水利工程土質(zhì)堤壩滲透分析及防滲加固技術(shù)

陳衛(wèi)紅

安徽省無(wú)為大堤長(zhǎng)江河道管理局 安徽 蕪湖 238300

引言

堤壩在水利工程的整體建設(shè)中起著非常重要的作用，對(duì)工程建設(shè)的順利進(jìn)行有很大的幫助。然而，據(jù)調(diào)查，堤壩在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生滲水，如果不能及時(shí)解決，將損害水利工程的安全。近年來(lái)，我國(guó)非常重視水利建設(shè)，提高了水資源利用率，改善了人民生活條件，防止旱澇災(zāi)害的進(jìn)一步的發(fā)展。然而，水利工程常受到周?chē)蛩氐挠绊?。例如，一些水利工程中堤壩的滲漏問(wèn)題，影響了過(guò)去一般水利工程的安全性和水資源的活動(dòng)，使居民的正常生活受到影響。因此，在堤壩建設(shè)中應(yīng)及時(shí)解決滲漏問(wèn)題，重視防滲施工，制定有效的防滲方案，大幅度提高水利工程質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命，做好旱澇災(zāi)害防治工作。

1 水利工程中防止堤壩滲漏的重要性

在水利工程中采用各種技術(shù)防止?jié)B漏是水利工程的主題。堤壩滲漏的問(wèn)題消耗大量能源和資金，并且影響人員和財(cái)產(chǎn)安全，減少水利設(shè)施的使用壽命，因此，提高堤壩的防滲技術(shù)水平是非常有意義的。

1.1 保證人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全

人身和財(cái)產(chǎn)安全是所有項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)。水利工程與人民生活息息相關(guān)，加強(qiáng)土質(zhì)堤壩防滲技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，可以為人民的生命財(cái)產(chǎn)提供良好的保護(hù)。水利工程堤壩滲水會(huì)帶走地下土顆粒，降低堤壩后房屋地基應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致周?chē)姆课莸顾?。此外，它還會(huì)影響附近農(nóng)作物的收成，減少農(nóng)民的收入，人們也會(huì)面臨各種風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)，因此堤壩滲水問(wèn)題必須解決。解決堤壩滲水問(wèn)題后，周邊居民不僅可以享受到更多水利工程的益處，農(nóng)作物可以得到正常澆灌還可以不斷改善生活條件，確保堤壩內(nèi)的房屋安全，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 提高水利工程的使用年限

堤壩的防滲能力決定了穿堤水工建筑物的使用壽命，同時(shí)也能促進(jìn)堤壩的穩(wěn)定性。例如，應(yīng)用水利工程已經(jīng)解決了供水、防洪等問(wèn)題，如果在較短的使用壽命內(nèi)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，將大大縮短水利設(shè)施的使用壽命，帶來(lái)人力物力的消耗。堤壩在很大程度上取決于地質(zhì)、材料和環(huán)境，因此堤壩的穩(wěn)定性很難控制，后續(xù)維護(hù)需要額外的材料和能源。運(yùn)行期間，隨著水浪沖刷的增加和環(huán)境風(fēng)力的變化，堤壩坍塌和滲漏問(wèn)題會(huì)逐漸出現(xiàn)并發(fā)展增加，隨著時(shí)間的推移，水利工程的功能下降，使用壽命將大大縮短。此外，堤壩還吸引白蟻、黃鼬等小動(dòng)物，這些動(dòng)物會(huì)在堤壩內(nèi)筑巢并帶出黏土， 形成滲水通道，降低防洪能力縮短堤壩壽命，乃至摧毀堤壩。

2 水利工程堤壩滲漏問(wèn)題的主要原因分析

2.1 設(shè)計(jì)缺陷

由于部分設(shè)計(jì)人員對(duì)項(xiàng)目區(qū)的地質(zhì)、水文條件了解不夠，測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不完整，堤壩防滲設(shè)計(jì)存在缺陷，導(dǎo)致堤壩滲漏問(wèn)題。同時(shí)，由于尺寸、坡度設(shè)置等相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的一些設(shè)計(jì)人員對(duì)實(shí)際的相關(guān)要求缺乏實(shí)踐的理解，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際要求相差甚遠(yuǎn)[1]。

