水利工程堤壩防滲漏技術(shù)探究

鄒文勝

惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516100

我國水利資源較為豐富，為保證資源可以得到高質(zhì)量應(yīng)用，自改革開放后水庫建設(shè)力度不斷加大，水利堤壩數(shù)量越來越多，在民生經(jīng)濟發(fā)展以及抗洪防旱等各個層面發(fā)揮著重要影響。但是水利堤壩建設(shè)運行較為復(fù)雜，容易受到環(huán)境氣候、土壤條件以及其他各種因素的影響，出現(xiàn)滲漏問題，誘發(fā)不同程度安全隱患，甚至會引發(fā)決堤事故，對于人民群眾財產(chǎn)與生命安全都產(chǎn)生威脅。因此為確保水利工程運轉(zhuǎn)安全性，必須要針對堤壩防滲漏技術(shù)展開研究，依托高質(zhì)量的防滲漏技術(shù)來增強堤壩安全性，讓堤壩使用壽命可以被有效延長。

1 水利工程堤壩滲漏主要原因

水利工程堤壩建設(shè)會帶來較為顯著的經(jīng)濟與社會效益，但是在建設(shè)中極易受到不利因素影響，產(chǎn)生嚴重安全隱患問題，還會威脅其他水利工程的發(fā)展，甚至影響地方社會發(fā)展穩(wěn)定性。以下就結(jié)合具體工程案例以及當前工作標準，對水利工程堤壩滲漏常見原因進行分析。

1.1 水利工程容易受到水體嚴重侵襲

從表面層面進行分析，建設(shè)現(xiàn)代堤壩時，會使用較多的設(shè)備與材料來完成，不會出現(xiàn)比較嚴重的問題，但是在后期長時間蓄水后，水體本身具備的壓力會增加，再加上外部環(huán)境與水汽的影響限制，堤壩出現(xiàn)滲漏幾率會持續(xù)提升[1]。此外，水利工程一般建設(shè)區(qū)域環(huán)境氣候不夠穩(wěn)定，地基主要為土質(zhì)地質(zhì)，而土體本就有一定滲漏記錄，在施工或者設(shè)計時期，若是沒有使用符合相應(yīng)標準的材料展開地基建設(shè)，就有可能造成滲水率明顯增加，加快腐蝕速度，進而引發(fā)滲漏現(xiàn)象。

1.2 堤壩物質(zhì)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定

水利工程堤壩建設(shè)施工時期對于技術(shù)工藝有著嚴格要求，若是技術(shù)工藝達不到相應(yīng)標準，堤壩結(jié)構(gòu)以及組成的物質(zhì)穩(wěn)定性缺乏，就會造成堤壩密度與實際標準之間不符合，可能會使得堤壩在運行后出現(xiàn)一些細小縫隙，受到水體侵蝕與影響，最終誘發(fā)滲漏現(xiàn)象。其中對土石堤壩、混凝土碾壓堤壩組成材料選擇不恰當，密度較為欠缺就會引發(fā)此類問題[2]。

1.3 堤壩接縫處理問題

水利工程堤壩在運行時期，堤壩基礎(chǔ)地帶區(qū)域經(jīng)常會出現(xiàn)滲漏情況，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的最主要原因就是建設(shè)時期地基處理不合格，接觸面存在殘留雜質(zhì)進而形成裂縫，這些裂縫經(jīng)過水體長時間侵蝕會形成比較大的滲漏通道，威脅堤壩使用穩(wěn)定性[3]。同時，因為一般堤壩體積都比較大，受到施工溫度、條件的限制，需要針對堤壩實施混凝土分塊澆筑或者展開土方填筑，在填筑過程中堤壩塊、層、段連接處相對較為薄弱，可能會產(chǎn)生滲水裂縫。雖然在堤壩施工時期會針對接縫處實施灌漿處理、設(shè)置止水設(shè)施，但具體質(zhì)量難以得到有效管控，容易出現(xiàn)裂縫。

