防滲技術(shù)在水利工程施工中的有效應(yīng)用研究

【摘要】本文結(jié)合工作經(jīng)驗及相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，通過分析水利工程滲漏的原因，提出較實用的防滲施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】水利工程；防滲技術(shù)；應(yīng)用

人類的生產(chǎn)生活都離不開水資源，水利工程通過控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利的目的。水利工程除了要具有一定的穩(wěn)定性、抗震性和耐久性外，抗?jié)B性是其最基本的要求。在工程建設(shè)過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)滲漏隱患時應(yīng)及時采取相應(yīng)的防滲處理措施防止?jié)B漏的發(fā)生；在工程運行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時更應(yīng)及時采取防滲處理措施進(jìn)行處理，防止?jié)B漏擴(kuò)大、消除安全隱患、確保水利工程正常運行。由此可見防滲技術(shù)對于水利工程的重要性。在施工過程以及工程運行過程中，要選取科學(xué)、合理的防滲施工技術(shù)，最大限度地降低水利工程的滲漏隱患，保證水利工程的整體質(zhì)量，從而使水利工程發(fā)揮其應(yīng)有的效益。

一、水利工程滲水的主要原因

水利工程相較于其他普通建筑工程來說具有一定的特殊性，很容易受到外界影響，導(dǎo)致時常出現(xiàn)滲漏情況，主要產(chǎn)生原因如下：

1.工程結(jié)構(gòu)老化

部分水利工程建設(shè)年代久遠(yuǎn)，經(jīng)長年累月運行是的工程結(jié)構(gòu)老化，導(dǎo)致水利工程的某些薄弱部位出現(xiàn)滲漏。

2.施工因素

由于水利工程一般規(guī)模都比較大，多為大體積混凝土澆筑施工，在施工過程中如果溫控措施做的不好，混凝土在溫度應(yīng)力的作用下就會產(chǎn)生溫度裂縫，嚴(yán)重時會形成從基礎(chǔ)向上開裂的貫穿裂縫，將會出現(xiàn)滲水。另外，大體積混凝土的分縫、分塊澆筑形成的施工縫以及由于施工組織不當(dāng)形成的冷縫，如果處理不當(dāng)也會導(dǎo)致滲水。

3.外界環(huán)境因素

外界環(huán)境尤其是氣候條件也會對水利工程的施工質(zhì)量造成一定的影響，在施工過程中，如果遇到比較惡劣的天氣，例如暴雨等，工程表面就會產(chǎn)生大量積水，建筑長時間浸泡在雨水中自然就會引發(fā)滲水問題。

二、防滲施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

1.防滲墻施工技術(shù)

防滲墻是利用鉆孔、挖（銑）槽機(jī)械，在松散透水地基或壩（堰）體中以泥漿固壁，挖掘槽型孔或連鎖樁柱孔，在泥漿下澆筑混凝土，筑成具有防滲性能的地下連續(xù)墻。按墻體結(jié)構(gòu)形式分為樁柱形防滲墻、槽孔形防滲墻和混合型防滲墻；按墻體材料分為普通混凝土防滲墻、鋼筋混凝土防滲墻、黏土混凝土防滲墻、塑性混凝土防滲墻和灰漿防滲墻；按布置形式分為嵌固式防滲墻；懸掛式防滲墻；和組合式防滲墻。水利工程防滲墻常用的成槽方法主要包括鏈斗法、射水法、多頭深層攪拌法、鋸槽法等。下面以深層攪拌法為例介紹防滲墻施工技術(shù)。

深層攪拌水泥土防滲墻采用單軸、多軸深攪樁機(jī)施工。其原理是用深攪樁機(jī)鉆孔至預(yù)定深度，向孔中注入水泥漿液，用螺旋型鉆頭進(jìn)行攪拌，盡量使土體和水泥漿強(qiáng)制拌合均勻而凝結(jié)，形成水泥土柱，互相搭接成墻，起到防滲作用。

1.1 雙動力三頭深層攪拌樁機(jī)的施工方法

攪拌樁機(jī)按防滲墻軸線定位，依據(jù)樁機(jī)上的連通管調(diào)平機(jī)座，偏斜率應(yīng)小于5‰。樁位對中偏差不大于50mm。

安水泥漿液制備系統(tǒng)，水泥漿液嚴(yán)格過濾，在灰漿攪拌機(jī)和集料斗前各設(shè)一過濾網(wǎng)。

管線連接：用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機(jī)的送漿管進(jìn)口。

試運轉(zhuǎn)：調(diào)整攪拌速度，不得超過設(shè)計規(guī)定值的10%；調(diào)整提升速度，一般控制在1m/min左右；送漿管路和供水管路通暢；各種儀表應(yīng)能正確顯示，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

噴漿攪拌下沉：先啟動漿泵至鉆頭出漿，再啟動主機(jī)，使其正向轉(zhuǎn)動，并選鉆頭向下推進(jìn)擋，直至設(shè)計深度。

噴漿攪拌提升：當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計深度時，停鉆灌注水泥漿30s，直至孔口返漿，反向旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，繼續(xù)注漿，保持孔口微微返漿。當(dāng)攪拌頭提至設(shè)計樁頂時，停止提升，攪拌、噴漿數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實。