2.2 施工質(zhì)量缺陷

部分水利堤壩在施工過(guò)程中，施工質(zhì)量控制不足，施工管理和監(jiān)督不嚴(yán)格，堤壩填筑碾壓厚度過(guò)大和壓實(shí)度不足，可能無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。堤壩沒(méi)有科學(xué)有效的防滲措施，層狀工程中存在縫隙的問(wèn)題。同時(shí)，一些水利工程完工后，為了滿足新的需求，又進(jìn)行了一些改建工程，但在施工過(guò)程中，結(jié)合部處理不好，兩個(gè)邊坡可能會(huì)與新老層失去有效連接。

2.3 材料缺陷

目前，許多水電項(xiàng)目都建在大容量的工程中。這種堤型設(shè)計(jì)具有性能好、適用范圍廣、可靠性好、造價(jià)低、符合施工規(guī)范等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著時(shí)間的推移，由于力的相互作用、巖體的逐漸破壞、巖體顆粒結(jié)構(gòu)的變化和工程結(jié)構(gòu)性能的不斷下降，結(jié)構(gòu)不斷遭到破壞。因此，如果巖層結(jié)構(gòu)具有荷載增大或受強(qiáng)水影響的特點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，從而產(chǎn)生破壞，造成不必要的損失。此外，當(dāng)使用的原材料難以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，更容易滲透到含有材料的土壤中，以填充腐蝕性土壤等殘留物，影響質(zhì)量[2]。

2.4 結(jié)構(gòu)變形

與一般工程設(shè)施相比，水利工程位置具有獨(dú)特的特點(diǎn)。堤壩長(zhǎng)期受兩岸空氣相對(duì)濕度、溫差和各種力的影響，會(huì)出現(xiàn)變形的問(wèn)題，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)變形變量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致堤壩結(jié)構(gòu)變形，對(duì)結(jié)構(gòu)的防滲性和穩(wěn)定性造成破壞。因此，在應(yīng)用水利堤壩階段，不僅要加固防滲結(jié)構(gòu)，采取先進(jìn)的技術(shù)措施，還要對(duì)河床變量進(jìn)行不斷地監(jiān)測(cè)。

2.5 工藝因素

堤壩施工前，應(yīng)制定科學(xué)的施工方案，嚴(yán)格按照施工方案組織施工。初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮堤壩的處地質(zhì)、水文條件，收集現(xiàn)場(chǎng)資料，確保設(shè)計(jì)合理可靠。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)重點(diǎn)分析環(huán)境因素對(duì)堤壩滲漏的影響，并通過(guò)有效控制環(huán)境因素減少其負(fù)面影響。從堤壩的穩(wěn)定性來(lái)看，穩(wěn)定性受到諸多因素的影響，例如，在基礎(chǔ)施工階段，當(dāng)黏土不穩(wěn)定時(shí)，堤身會(huì)不均勻沉降，影響整體質(zhì)量。最后，為了避免土壤凍結(jié)，填料的總環(huán)境溫度必須高于10℃。

3 加強(qiáng)水利工程土質(zhì)堤壩防滲加固技術(shù)有效性的措施

3.1 上堵下排

當(dāng)土質(zhì)堤防滲漏出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)首先考慮采取上堵下排措施控制住滲漏。工作人員應(yīng)第一時(shí)間到上游面查明滲漏原因，可以采用反濾、導(dǎo)滲、壓滲等措施來(lái)控制滲漏，防止流質(zhì)土進(jìn)一步膨脹。且立即制定一套符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的防滲方案，在救援時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照方案實(shí)施，確保防滲救助的合理性。在防滲救援工作實(shí)施中，應(yīng)選擇實(shí)際經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，保證防滲措施可以在短時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成。為了防止險(xiǎn)情擴(kuò)大，地方部門(mén)可以提前儲(chǔ)備好救援人員和物資，平日里定期訓(xùn)練，避免在救援時(shí)出現(xiàn)意見(jiàn)分歧和優(yōu)柔寡斷，錯(cuò)過(guò)最佳防滲時(shí)間。

3.2 改善地質(zhì)條件

為防止土質(zhì)堤壩滲漏，必須要在施工前做好全面覆蓋性的調(diào)查，并在施工過(guò)程中做好地質(zhì)土壤的改善處理工作。在工程初期做好地質(zhì)技術(shù)分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特性和土壤特點(diǎn)來(lái)制定一套優(yōu)化措施，提高土質(zhì)堤防施工質(zhì)量。工作人員應(yīng)提高自身專業(yè)技能，借助新技術(shù)方法的操作簡(jiǎn)單、成本低、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，來(lái)降低土質(zhì)堤防滲漏的可能性。

