種類繁多且分布廣泛。水利工程的安全、有效運(yùn)行，不僅是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的保障，也是維護(hù)人們正常、穩(wěn)定生活的需要。

在水利工程中，防滲一直是水利工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，雖然目前的防滲技術(shù)越來越先進(jìn)，防滲材料越來越高級，但是實(shí)際防滲的效果卻存在很大差異，面對目前水利工程普遍的防滲難題，我們有必要對各種防滲技術(shù)進(jìn)行剖析，并對防滲技術(shù)具體的實(shí)施和應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

1 防滲墻技術(shù)的應(yīng)用分析

在水利工程中防滲墻是一種比較重要的垂直防滲技術(shù)，通常要求防滲墻墻體的厚度要小、滲透系數(shù)也要小，并且還需要其具有一定的耐久性和經(jīng)濟(jì)性。

隨著科技的進(jìn)步，防滲墻技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展，目前應(yīng)用于水利工程中的防滲墻種類較多，比較常見的有多頭深層攪拌防滲墻、射水法防滲墻、鋸槽法防滲墻以及鏈斗法防滲墻等[1]。下面我們就幾種防滲墻的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1.1 多頭深層攪拌防滲墻[2]

這種防滲墻技術(shù)主要是采用多頭深層攪拌樁機(jī)來進(jìn)行多頭鉆進(jìn)，并將水泥土噴射到土體的內(nèi)部，然后進(jìn)行均勻攪拌，進(jìn)而達(dá)到土體與水泥漿均勻混合，并形成一排水泥土樁，然后再將各攪拌樁進(jìn)行搭接，最終形成一道嚴(yán)密的水泥土防滲墻。

防滲墻中，由于水泥的滲透系數(shù)較小，通常在10 cm/s以下，所以能夠有效的起到防滲作用。

在水利工程中，多頭深層攪拌防滲墻通常應(yīng)用在砂土、黏土、砂礫層或者淤泥層的防滲工程中。多頭深層攪拌防滲墻的防滲效果比較明顯，且施工方便，成本較低，非常適合在水利工程中進(jìn)行推廣。

1.2 鋸槽法防滲墻

此種方法主要是依靠鋸槽機(jī)的刀桿以一定的傾斜角度上下反復(fù)的切割土體，并且邊切割邊向前移動開槽，通常鋸槽機(jī)的移動速度應(yīng)該保持在0.8～1.55 m/h。被切割下來的土體通過循環(huán)排渣的方式被排出鋸槽外。成槽以后采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁，并澆筑混凝土，使其形成大約0.2～0.3 m的連續(xù)防滲墻體。

通常鋸槽機(jī)可由行走底盤、動力及傳動系統(tǒng)、刀桿和支架的加壓系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)以及起重系統(tǒng)等組成。鋸槽法形成的防滲墻寬度在0.2～0.5 m，其深度最多可達(dá)40 m。

在水利工程中，鋸槽法防滲墻通常適用于黏土、砂土和卵石粒徑較小的砂礫石地區(qū)。鋸槽法具有連續(xù)成墻、機(jī)械化施工效率高、成墻質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

另外，鋸槽法防滲墻還可以根據(jù)不同的防滲要求，采用自凝灰漿、固化灰漿等不同材料，形成不同抗?jié)B指標(biāo)的防滲墻。

1.3 射水法防滲墻[3]

射水法防滲墻的成墻設(shè)備有造孔機(jī)、混凝土澆筑機(jī)和攪拌機(jī)等。這種方法需要通過造孔機(jī)的噴嘴射出高壓、高速的水流來對土體進(jìn)行切割。并在成型器上下反復(fù)運(yùn)行切割修整后，使孔壁的光滑程度達(dá)到要求。然后邊循環(huán)出渣邊泥漿護(hù)壁。

形成規(guī)定要求的槽孔以后，將攪拌機(jī)攪拌完成后的混凝土進(jìn)行澆筑，進(jìn)而形成一道混凝土防滲墻。

射水法形成的防滲墻厚度通常為0.22～0.45 m，深度可達(dá)到30 m左右。此種方法適用于黏土、砂土以及砂礫石地層。近年來，射水法在我國的水利工程中應(yīng)用頻率較高，它對于堤防具有較好的加固效果，因此具有較好的應(yīng)用前景。

1.4 鏈斗法防滲墻

鏈斗法防滲墻是采用鏈斗式開槽機(jī)排樁上的旋轉(zhuǎn)鏈斗來取土，將排樁傾斜下放到成墻深度以后，開槽機(jī)邊向前移動邊開槽，并采用水泥漿護(hù)壁，然后進(jìn)行混凝土澆筑。

鏈斗法防滲墻的深度通常可達(dá)到10～15 m，其寬度通常在16～50 cm。這種防滲墻技術(shù)適用于黏土層、砂土層或者砂礫石層中，但要求砂礫石中的粒徑必須小于槽的寬度，且礫石的含量在30%以內(nèi)。

1.5 薄型抓斗防滲墻

薄型抓斗式防滲墻可采用斗寬為0.3 m的薄型抓斗機(jī)進(jìn)行開槽，然后泥漿護(hù)壁，最后進(jìn)行混凝土澆筑。薄型抓斗成型的防滲墻深度能夠達(dá)到40 m。

2 灌漿防滲技術(shù)

灌漿防滲技術(shù)主要是依靠氣壓或者液壓，將水泥漿等能夠固化的漿液送入到地層當(dāng)中，以改善地層的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地層的防水抗?jié)B能力。

在水利工程中通常應(yīng)用的是壩體劈裂灌漿、高壓噴射灌漿、壩基礫石層防滲帷幕灌漿等。

2.1 土壩壩體劈裂灌漿法[4]

