水利建筑工程防滲技術(shù)的應(yīng)用分析

靳喜剛 呂婷婷

（1.甘肅省平?jīng)鰴C(jī)電工程學(xué)校，甘肅 平?jīng)?743400；2.甘肅省靜寧縣威戎鎮(zhèn)人民政府，甘肅 平?jīng)?743400）

0 引言

水利建筑工程能夠起到調(diào)節(jié)水資源的作用，實(shí)現(xiàn)水資源的合理分配，對(duì)于防洪抗旱以及提升水資源利用率等具有十分重要的意義。但在水利建筑工程建設(shè)和使用過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一定的病害，導(dǎo)致滲漏問(wèn)題發(fā)生，影響工程質(zhì)量。因此，在水利建筑工程施工中，應(yīng)合理應(yīng)用防滲技術(shù)，從根源上杜絕滲漏事故的發(fā)生。

1 水利建筑工程滲漏的原因分析

首先，在水利建筑工程施工中，未能?chē)?yán)格按照國(guó)家相關(guān)防水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，導(dǎo)致施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)。其次，受成本控制因素的制約，所選用的施工材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，為工程質(zhì)量埋下隱患，再加之后期的維護(hù)不到位，使得隱患逐漸暴露出來(lái)，最終造成嚴(yán)重的滲漏。其三，受施工技術(shù)的影響，水利建筑工程的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，進(jìn)而形成裂縫，不僅會(huì)引發(fā)水利建筑工程大面積滲水，而且還容易導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)整體坍塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的安全事故。

2 水利建筑工程中防滲技術(shù)的應(yīng)用

2.1 高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

該技術(shù)需要借助壓力設(shè)備噴射漿液，利用漿液的沖擊作用，對(duì)土體進(jìn)行切割和攪拌，在沖切過(guò)程中，水、土顆粒、氣體以及漿液能夠充分?jǐn)嚢?，最終形成夾氣混合液，在升揚(yáng)夾帶作用下，將部分土顆粒帶出地面，剩余的土顆粒與漿液和水充分混合凝固，最終形成強(qiáng)度更高的防滲板墻，起到防滲和加固的作用[1-2]。

（1）在實(shí)際的施工過(guò)程中，需要結(jié)合噴射介質(zhì)，合理選擇噴射方法，單管和雙管法比較適用于淤泥地質(zhì)層，而三管法則廣泛地應(yīng)用在地層復(fù)雜的情況下，如土質(zhì)較硬，并且土層中大粒徑固體物較多等。以三管法為例，該方法由三管分別輸送水、氣和漿液，漿液主要以水加黏土漿或者水泥漿為主，漿液密度為1.6～1.8g/cm3；水借助高壓水泵輸送，壓力為25～50MPa，利用高壓水形成的負(fù)壓，將漿液直接帶入溝槽。三管法的優(yōu)勢(shì)主要在于所應(yīng)用水為清水，因此可以借助高壓水泵輸送，并且不會(huì)對(duì)機(jī)械造成磨損。相較于單管法和雙管法，三管法所形成的凝結(jié)體更大，因此施工效率更高，防滲效果更佳。

（2）高壓噴射灌漿技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣泛，既可以應(yīng)用于土壩壩基防滲，也可以用來(lái)修復(fù)混凝土裂縫。除此之外，該技術(shù)在臨時(shí)圍堰工程建設(shè)以及松散地層防滲等施工中，均可發(fā)揮重要作用。高壓噴射灌漿技術(shù)在淤泥、砂類(lèi)土、黃土以及黏性土等地層中的應(yīng)用效果都比較理想，在沙礫卵石層中也可以應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行防滲處理，但是，如果土層中的礫卵石直徑過(guò)大，則會(huì)影響技術(shù)的應(yīng)用效果。針對(duì)含有大粒徑物體的土層，在施工中需要增加噴射壓力，同時(shí)采用大角度擺噴或者旋噴的方式進(jìn)行施工，這樣可以由下至上形成砂漿池，而存在于土層中的大粒徑物體便會(huì)在砂漿池中沉淀，成為防滲板墻中的骨料，進(jìn)一步提升防滲板墻的強(qiáng)度。如果施工中不僅需要提升水利建筑工程的防滲能力，同時(shí)還要起到加固效果，則可以采用擺噴、旋噴和定噴相結(jié)合的方法進(jìn)行施工，最終形成振板式凝結(jié)體，既能起到有效的防滲作用，同時(shí)也能對(duì)地基起到加固作用[3]。