3.3 臨水截滲、穩(wěn)定壩坡

土質(zhì)堤壩出現(xiàn)滲漏時(shí)，可采用臨水截滲、穩(wěn)定壩坡的方法來(lái)控制。工作人員需要到上游面進(jìn)行全面排查，在距堤腳3m左右進(jìn)行拋石，目的是先穩(wěn)住堤腳，減緩水流的沖勢(shì)。此外，可以選用彩條布或者塑料薄膜來(lái)堵住滲水口，保護(hù)和加壓回水邊坡泄漏部分的路面。若滲漏水域處的風(fēng)壓較小，可以用附近的土料自上而下緩慢傾倒，使這些土被淤積固定，達(dá)到封堵氣密的目的。在堤壩水位較淺的情況下，可以選用周?chē)哪緲吨饑?，并在?nèi)壓實(shí)土壤做好標(biāo)記。該辦法要求最大限度調(diào)配并利用勞動(dòng)力，以保證滲漏區(qū)淤積被封堵，達(dá)到封堵氣密的目的。

3.4 科學(xué)處理堤下基巖

巖溶土質(zhì)堤壩會(huì)根據(jù)地區(qū)需要設(shè)在地貌多熔巖地區(qū)，這就要求在施工過(guò)程中科學(xué)處理基巖巖溶。在地質(zhì)條件復(fù)雜情況下建成的水利工程，更容易遭受到水流壓力沖擊而出現(xiàn)滲漏，并且長(zhǎng)時(shí)間的水流沖刷容易引發(fā)壩基松動(dòng)，降低堤壩的安全性。針對(duì)基巖巖溶情況復(fù)雜區(qū)域，可以采用灌漿技術(shù)，根據(jù)水流方向和裂縫形狀選用不同的填充材料，也可以在灌漿配料中加入水泥漿，使配料膠結(jié)在一起，把漏水部分堵死。

3.5 合理處理接觸面

壩基和壩體的接觸區(qū)是非常容易發(fā)生滲漏現(xiàn)象的，可以采用高壓噴射灌漿技術(shù)來(lái)提前做好預(yù)防。但高壓噴射灌漿噴出的水泥漿沖擊較大，控制噴射方向難度較大，需要技術(shù)人員針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行操作。施工前期要先破壞清除原層結(jié)構(gòu)，可以選擇高壓水槍混合水泥來(lái)完成這一操作，保證接觸面無(wú)其他雜質(zhì)干擾，更好地對(duì)縫隙進(jìn)行填充處理。

3.6 加強(qiáng)后期的檢查和維護(hù)

土質(zhì)堤壩的建設(shè)時(shí)間比較長(zhǎng)，并且都具有一定的滲漏特性，需要做好土堤后期的修護(hù)工作。河道堤防管理單位，需加強(qiáng)對(duì)土質(zhì)堤防的日常檢查，尤其是在防洪期間，應(yīng)加強(qiáng)檢查頻次，堤頂和內(nèi)堤肩以下若干米的堤坡，察看有無(wú)跌窩和裂縫，內(nèi)堤肩至護(hù)堤地邊緣察看有無(wú)散浸、管涌、滑脫，護(hù)堤地以外查看有無(wú)管涌險(xiǎn)情，特別注意觀察溝塘有無(wú)翻砂鼓水等異常現(xiàn)象，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并修護(hù)，確保土質(zhì)堤壩功能的完整性，并要加強(qiáng)對(duì)穿堤建筑物的檢查，檢查閘邊墩、岸墻、翼墻、護(hù)坡等結(jié)合部是否有裂縫、跌窩、滲水等現(xiàn)象，巡查涵閘閘門(mén)關(guān)閉后有無(wú)異常，巡查泵站進(jìn)水前池有無(wú)翻砂鼓水及冒泡等現(xiàn)象，嚴(yán)格查看可能發(fā)生滲水的部位。此外，土質(zhì)堤防滲漏現(xiàn)象并不明顯，需要檢查人員全方面仔細(xì)觀察土堤的變化情況，從根本上改進(jìn)，以保證周邊人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4 穿堤建筑物的質(zhì)量控制