2 水利工程堤壩防滲漏技術(shù)研究

水利工程滲漏問題出現(xiàn)原因較多，依托防滲漏理論策略雖然可以讓水利坡度、滲透壓力減輕，增加滲流長度，進而降低滲漏問題發(fā)生。但是若是要想防滲效果增強，仍舊需要結(jié)合滲漏問題發(fā)生情況選擇針對性技術(shù)內(nèi)容。小金河金雞塅河道工程，因為其處于交通樞紐地帶，涉及的村鎮(zhèn)相對較多，存在河道寬度較低、提防年久失修情況，防滲性能不夠優(yōu)異。因此為保證堤壩防滲效率，以下就結(jié)合工程具體情況，對防滲技術(shù)使用方式與優(yōu)勢進行研究。

2.1 水平防滲

水平防滲主要就是指在堤壩臨水一側(cè)合理鋪設(shè)不透水的土工膜或者混凝土，并在背水一側(cè)覆蓋相應(yīng)土壤。這種形式可以讓壩體滲透水流線長度有效提升，適當降低壩體滲漏問題出現(xiàn)后壩體后破壞程度，讓滲透水流具備坡降減少，進而維護水體運行安全程度[4]。在具體組織開展防滲漏施工中，臨水一側(cè)水平防滲一般被稱之為鋪蓋，背水一側(cè)則被稱之為蓋重。其中鋪蓋主要就是使用混凝土層、黏土層實施壓實操作，材料為體型相對比較小的材料；背水一側(cè)實施蓋重操作，則可避免壩基出現(xiàn)變形問題，水利工程發(fā)生滲漏情況后，就可采取蓋重手段，能夠起到壓滲功能。若是范圍比較大，則需要將壓蓋寬度縮短，一般而言壓蓋寬度控制在100m內(nèi)最為合適。

2.2 灌漿防滲技術(shù)

灌漿防滲技術(shù)存在工程造價比相對較低，可操作性程度較高的特征，能夠讓壩體當中出現(xiàn)的裂縫被去除，起到整體加固壩體作用，比較經(jīng)濟合理，被廣泛應(yīng)用到各類工程當中[5]。一般在應(yīng)用時期，為避免對周圍環(huán)境帶來嚴重破壞，需要盡量從當?shù)孬@取所需的灌漿材料，將灌漿孔設(shè)置到壩軸線平行位置，核心灌漿孔和前面堤壩間隔距離為2m左右，同時灌孔深度保持在8m左右，輔孔、主孔距離為5m，這種孔道結(jié)果可讓大壩應(yīng)力狀態(tài)得到改進，進而增強大壩具備抵抗能力。灌漿防滲技術(shù)類型相對較多，包括劈裂式、高壓填充、灌漿加固、速凝式等幾種常見的措施。具體如圖1所示。

圖1 堤壩灌漿防滲技術(shù)

（1）劈裂式灌漿技術(shù)。在壩身位置發(fā)生滲漏情況下可采取劈裂式灌漿手段，通過滲漏裂縫模式，讓泥漿可以逐步在堤壩裂縫當中凝固，進而達到防護功能。在正式施工開始前，需要針對堤壩曲直度進行調(diào)查，之后采取鉆孔施工操作，主要分為梅花形、直線鉆孔形式，大部分工程都采取直線鉆孔模式，跟隨堤壩縱向軸線在堤壩頂部區(qū)域鉆孔，堤外與鉆孔之間距離保持在1.5m，與孔洞之間距離則保持在3m左右，結(jié)合堤壩高度明確鉆孔實際深度。灌漿需要從上到下實施，遵循少量多次的灌漿原則，避免一次灌漿量太多。灌漿之前需要適當增強泥漿粘稠度，提升實際注漿壓力、管控維護泥漿用量，時刻觀察是否存在鼓包、冒漿、串漿等各種問題，若是存在問題則需要及時將其解決，維護與保障灌漿水平[6]。通過這一技術(shù)能夠在堤壩軸線區(qū)域形成一個優(yōu)異的防水帷幕，讓堤壩防滲性能增強。

