土石壩工程壩體防滲技術(shù)綜述

趙炎志

摘 要：在土石壩工程中，防滲技術(shù)一直被認(rèn)為是最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，但是在我國(guó)的土石壩工程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)防洪標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，施工質(zhì)量較差的問(wèn)題，造成防滲體系的破壞，最終發(fā)生水庫(kù)失事問(wèn)題。在文章中，就將對(duì)土石壩壩體的防滲漏技術(shù)體系進(jìn)行介紹，從而為我國(guó)土石壩工程的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：土石壩工程；壩體；防滲技術(shù)

1 概述

從我國(guó)全國(guó)范圍來(lái)看，已經(jīng)建成或者在建的水庫(kù)主要就是使用土石壩，而水庫(kù)的質(zhì)量與安全將關(guān)系著整個(gè)城市的防洪、發(fā)電、供水以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等多方面的效益。但是通過(guò)報(bào)道與數(shù)據(jù)調(diào)查可以了解到我國(guó)在二十世紀(jì)六十年代時(shí)期建設(shè)的水庫(kù)，在土石壩的質(zhì)量以及防滲方面都是非常落后的，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及國(guó)家的發(fā)展產(chǎn)生了直接的影響。但是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在土石壩防滲技術(shù)方面取得了顯著的發(fā)展。接下來(lái)的內(nèi)容中就將對(duì)我國(guó)土石壩工程中所使用的防滲技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2 土石壩壩體防滲技術(shù)

2.1 劈裂灌溉防滲技術(shù)

所謂劈裂防滲技術(shù)就是在土石壩施工過(guò)程中，使用一定的壓力間將壩體沿著軸線小主應(yīng)力進(jìn)行劈開(kāi)，在劈開(kāi)的縫隙中灌溉泥漿，從而形成一個(gè)十公分左右厚的連續(xù)泥墻。在灌溉泥漿的同時(shí)，泥漿對(duì)壩體起到了一定的濕化作用，從而使壩體發(fā)生沉陷，提高壩體的密實(shí)程度。通過(guò)劈裂灌漿技術(shù)的應(yīng)用，不僅僅使得土石壩的防滲效果得到提高，同時(shí)也對(duì)壩體進(jìn)行了加固。作為一種有效的防滲技術(shù)，劈裂灌溉技術(shù)的應(yīng)用也是非常簡(jiǎn)便的，能夠就地取材，施工過(guò)程較為簡(jiǎn)便，施工成本小，所以成為了土石壩工程施工中最為常用的防滲技術(shù)。

在劈裂防滲技術(shù)推廣的最初，技術(shù)規(guī)范要求土石壩為五十米以下的均質(zhì)壩以及寬心墻壩，施工過(guò)程中也需要在低水位的時(shí)候進(jìn)行。但是隨著該技術(shù)的不斷優(yōu)化與改善，施工規(guī)范與施工環(huán)境也得到了提高，現(xiàn)在在超過(guò)五十米的壩體中也能夠進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了高水位的施工，在對(duì)壩體進(jìn)行劈裂的基礎(chǔ)上，也能夠?qū)位M(jìn)行劈裂灌溉。并且應(yīng)用該技術(shù)的土石壩不僅僅局限于均質(zhì)壩與寬心墻壩，在沙壩、濕陷性黃土寬頂壩以及其他心墻壩中都能夠進(jìn)行施工。通過(guò)研究與實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，只要是沿著堤壩軸線布孔，進(jìn)行泥漿的灌溉都是可以實(shí)現(xiàn)定向劈裂的，并且防滲效果也是非常好的。

2.2 高壓定向噴射灌溉防滲技術(shù)

高壓定向噴射灌溉防滲技術(shù)是對(duì)險(xiǎn)庫(kù)壩進(jìn)行防滲的，在日本噴射防滲的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善而取得較好效果，同時(shí)隨著我國(guó)工程施工經(jīng)驗(yàn)的增加與施工技術(shù)的進(jìn)步，在高壓定向噴射的施工技術(shù)、專(zhuān)用設(shè)備、噴射形式以及設(shè)計(jì)計(jì)算等方面都有了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。在高壓定向噴射防滲技術(shù)應(yīng)用的最初，只能夠?qū)崿F(xiàn)在砂卵石、砂卵漂石以及堆石碴層等土層中使用，但是隨著該技術(shù)的推廣，我國(guó)目前所使用的最為先進(jìn)的高壓定向噴射技術(shù)就是“沖擊帶管鉆孔，泥漿護(hù)壁提管”的鉆孔方式。這種高壓定向噴射防滲技術(shù)有著以下的優(yōu)勢(shì)：首先就是能夠?qū)崿F(xiàn)在最短的時(shí)間內(nèi)成孔，孔斜率也比較容易進(jìn)行控制；其次噴射的過(guò)程中，護(hù)壁泥漿不會(huì)發(fā)生盲目的擴(kuò)散，使得噴射能量消耗減少，成墻的效率也就得到了提高；第三，提高了施工速度，與旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)相比較，泥漿護(hù)壁造孔的工效要高達(dá)七倍之多，并且板墻的防滲直徑得到了擴(kuò)大，防滲效果提高；最后就是對(duì)機(jī)具的磨損較小，鉆具的消耗降低。在我國(guó)的黃沙灣大壩、四川武都引水工程中，高壓定向噴射防滲技術(shù)得到了很好的應(yīng)用，不僅提高了壩體的防滲效果，同時(shí)也節(jié)約了施工成本。