2.2 壩體劈裂灌漿加固技術(shù)

在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要沿著壩體軸線來(lái)布置灌漿孔，借助高壓漿液將壩體沿壩軸線劈開(kāi)，然后灌注漿液，漿液凝結(jié)后，便可以形成連續(xù)的防滲帷幕，起到封堵滲漏通道的作用[4]。

應(yīng)用壩體劈裂灌漿加固技術(shù)，首先要按照?qǐng)D紙要求合理布置灌漿孔，在鉆孔過(guò)程中，要確保鉆孔垂直，鉆孔的深度以超出滲漏位置2m 為最佳深度。在鉆孔過(guò)程中，為了對(duì)鉆孔起到加固作用，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需要邊鉆孔邊安裝護(hù)壁管，尤其要注重鉆孔口的加固，以免在高壓漿液的作用下，造成鉆孔口周?chē)乇沓霈F(xiàn)裂縫，這種情況會(huì)導(dǎo)致灌漿壓力傳遞到土體，進(jìn)而產(chǎn)生劈裂，既會(huì)造成灌漿壓力的損失，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響劈裂效果，最終影響技術(shù)的作用效果，因此，要高度重視護(hù)壁管的安裝。在完成護(hù)壁管安裝施工后，需要插入注漿管，然后將注漿管與導(dǎo)漿管進(jìn)行連接，做好密封工作，同時(shí)安裝流量表以及壓力表，以便為注漿檢測(cè)奠定基礎(chǔ)。在完成上述工序后，便可以注漿，注漿之初，需要適當(dāng)增加注漿壓力，以便保障土體內(nèi)部先劈裂，并隨壓力傳遞裂縫擴(kuò)散，使?jié){液能夠?qū)⒘芽p灌滿。

2.3 混凝土防滲墻技術(shù)

該技術(shù)需要在松散透水地基中鑿槽孔，然后在槽孔中插入導(dǎo)管，并澆筑混凝土，借助混凝土擠出泥漿，隨著混凝土的凝固，便可以在透水地基中形成一道防滲墻?；炷练罎B墻不僅自身具有較強(qiáng)的擋水作用，而且還能與構(gòu)筑物防滲體相連接，防滲效果十分顯著，而且還有助于提升水利建筑工程的穩(wěn)定性與安全性。

該技術(shù)最主要的環(huán)節(jié)是造孔作業(yè)，造孔作業(yè)不僅會(huì)對(duì)技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生重要影響，而且工程量占總施工量的60%左右，因此，要確保造孔質(zhì)量。此外，還要做好連接縫的處理，這是影響混凝土防滲墻防水性能的關(guān)鍵，也是技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，還需要將泥漿與混凝土隔開(kāi)，才能保證混凝土防滲墻的質(zhì)量。任何一個(gè)施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都會(huì)為混凝土防滲墻埋下隱患，甚至直接引發(fā)滲漏；而且該技術(shù)多應(yīng)用在地下施工中，施工難度高，質(zhì)量問(wèn)題難以被發(fā)現(xiàn)，這些都需要在施工中給予高度的關(guān)注。

2.4 攪拌樁防滲墻技術(shù)

該技術(shù)需要借助水泥等膠凝材料作為固化劑使用。首先利用樁基鉆桿鉆孔，然后借助高壓設(shè)備將膠凝材料制成的漿液沿著鉆孔注入，對(duì)鉆孔周?chē)馏w起到破壞、切合和攪拌作用，在膠凝材料的作用下，凝結(jié)成圓柱樁體，通過(guò)多個(gè)樁體之間的連接，最終形成防滲墻。該技術(shù)盡管技術(shù)含量低，但防滲效果好，在水利建筑工程施工中，得到廣泛應(yīng)用。

2.5 復(fù)合土工膜防滲技術(shù)