（2）高壓注漿技術(shù)，壩基位置發(fā)生滲漏則可選擇高壓注漿技術(shù)手段，借助高壓注漿所需的機制設(shè)備將砂漿逐步壓入到相應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，進而起到填充結(jié)構(gòu)，讓滲漏縫隙減少功能[7]。機械設(shè)備主要為大型鉆孔機器，在堤壩最頂部位置鉆孔，實際鉆孔間距保持在2m（為防止因為鉆孔壓力較大使得結(jié)構(gòu)被破壞，需要盡量將鉆孔壓力管控制啊0.15MPa左右）。后將套管放入到砂石層內(nèi)，向砂石層當中壓入適量砂漿，一邊注射砂漿一邊提升，直到全面提升到土層當中后，用黃泥漿徹底封堵孔洞，讓堤壩受潮幾率能夠減輕。

（3）灌漿加固，所謂灌漿加固主要就是有效強化堤壩具備的承載性、抗?jié)B性，在滲漏周圍實施鑿孔操作，形成一個可以傾斜的孔槽，把孔槽內(nèi)部存在的雜質(zhì)徹底清理干凈。在孔槽當中插入相應(yīng)注漿管，灌注一定量漿液，直到孔槽內(nèi)部沒有形成氣泡均勻溢出后停止，可以讓堤壩具備的抗?jié)B性能有效增強[8]。

（4）速凝式，主要就是結(jié)合管涌位置情況，選擇各種類型鉆機實施鉆孔操作，把遇水之后可能會出現(xiàn)膨脹材料在鉆孔內(nèi)灌注，灌注壓力盡量保持在49KPa，以此來達到增強管涌實際阻力、讓水流流速有效減慢以及全面減輕泥漿流出概率的目的。

在選擇灌漿防滲技術(shù)時，需要注意，防滲材料盡量選擇固結(jié)比較快、可灌性強的材料，通過就地取材的方式，一般為當?shù)爻Ｒ姷姆圪|(zhì)土壤，此類灌漿材料具備相對較為優(yōu)異抗?jié)B能力，對于附近生態(tài)也不會帶來嚴重危害。為獲取較為優(yōu)異防滲性能，需要在主排孔當中設(shè)置連續(xù)的防滲帷幕，帷幕厚度保持在15公分往上，灌漿材料的實際容重超過1.6cm3。具體需要結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境以及施工情況來選擇。

2.3 混凝土防滲技術(shù)

水利堤壩防滲施工過程中，混凝土防滲施工主要就是使用混凝土材料來完成防滲操作，確保水利工程可以穩(wěn)定、正常運轉(zhuǎn)，常見的混凝土工程堤壩防滲墻包含四種，即自凝灰漿防滲墻、水泥攪拌樁防滲墻、高壓噴射防滲墻以及垂直鋪塑防滲墻等。

2.3.1 水泥攪拌樁防滲墻

在針對水泥攪拌樁防滲墻展開施工作業(yè)前期，需要合理使用深層攪拌機械充分攪拌土體、水泥，通過硬化、水化等不同步驟，讓水泥可以固結(jié)成為水泥攪拌樁防滲墻。近年來，隨著科技以及施工技術(shù)快速發(fā)展，水泥攪拌防滲墻造價越來越低廉，施工便捷程度明顯提升，整體厚度可以達到30公分左右，因此在堤壩施工當中，水泥攪拌樁防滲墻使用較為廣泛，占據(jù)整個防滲墻的70%左右。

2.3.2 自凝灰防滲墻

即在膨潤土、水泥當中適當加入一定的緩凝劑，形成混合液體，自凝灰漿在徹底凝固前期可以當作護壁泥漿應(yīng)用，凝固之后則可形成防滲墻，可以全面降低水利工程滲漏問題出現(xiàn)概率。不過目前我國使用自凝灰漿防滲墻的次數(shù)較少，沒有被廣泛推廣。

2.3.3 高壓噴射防滲墻

此類防滲墻主要就是使用高壓射擊流來對大壩基層直接進行沖擊，之后在大壩基層最內(nèi)部灌注水泥砂漿，讓砂漿緊密貼合堤壩 覆蓋層，形成一道比較牢固的高壓噴射防滲墻。