復(fù)攪：攪拌、噴漿數(shù)秒后攪拌頭正向轉(zhuǎn)動向下推進(jìn)至設(shè)計深度，再反向轉(zhuǎn)動提至樁頂。此時灌注水泥漿量適當(dāng)控制（以不堵塞管路為準(zhǔn)）。

清洗管路：向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵清洗管路中殘留的水泥漿，直到攪拌頭出漿孔噴出清水，并用人工清除粘附在攪拌頭上的軟土。然后，移機(jī)進(jìn)行下一個樁的施工。

1.2 單頭深層攪拌樁機(jī)施工方法

單頭機(jī)與多頭機(jī)施工步驟一樣，樁機(jī)成墻時，單頭機(jī)比多頭機(jī)多一個循環(huán)，而且不分序。每次移機(jī)44.4cm，最終成墻厚32.5cm。

1.3 深層攪拌法防滲墻的適用范圍

深層攪法在軟土基礎(chǔ)加固和防滲處理中具有較強(qiáng)的適用性，處理后其承載能力和防滲性能可以滿足常規(guī)要求。在當(dāng)前的施工條件下，考慮經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量的保證，其適用范圍應(yīng)為松散砂土，粉砂土、粉質(zhì)粘土及含少量礫石的土層，甚至有土體架空或洞穴也可施工。但在砂礫石層、有機(jī)質(zhì)含量較高的淤泥土及含水量較少粘土層中慎用。

1.4 深層攪拌法防滲墻的技術(shù)特點

施工工效高：施工工效平均可達(dá)13.2m/臺時，是各種防滲技術(shù)造墻較快的一種方法；成墻造價低：成墻造價是高噴的1/5，是混凝土防滲墻的1/3；施工工藝簡單：不需開槽，無塌孔、護(hù)壁、回填、夯實等問題，更重要的是不破壞堤壩；成墻效果好：墻體厚度均勻連續(xù)，接頭少，墻體厚度滿足防滲要求（樁機(jī)機(jī)頭直徑為400～500mm），墻體深度可達(dá)22m；無污染、噪音低等。

2.灌漿施工技術(shù)

灌漿施工是水利工程進(jìn)行防滲處理最常用、最有效的施工技術(shù)之一。按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學(xué)灌漿；按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿、回填灌漿和補(bǔ)強(qiáng)灌漿等；按灌漿地層分為巖石地基灌漿、砂礫石地基灌漿和土層灌漿等；按灌漿壓力分為常壓灌漿和高壓灌漿。下面簡要介紹帷幕灌漿施工技術(shù)。

帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、空隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質(zhì)量檢查等。

2.1 鉆孔

帷幕灌漿宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。鉆孔質(zhì)量要求：

①鉆孔位置與設(shè)計位置的偏差不得大于10cm；②孔深應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定；③灌漿孔宜選用較小的孔徑；④鉆孔必須保證孔向準(zhǔn)確。

2.2 鉆孔沖洗、孔壁沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗

灌漿孔（段）在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔現(xiàn)在，孔內(nèi)沉積厚度不得超過20cm。同時灌漿前宜采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。

2.3 灌漿方法

帷幕灌漿必須按分許加密的原則進(jìn)行。由三排孔組成的帷幕，應(yīng)先進(jìn)行邊排孔的灌漿，然后進(jìn)行中排孔的灌漿；邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工。由兩排孔組成的帷幕，宜先進(jìn)行下游排孔的灌漿，然后進(jìn)行上游排孔的灌漿；每排孔宜分為三序施工。單排帷幕灌漿孔應(yīng)分為三序孔施工。

2.4 灌漿壓力和漿液變換

①灌漿壓力宜通過灌漿試驗確定，也可通過計算或根據(jù)經(jīng)驗現(xiàn)行擬定，而后在灌漿施工過程中調(diào)整確定。灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計壓力，但注入率大時應(yīng)分級升壓。

②灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級；當(dāng)注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

2.5 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法

采用孔口封閉法時，灌漿結(jié)束應(yīng)同時滿足兩個條件：①在設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min時，延續(xù)灌注時間不少于90min；②灌漿全過程中，在設(shè)計壓力下的灌漿時間不少于120min。

采用自上而下分段灌漿時，灌漿封孔應(yīng)采用“分段壓力灌漿封孔法”；采用自下而上分段灌漿時，應(yīng)采用“置換和壓力灌漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。

2.6 特殊情況處理

灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。發(fā)生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進(jìn)行灌漿，應(yīng)一泵一孔，否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。

灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)及早恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿?；謴?fù)灌漿時，應(yīng)使用開灌比級的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應(yīng)逐級加濃繼續(xù)灌注。恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

結(jié)語

水利工程防滲施工技術(shù)是一項系統(tǒng)工程，需要綜合多個學(xué)科和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行綜合治理，具有施工難度大、技術(shù)要求高的特點。在水利工程防滲施工過程中要遵循“防堵結(jié)合、剛?cè)峤Y(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則，同時結(jié)合工程的實際情況，選擇合適的施工方法和材料，最終達(dá)到堵漏防滲的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] SL 174-2014，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范

[2] SL 62-2014，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范

[3]DL 5077-97，防滲墻荷載設(shè)計規(guī)范

作者簡介：李全勇 男 （1981-10） 貴州畢節(jié)人 漢族 本科學(xué)歷 工程師 主要從事工作和研究方向是水利工程施工管理方面