該技術(shù)是指在土工織物表面，膠接一層聚合物薄膜，形成有效的防滲材料，起到防滲作用。由于土工膜具有較強(qiáng)的防滲性能，并且自身比較柔軟，在應(yīng)用時(shí)會(huì)將水壓傳遞至支撐土工膜的構(gòu)筑物，因此對(duì)構(gòu)筑物的強(qiáng)度有著較高的要求。如果構(gòu)筑物強(qiáng)度不足，在水壓的作用下發(fā)生變形，土工膜也會(huì)隨之發(fā)生位移，影響其防滲效果。如果在壩體中間設(shè)置土工膜，如果壩體發(fā)生豎向沉降，土工膜也會(huì)隨之發(fā)生豎向沉降，因此發(fā)生位移的概率相對(duì)較小，不會(huì)影響其防滲作用的發(fā)揮。如果壩體出現(xiàn)水平位移，則土工膜可以借助自身的抗拉性能來(lái)抑制壩體的水平位移。由此可見(jiàn)，應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲技術(shù)，不僅能夠有效防滲，而且還可以抑制水利建筑工程的水平位移。

該技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)鍵在于合理選用土工膜，所選用的土工膜需要具備較強(qiáng)的防滲性能和良好的均勻性，通常會(huì)采用橡膠制品或者塑料制品，壓制橡膠制品的應(yīng)用最為廣泛。除此之外，還要注意控制土工膜的厚度，通常情況下，厚度應(yīng)大于0.25mm，需要結(jié)合水壓力的大小進(jìn)行合理計(jì)算，實(shí)際選用時(shí)，厚度還應(yīng)大于計(jì)算結(jié)果，以提升土工膜的安全系數(shù)。

土工膜延伸性強(qiáng)、防滲效果好、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)，而且該技術(shù)成本投入少，施工簡(jiǎn)單，可以在有效提升水利建筑工程防滲效果的同時(shí)，更好地保障施工效率。但是，該技術(shù)也存在一定的不足，比如復(fù)合土工膜屬于柔性材料，容易遭受尖物刺穿，抗曬能力差，因此，在應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲技術(shù)時(shí)，需要鋪設(shè)保護(hù)層，并將土工膜填埋在土體或者壩體之中，不能出現(xiàn)外漏的情況。填埋用土應(yīng)經(jīng)過(guò)篩分，確保顆粒較細(xì)，如果應(yīng)用碎石回填，則應(yīng)選用礫石，以免造成土工膜被刺穿。除此之外，在施工中會(huì)涉及土工膜的搭接問(wèn)題，通常情況下，會(huì)采用膠或者熱粘的方式進(jìn)行搭接，要確保搭接處的密封性。同時(shí)在使用前要對(duì)土工膜進(jìn)行全面檢查，破損處需要進(jìn)行粘貼修補(bǔ)。復(fù)合土工膜防滲技術(shù)比較適用于岸坡、心墻以及上游壩面的防滲施工，但不適用于壩基以及面板堆石壩等。

2.6 沖抓套井回填黏土防滲墻技術(shù)

沖抓套井回填黏土防滲墻技術(shù)也是水利建筑工程施工中重要的防滲技術(shù)之一，該技術(shù)首先要在滲漏區(qū)內(nèi)沿壩體軸線鉆孔，鉆孔可以采用雙排布孔或者單排布孔的方式，需要結(jié)合具體的防滲要求確定?？讖娇刂圃?10～120cm 范圍內(nèi)，鉆孔完成后，應(yīng)用黏土進(jìn)行回填并進(jìn)行分層夯實(shí)，形成黏土柱體，壩體中的黏土柱體相連，進(jìn)而形成黏土防滲墻，起到阻斷滲流通道的作用。

沖抓套井回填黏土防滲墻技術(shù)，屬于樁柱式防滲墻，該技術(shù)防滲效果理想、技術(shù)成熟、施工方便，所需施工設(shè)備簡(jiǎn)單、工程量小，最主要的是黏土可以就地取材，因此成本低廉，這些優(yōu)勢(shì)的存在，使得該技術(shù)得到了比較廣泛的應(yīng)用[5-6]。但是，該技術(shù)也存在一定的不足，如造孔大，并且所需的黏土量相對(duì)較多。在空心墻壩體防滲施工中，該技術(shù)具有較強(qiáng)的適用性，但對(duì)壩高有較高的要求，通常僅能在30m 以下才能應(yīng)用，這些都會(huì)限制沖抓套井回填黏土防滲墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。