2.3.4 垂直鋪貼

使用挖槽機械將殘渣挖出，之后有規(guī)律、有目的的鉆孔，鉆孔后使用提前配置好的水泥砂漿實施護壁操作，鋪設(shè)專屬的防滲膜，并回填土層，以此來形成一個垂直鋪貼。一般挖槽深度保持在15公分以內(nèi)，防滲帶寬度則為30公分左右。

防滲墻在堤壩工程中主要起到隔離水流功能，是一種連續(xù)墻體，不會直接作用在堤壩當中，具備防滲性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)比較可靠特征，在多年發(fā)展與改善中成本也逐步降低，工藝越來越成熟。不過為保證防滲墻實際施工效率，一是在施工前需要實施清孔、鉆孔操作，孔內(nèi)雜質(zhì)可以選擇抽桶法，徹底清除孔內(nèi)余漿和雜質(zhì)，1h之后觀察孔內(nèi)部換漿質(zhì)量，孔內(nèi)泥漿或者淤泥厚度保持在10cm內(nèi)，含沙量則為5%以內(nèi)，則表示合格。二是連續(xù)墻施工中，常見的施工技術(shù)手段包括鉆鑿施工、接頭管連接施工方法，在孔位中間將鉆鑿接頭有效套接，鉆孔深度盡量小于墻體厚度，保持在墻體厚度1/3左右。同時，在二期槽清孔換漿結(jié)束之后，要將槽壁當中覆蓋的泥漿清理干凈，用鋼絲刷等類工具將表面泥漿皮去除，墻體連接位置不可以出現(xiàn)石硝、淤泥等各類雜質(zhì)，不得產(chǎn)生裂縫或者孔洞，避免連接位置在后期出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，可以用2個雙管高壓噴旋柱，讓墻體具備防滲性不斷增強。并在施工結(jié)束后積極檢查施工質(zhì)量，采取鉆芯取樣方法，針對試樣防滲、抗壓系統(tǒng)進行監(jiān)測，以此來保證防滲墻具備的性能可以與防滲加固性能要求相符合。

3 水利工程堤壩防滲漏技術(shù)選用原則

水利工程堤壩一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，將會限制與影響人民群眾財產(chǎn)與生命安全，威脅工程具備的社會與經(jīng)濟效益，進而誘發(fā)地面塌陷事故，對于農(nóng)業(yè)、生態(tài)業(yè)發(fā)展會帶來不利影響。必須要結(jié)合具體工程內(nèi)容，選擇科學化的堤壩防滲漏技術(shù)，讓工程實際投入成本能夠減少，高質(zhì)量落實安全操作，這樣才可讓下游群眾財產(chǎn)與生命安全得到保障。根據(jù)實踐工程來講，若是水利工程堤壩受到破壞的程度比較淺，可以采取防滲墻；若是工程發(fā)生集中滲漏現(xiàn)象，則可選擇高壓噴射注漿手段將其解決，若在新老堤壩交接位置出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，可及時實施封堵、開挖操作，或者直接進行灌澆，以此來讓堤壩具備的防滲性能可以有效增強。同時，除去上述幾種方法之外，還可在堤角部位合理設(shè)置減壓井，適當讓大壩壓力減輕。在具體選擇使用中需要結(jié)合不同滲漏情況，綜合評定與研究防滲漏工程優(yōu)點與缺點，采取各種不同防滲技術(shù)手段，將技術(shù)有效銜接，這樣才可創(chuàng)造出更加充足的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，水利工程堤壩建設(shè)對于社會經(jīng)濟以及民生經(jīng)濟發(fā)展有著極大促進作用，為保證堤壩具備的綜合效益與經(jīng)濟收益能夠有效提升，維護堤壩具備的耐久性、防滲性以及實際使用壽命，避免受到病害等各種問題限制。必須要結(jié)合堤壩滲漏問題發(fā)生原因，選擇針對性防滲技術(shù)與防滲手段，讓堤壩具備的防滲能力可以全面增強，為堤壩長期穩(wěn)定運行奠定一個牢固基礎(chǔ)。