4.1 控制好混凝土的澆筑速度

在混凝土防滲墻工程中，應(yīng)注意檢查管螺紋支架，以便在改造過(guò)程中有效可靠地連接混凝土管。混凝土墻應(yīng)在施工過(guò)程中保持高水平的連續(xù)性。如果施工中斷，在超過(guò)40min的后續(xù)灌漿作業(yè)中，應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行修復(fù)工作。溝槽內(nèi)混凝土施工時(shí)，管道均勻布置在墻體的不同部位，以保證混凝土表面上混凝土的穩(wěn)定均勻上升。注意混凝土表面不得超過(guò)0.5m，且每秒不得小于2m。澆筑過(guò)程中，保護(hù)槽應(yīng)防止任何異物脫落，并布置在混凝土地下連續(xù)墻內(nèi)，如果出現(xiàn)問(wèn)題將影響混凝土質(zhì)量，降低最終施工質(zhì)量和施工安全。

4.2 混凝土防滲墻的配合比設(shè)計(jì)

混凝土材料要經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，對(duì)于配合比要進(jìn)行精確的計(jì)算，并邀請(qǐng)專家提供防滲效果，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，通過(guò)對(duì)穿堤建筑物混凝土與混凝土墻及相關(guān)防滲規(guī)范的比較，分析工程所在地的地質(zhì)條件和材料，確定穿堤建筑物防滲混凝土墻應(yīng)采用混凝土的強(qiáng)度，這直接影響到混凝土防滲墻的最終強(qiáng)度和防滲效果。因此必須嚴(yán)格調(diào)整混凝土的比例。混凝土最終成型后，必須滿足穿堤建筑物的實(shí)際需要，這也是穿堤建筑物防滲混凝土墻設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。除此以外，還要注意正確澆筑混凝土，確?；炷羻?dòng)時(shí)不出現(xiàn)滲漏、開(kāi)孔等施工問(wèn)題，啟動(dòng)時(shí)必須進(jìn)行良好振搗，穿堤建筑物的最終施工確保混凝土過(guò)濾屏障符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)

原材料是防漏的關(guān)鍵。如果原材料的質(zhì)量得到保證，后續(xù)的防泄漏措施也能夠取得成功。在水利工程的作業(yè)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料的控制，并在材料采購(gòu)現(xiàn)場(chǎng)采購(gòu)符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的材料，購(gòu)買(mǎi)材料后也要進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，入場(chǎng)材料需要全部符合招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，嚴(yán)禁出現(xiàn)不合格材料的使用。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的原材料進(jìn)行更換，嚴(yán)格檢查原材料的質(zhì)量、重量和數(shù)量，確保其完全符合采購(gòu)要求，施工現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格控制原材料，其次，原材料的儲(chǔ)存還要適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件，防止雨水侵蝕，影響后續(xù)的黏度，充分發(fā)揮材料的泄漏效果。大多數(shù)的水利堤防滲漏問(wèn)題都是因?yàn)椴牧腺|(zhì)量不達(dá)標(biāo)所誘發(fā)的，材料的選擇和使用將直接關(guān)系到工程整體的質(zhì)量。各工程單位和施工公司都應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，建立一套完整的材料質(zhì)量管理體系及監(jiān)督和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)工作人員的工作積極性，培養(yǎng)檢查人員的責(zé)任心。管理體系內(nèi)應(yīng)標(biāo)明材料管理實(shí)施細(xì)則，明確物資質(zhì)量管理的目標(biāo)和要求，采取科學(xué)有效的措施，切實(shí)加強(qiáng)物資管理。并且各材料管理部門(mén)應(yīng)做好材料的儲(chǔ)存工作，避免合格材料變質(zhì)[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，為了有效地實(shí)施堤壩的防滲工程，必須有效地完成各階段的工程目標(biāo)，建設(shè)精心、有序，高效地控制每個(gè)施工階段，嚴(yán)格控制工程的建設(shè)質(zhì)量，有效地提高堤壩的防滲性能，增加使用壽命。在認(rèn)識(shí)和分析當(dāng)前水利堤壩防滲問(wèn)題的同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)堤壩防滲問(wèn)題的研究，促進(jìn)我國(guó)水利工程的有效發(fā)展和堤壩建設(shè)。為了提高國(guó)內(nèi)堤壩的利用效率，必須加強(qiáng)復(fù)雜問(wèn)題的控制，制定有效的運(yùn)行方案，為可能出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題提供有效的保護(hù)，有效地促進(jìn)水利工程的整體建設(shè)。