2.7 帷幕灌漿技術(shù)

2.7.1 灌漿的種類(lèi)

帷幕灌漿技術(shù)所采用的灌漿種類(lèi)具有多樣化的特點(diǎn)，有控制性灌漿、高壓噴射灌漿和借助卵礫石層防滲帷幕灌漿等形式。以控制性灌漿為例，這種形式屬于新型灌漿工藝，是在傳統(tǒng)灌漿工藝基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，通過(guò)控制灌漿壓力的方式，來(lái)調(diào)整灌漿流量。借助控制灌漿形式，不僅能夠更好地控制灌漿的范圍，而且還有助于節(jié)省材料成本，因此優(yōu)勢(shì)十分顯著。

2.7.2 灌漿帷幕

灌漿帷幕，是指借助泥漿所構(gòu)成的阻水型帷幕，帷幕的頂端與水泥地面相連，或直接與大壩滲漏管相連，而底面則直接延展至不透水的地層，這樣帷幕便能夠徹底切斷漏水管道，發(fā)揮高效的防滲功能。在灌漿帷幕設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要根據(jù)具體的壩高，制定明確的防滲標(biāo)準(zhǔn)。但是，在具體執(zhí)行過(guò)程中，防滲標(biāo)準(zhǔn)并不是固定不變的，有的水利工程具有較強(qiáng)的特殊性，需要適當(dāng)提升防滲標(biāo)準(zhǔn)，確定防滲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)秉持因地制宜的原則。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要結(jié)合基巖狀況來(lái)確定灌漿孔排數(shù)，參考?jí)胃咔闆r來(lái)確定采用一排孔或者多排孔，還要注意帷幕的厚度，通常情況下，如果采用一排孔，則帷幕的厚度應(yīng)控制為孔距的70%～80%，如果采用多排孔，則帷幕的厚度計(jì)算，應(yīng)將兩邊排之間距離加上邊排孔孔距的60%～70%。同時(shí)還要科學(xué)設(shè)計(jì)灌漿孔的距離，這對(duì)其應(yīng)用效果及應(yīng)用成本有較大影響。通常情況下，灌漿孔間距是憑借經(jīng)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方式確定，目前尚未形成能夠準(zhǔn)確計(jì)算灌漿孔間距的方法。這是因?yàn)橛绊懝酀{充填范圍的因素較多，如施工工藝、地質(zhì)狀況、灌漿壓力等，因此難以形成統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。為了保證灌漿孔間距的科學(xué)性，通常需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，然后結(jié)合帷幕成型效果來(lái)確定灌漿孔間距。

2.7.3 灌漿材料

常見(jiàn)的灌漿材料主要有水泥漿材和化學(xué)漿材，要綜合考慮灌漿材料的性能、特點(diǎn)、施工技術(shù)要求以及經(jīng)濟(jì)性等來(lái)進(jìn)行選擇。如水泥漿材，其特點(diǎn)在于取材方便，成本低，并且固體狀態(tài)下強(qiáng)度高，耐久性強(qiáng)，但是水泥漿材難以注入到細(xì)小裂縫之中，很大程度上限制了它的應(yīng)用范圍。相較于水泥漿材而言，化學(xué)漿材的可注性更強(qiáng)，但是強(qiáng)度不高，造價(jià)更高，并且具有一定的污染性，這些都會(huì)影響到化學(xué)漿材的應(yīng)用。

2.7.4 帷幕灌漿

帷幕灌漿施工前應(yīng)進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,確定相關(guān)參數(shù)、灌漿壓力以及灌漿方法等。灌漿過(guò)程中，注入率和延續(xù)灌注時(shí)間滿足規(guī)范要求，便可以結(jié)束灌漿。施工完成后要對(duì)帷幕質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保帷幕質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)水利工程建筑來(lái)講，防滲施工技術(shù)非常重要，是關(guān)乎水利工程建筑質(zhì)量、功能的最主要因素，所以在水利建筑工程施工中，應(yīng)根據(jù)不同的施工要求，科學(xué)合理地使用防滲技術(shù)，切實(shí)保證水利建筑工程施工的質(zhì)量。