2.3 土工合成材料的應(yīng)用

土工合成材料的質(zhì)量普遍是非常輕的，運(yùn)輸量較小，施工方法簡(jiǎn)單，與黏土或者砂礫防滲材料相比較，造價(jià)也是相對(duì)較低的，在保證防水效果的基礎(chǔ)上，降低施工成本，因此成為了土石壩工程中常用的防滲材料。在福建省的犁壁橋水庫(kù)施工中，土工合成材料的應(yīng)用是非常典型的事例，犁壁橋水庫(kù)的壩高為38.3米，并且背水壩長(zhǎng)年處于大面積濕潤(rùn)狀態(tài)，在土石壩施工中，將土工合成材料作為迎水壩的防滲層，總共鋪設(shè)面積達(dá)到一千八百多平方米，工期為三十天，每平方米的造價(jià)為16元，這個(gè)單方造價(jià)僅僅為黏土斜墻方案的1/3。這種土工合成材料的若軟性非常好，能夠更好的適應(yīng)壩體的變形，耐腐蝕性也非常好，至少能夠抵擋三個(gè)汛期的考驗(yàn)。應(yīng)用土工合成材料的犁壁橋水庫(kù)的背水坡沒(méi)有出現(xiàn)濕潤(rùn)現(xiàn)象，所以也可以說(shuō)明防滲效果是非常好的。

2.4 振沖加固防滲技術(shù)

在我國(guó)的水利工程中，心墻沙壩的數(shù)量是非常多的，而這種壩體在施工中，若是沒(méi)有將沙殼完全碾壓，或者是對(duì)某些壩體存在的細(xì)沙層沒(méi)有進(jìn)行處理，從而導(dǎo)致壩體在受到外界擾動(dòng)的時(shí)候發(fā)生滑坡現(xiàn)象，從而完全失去抗?jié)B的作用。所以，防止土石壩地震液化問(wèn)題成為了我國(guó)容易受到地震影響地區(qū)的土石壩施工中非常關(guān)鍵的內(nèi)容之一，其中振沖加固技術(shù)對(duì)這個(gè)問(wèn)題有著很好的應(yīng)對(duì)作用。針對(duì)內(nèi)蒙古紅山水庫(kù)土壩進(jìn)行分析，該水壩高度為31米，覆蓋層為40～60米深，為均質(zhì)土壩。通過(guò)對(duì)紅山水壩在地震設(shè)防烈度為七度的時(shí)候進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)液化深度達(dá)到了17米之深。所以在保留原有的排水井的基礎(chǔ)上，對(duì)地基進(jìn)行加固，并且用八米高的堆石進(jìn)行覆蓋，從而有效的緩解壩基的液化。對(duì)于下游的壩體設(shè)置一個(gè)寬度為二十米，深度為十米的振沖加密區(qū)，來(lái)維持壩體的穩(wěn)定。通過(guò)這種方式，在很大程度上提高了壩體的穩(wěn)定性，能夠更好的應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境的擾動(dòng)，達(dá)到較好的防水抗?jié)B效果。

2.5 射水造孔技術(shù)

所謂的射水造孔就是使用高速的射流來(lái)建造槽孔。具體的施工工藝中使用水泵以及成型器而產(chǎn)生速度非常高的射流，從而利用高速的射流所帶有的沖擊力對(duì)土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，使得水土混合的回流泥沙溢出，在此過(guò)程中使用卷?yè)P(yáng)機(jī)控制成型器進(jìn)行上下沖動(dòng)，從而對(duì)土層實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的破壞，對(duì)孔壁進(jìn)行修整切割，從而形成槽孔，并且利用泥漿來(lái)進(jìn)行護(hù)壁。結(jié)束了槽孔的施工之后就進(jìn)行水下混凝土的澆筑，進(jìn)而形成鋼筋混凝土或者混凝土槽墻，這時(shí)候再利用成型器側(cè)面的裝置進(jìn)行施工，將混凝土槽墻連成連續(xù)的防滲墻。這種射水造孔技術(shù)施工速度是非常快的，同時(shí)使用的設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單，施工造價(jià)也非常低，所以在壩體施工中也可以進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。

2.6 沖抓套井回填防滲技術(shù)

所謂的沖抓井回填防滲技術(shù)就是使用沖抓式的打井機(jī)具，在土石壩的壩體上造孔，并且使用粘性的土料分層進(jìn)行回填與夯實(shí)，從而能夠形成一個(gè)連續(xù)的防滲墻，對(duì)滲流通道進(jìn)行截?cái)?。在我?guó)目前已建以及在建的土石壩中，有幾百個(gè)工程都是采用這種方式進(jìn)行施工的。這項(xiàng)技術(shù)之所有得到了廣泛的利用，主要就是由于它能夠更好的解決壩體積水的“堵”與“排”問(wèn)題，在施工工期短，造價(jià)低的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了壩體防滲效果的提高，所以在我國(guó)絕大多數(shù)的土石壩工程中都應(yīng)用到了這種技術(shù)，將該技術(shù)與其他的防滲技術(shù)進(jìn)行綜合使用，所達(dá)到的效果將是更加突出的。

3 結(jié)束語(yǔ)

水利工程不僅僅關(guān)系著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也能夠進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量，所以對(duì)土石壩工程的質(zhì)量投入更多的精力是非常必要的。隨著土石壩工程數(shù)量與要求的提高，不斷出現(xiàn)了多種防滲技術(shù)、防滲材料以及防滲工藝，在施工的過(guò)程中需要結(jié)合工程實(shí)際概況選擇最為合適的防滲技術(shù)與防滲材料，從而保證土石壩更好抵擋水流的侵蝕。

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