在水利工程中土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)對于處理壩體的防滲非常重要。這種技術(shù)應(yīng)用了壩體的應(yīng)力分布規(guī)律，沿著壩體的軸線進(jìn)行單排的布孔，然后采用漿泵將漿液注入到孔內(nèi)。

它采用水力控制性地劈裂壩體，使所有與劈裂縫連通的裂縫和漏洞等隱患被堵塞或者切斷，進(jìn)而形成一道連續(xù)的防滲墻體。并且這種方法也能夠使泥漿和壩體產(chǎn)生相互擠壓和滲透作用，對壩體的應(yīng)力分布也起到了改善的作用，使壩體能夠更加穩(wěn)定。

在應(yīng)用土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)壩體條件和裂縫情況的不同進(jìn)行針對性的處理。如果壩體的裂縫均勻分布在局部區(qū)域，可采用局部灌漿的方法進(jìn)行處理;如果壩體的整體質(zhì)量較差，且存在各種貫通性裂縫，則必須進(jìn)行全線的劈裂灌漿處理。

土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)在我國的很多水利工程中，均得到了有效的應(yīng)用。從目前的應(yīng)用效果上來看，全線劈裂灌漿技術(shù)的防滲效果比較明顯，壩體的密實(shí)度也得到了全面的提高。

2.2 高壓噴射灌漿技術(shù)[5]

這種技術(shù)主要是依靠鉆桿端噴嘴所噴射出的高壓水泥漿，來與土體均勻混合，然后形成一道水泥土加固防滲體。高壓噴射時，漿液或者水從噴嘴里被高壓噴射出來，并沖擊破壞土層，使?jié){液與土顆粒充分混合，在土體中形成固結(jié)體。

根據(jù)噴射方式的不同，高壓噴射灌漿可分為旋噴、定噴及擺噴。采用高壓旋噴方式所形成的旋噴樁，可廣泛應(yīng)用于基坑加固及防水工程中;采用定噴和擺噴的灌漿形式可應(yīng)用在板墻防滲工程中。

目前在水利工程中應(yīng)用比較頻繁的是高壓旋噴技術(shù)，它適用于淤泥土層、流塑、軟塑或者可塑性黏土、粉土、砂土、黃土等土層中。采用高壓旋噴灌漿施工技術(shù)時，如果土中的石塊粒徑過大，地下水流速過大或存在植物根莖等雜物時，則應(yīng)該做好現(xiàn)場的噴射試驗(yàn)，以確定其適用性。

高壓噴射灌漿技術(shù)具有可控性好、連接性強(qiáng)、施工靈活等優(yōu)點(diǎn)，但這種方法對土層的要求較高所以處理時應(yīng)該注意。

2.3 卵礫石層帷幕灌漿技術(shù)

這種技術(shù)與在普通土層進(jìn)行灌漿有所不同，它所采用的灌漿材料為黏土與水泥混合漿液，適用于卵礫石層。由于在卵礫石層中鉆孔比較困難，所以可采用循環(huán)鉆灌閥跟管灌漿、套閥灌漿或者打管灌漿的方式。

受到卵礫石層的條件限制，很難控制好填充漿液的灌漿范圍，所以為了使灌漿效果更加明顯，通常采用的是3排以上灌漿孔的形式。

因?yàn)槁训[石層灌漿在實(shí)際施工中很容易受地層條件的限制，在工程中應(yīng)用的范圍有限，通?？蓪⑦@種方法作為補(bǔ)充防滲的手段，這樣既能解決防滲問題，又可節(jié)省工程用料。

2.4 控制性灌漿技術(shù)

控制性灌漿技術(shù)是一種比較先進(jìn)的防滲加固技術(shù)，它是對傳統(tǒng)灌漿技術(shù)的一種改進(jìn)。通常控制性灌漿所使用的主要材料為水泥，并根據(jù)地層條件的不同，選擇一些有針對性的材料作為輔料。

依據(jù)地層條件的不同，可分別摻加入砂、纖維等材料，來改善漿液的物理性能，加強(qiáng)了材料的抗水流沖擊能力，提高其防滲效果?？刂菩怨酀{技術(shù)能夠有效控制漿液在土體中的擴(kuò)張問題，并且能夠得到非常好的防滲效果。

我國近年來廣泛的將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于堤防、圍堰和壩體基礎(chǔ)當(dāng)中，對于解決大孔洞和高流速水流條件下的防滲問題效果非常明顯。

3 結(jié)論

水利工程中的防滲技術(shù)比較復(fù)雜，工程中許多地方都會應(yīng)用到防滲技術(shù)，所以對各種防滲技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性的研究非常必要。雖然防滲技術(shù)的施工工藝正在不斷的改進(jìn)和完善，但是根本的防滲問題仍然存在，在實(shí)際工程中采用何種防滲技術(shù)、何種施工工藝仍然需要廣大從業(yè)者不斷的累積經(jīng)驗(yàn)和深入探索。

[1] 曾金拔.芻議水利工程中的防滲施工技術(shù)[J].黑龍江水利科技，2012，40(7):117-118.

[2] 李賢業(yè).多頭深層攪拌防滲墻技術(shù)(水泥土加固法)在實(shí)踐中的應(yīng)用[J]. 科技資訊，2009，5(2):154-155.

[3] 張庭志.射水法防滲墻施工的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電，2002(Z1):71-73.

[4] 盧超.土壩壩體與堤壩地基劈裂灌漿防滲技術(shù)[J]. 水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2003，1(1):13-15.

[5] 彭德釗，王松鶴.高壓噴射技術(shù)新工藝試驗(yàn)及應(yīng)用[J].人民黃河，1995(02):57-58.