水利大壩工程混凝土防滲加固措施研究

趙靖偉

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

天然水體蘊藏的水能，可以通過工程措施為人類服務，不論是轉化為電能還是作為防洪調蓄，都離不開因地制宜的修建必要的蓄水、引水和水利水電工程，尤其是水利的主體工程——大壩。我國已建成的水電大壩約有814 萬座，根據(jù)水利部門統(tǒng)計，約有1/3 的已建成混凝提壩存在不同程度上的病險問題，如不加以防滲加固處理，壩體的問題將會與日俱增，嚴重影響工程效能及人民的生命財產(chǎn)安全[1-3]。

引起混凝土壩體出現(xiàn)病險的問題有很多，其中最為突出的，是由于設計和施工質量出現(xiàn)問題而引起的壩體的滲透性過高而導致裂縫、溶蝕等問題。這些問題的出現(xiàn)，將嚴重影響混凝土大壩的強度與穩(wěn)定性[4-6]。因此，混凝土壩體病險進行防滲加固成為未來研究的重點水利課題。本文對灌漿技術、混凝土防滲墻以及表面柔性防滲體系三種防滲加固措施的方法以及技術特點進行介紹。

1 灌漿技術

1.1 概述

灌漿技術是大壩出裂縫后的主要處理技術，灌漿技術的施工過程主要是利用灌漿機產(chǎn)生壓力，將漿液灌入裂縫，達到提高大壩強度以及防滲能力的目的，具有重要的工程應有效益。

1.2 分類

在灌漿技術的分類過程中，灌漿可根據(jù)作用、材料、地層、壓力進化分類，具體分類以及各類型適特點見表1。

1.3 特點

采用灌漿方法進行混凝土壩的防滲加固，其所需要的施工設備簡單，施工工期較短且效果較為顯著。同時灌漿施工過程中產(chǎn)生的噪聲和振動小，加固深度可淺可深，易于整個施工的精準控制。

表1 灌漿的分類

2 混凝土防滲墻

2.1 概述

在大壩混凝土防滲加固措施中，防滲墻及技術也是一項重要的組成部分，其技術的發(fā)明為歐洲國家所發(fā)明，該項技術較為復雜，同時結合了水井、石油鉆井以及水下澆筑等多項技術，在技術水平上相對較高。隨著防滲墻技術的不斷進步，其成為了地基與土石工程重要的防滲措施。防滲墻的施工主要是在比較松散的地基上進行挖孔，從而形成孔槽，在形成的孔槽中澆筑混凝土或者其他的防滲材料，實現(xiàn)具有防滲功能的混凝土墻。

2.2 特點

（1）可根據(jù)工程特點的不同，進行結構尺寸選擇。應用材料以及力學性能上的重新設計，其應用起來較為靈活。

（2）防滲墻的應用幾乎可包含各類地質環(huán)境，只是在施工上存在不同的差異，應用環(huán)境十分豐富。

（3）用途廣泛，既可防滲，又可防沖刷、擋土、承重；既可用于大型深基礎工程，也可用于小型的基礎工程；既可作為臨時建筑物(如圍堰上)，也可作為永久建筑物(如堤庫)。

（4）與其它防滲措施相比，防滲效果好，耐久性好。

（5）施工方法成熟，檢測手段簡單直觀，工程質量可靠。

（6）混凝土防滲墻在施工過程中，所需要的機械設備比較大、且在施工過程中施工環(huán)節(jié)較多，同時需要的施工場地面積較大，工程一旦開工，需要的工期也較長。

2.3 影響因素

通過相關工程經(jīng)驗，混凝土防滲墻的施工質量影響因素有很多，例如：墻底沉淀及接縫夾泥過厚；斷墻、裹泥；入巖深度不夠或未入巖；鋼筋籠保護層不夠或露筋；混凝土嚴重不均勻。

2.4 技術要點

（1）結合施工現(xiàn)場實際情況，控制好接頭的時間。防滲墻在建造過程中，需要涉及多個接頭控制點。因此，在接頭控制點一定要控制好時間，通過分析發(fā)現(xiàn)，如果接頭時間過早，將導致混凝土的初凝時間較短，引起混凝土在輕度以及質量方面均不能夠滿足要求，同時如果接頭時間過慢，將導致混凝土的強度較高，對后續(xù)的施工產(chǎn)生不利的影響，導致整個施工工期的延長，也可能影響施工質量。

（2）成墻混凝土灌筑施工要點。在進行混凝土的澆筑過程中，為保證施工質量，需要關注螺絲的松緊程度，如果松緊程度不滿足要求，將嚴重影響到導管與導管之間的連接可靠性，從而影響施工質量。同時在防滲墻的整個建造過程中，要注意好墻與墻之間的時間間隔，通常不能超過40 min，在工程中，如果超過的40 min，需要采取相應的補救措施，防治混凝土防滲墻自身發(fā)生泄露。

3 表面柔性防滲體系

大壩表面柔性防滲體系作為大壩防滲措施的一種，其主要是通過在不放空大壩水的前提之下，在壩的上游安放具有防滲作用的柔性防滲體，大壩通過安裝這類防滲屏障，實現(xiàn)防滲的目的。從而增強壩體的穩(wěn)定性。該方法在混凝土重力壩、拱壩以及土石壩等的新建和修復工程中得到了廣泛的應用，表面柔性防滲體系的常用材料，如HEPE 土工膜、高分子防水卷材、PVC 塑膜等柔性防水材料等，具有極低的透水性，防滲效果十分顯著。

伴隨著材料科學與工程的發(fā)展以及施工技術水平的不斷提高，柔性防滲材料在設計施工工藝上取得了飛速的進步。因此，表面柔性防滲技術對于混凝土壩的防滲加固將得到更廣泛的應用。同樣在應用過程中出現(xiàn)了一些問題，因此在該項技術的發(fā)展中，應加強關于柔性卷材的拼接、卷材破損的防護、水下施工作業(yè)等技術難點和壁壘的研究, 攻破該項技術中的困難，以達到更好的效果。

4 三種方法的比較

三種防滲加固措施優(yōu)點與缺點及適用范圍見表2。

表2 防滲加固措施優(yōu)缺點及適用范圍對比表

通過對各方案進行比較，在實際工程中，應根據(jù)工程特點，選擇合適的方案來處理這類問題。

5 結論

本文針對混凝土防滲加固問題，提出三種方法對混凝土大壩進行加固，提出在工程實際中，可根據(jù)特點選擇合適的防滲加固措施，從而達到提高壩體強度與穩(wěn)定性的目的。