水利工程堤壩防滲漏技術(shù)研究

水利工程堤壩防滲漏技術(shù)研究孫久社

聊城市茌平區(qū)樂平鋪鎮(zhèn)農(nóng)林水綜合服務(wù)中心山東聊城252126

引言

水利事業(yè)關(guān)乎國計(jì)民生，與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)。近年來，我國水利事業(yè)發(fā)展迅速，各種規(guī)模、類型的水利工程項(xiàng)目逐步興起，在創(chuàng)造了巨大效益的同時(shí)，部分水利工程面臨著老化、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等問題。堤壩作為水利工程中的關(guān)鍵構(gòu)成要素，長期在水流沖刷和侵蝕下，堤壩滲漏、失穩(wěn)問題越發(fā)突出。因此，各個(gè)水利工程的建設(shè)施工和運(yùn)營管理中，都要注重對(duì)堤壩的防滲處理，通過科學(xué)的防滲技術(shù)，最大限度上保障水利工程的安全運(yùn)行，提升工程效益。

1水利工程堤壩防滲漏的重要意義

水利工程在我國有著極長的發(fā)展歷史，已有數(shù)千年之久，有記載且最有名的工程當(dāng)屬四川的都江堰，其目的是為了治理水災(zāi)。而隨著社會(huì)的進(jìn)步，水資源的多種利用方式被不斷地發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用于實(shí)際。

而隨著水利工程的建設(shè)，堤壩防滲漏的重要性就越發(fā)引起重視。首先，水壩是整個(gè)水庫的核心，它能實(shí)現(xiàn)枯水期放水，豐水期蓄水，從而滿足農(nóng)業(yè)、工業(yè)乃至人們的生活用水需求，因此保證堤壩的安全性，防止堤壩出現(xiàn)滲水漏水事件，是水利工程正常運(yùn)作的基礎(chǔ)，有著極其重要的作用。其次，堤壩是洪水?dāng)r截的有效手段，由于夏季雨水豐沛，部分地方短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)降雨，如若任由河水水位上漲，將會(huì)發(fā)生無法估量的損失，而堤壩可以調(diào)節(jié)洪峰的到來時(shí)間，使得其與強(qiáng)降雨時(shí)間錯(cuò)開，從而避免損失，在此過程中，對(duì)堤壩的防滲漏要求就極其嚴(yán)苛了，因?yàn)榇藭r(shí)一旦發(fā)生意外，將會(huì)造成嚴(yán)重的水災(zāi)。因此在保障堤岸下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全上，堤壩防滲漏技術(shù)意義重大。最后，防滲漏也是水力發(fā)電機(jī)組能正常運(yùn)作的基礎(chǔ)，一旦滲漏，堤壩也就喪失其功能，任何方式的水資源利用都是空談。為此，要保證水利工程的合理開發(fā)，就要保證其質(zhì)量，必須做好水利工程堤壩的防滲漏工作[1]。

2水利工程堤壩滲漏的主要原因

水利工程滲漏危害性較大，因此需要先確定其滲漏的主要原因，在了解原因后，再采取措施，從而避免堤壩出現(xiàn)滲漏問題。在此主要分析堤壩滲漏的四種主要原因。①堤壩存在一定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差異。在具體的水利工程建設(shè)過程中，施工技術(shù)和質(zhì)量都會(huì)有嚴(yán)格要求。但是如果具體的施工技術(shù)存在一定的問題，同時(shí)堤壩組成物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，堤壩的質(zhì)量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，就會(huì)使得堤壩出現(xiàn)一些微小的縫隙，此縫隙在長期作用之下，堤壩會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。因此，在施工過程中，對(duì)于材料的選擇與配比有嚴(yán)格的要求。無論是混凝土還是土石堤壩，其材料的選擇需符合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要保證密實(shí)度,避免微小縫隙的產(chǎn)生。②堤壩在建設(shè)過中，需與地基完全貼合，當(dāng)接縫不滿足要求時(shí)，就容易出現(xiàn)滲漏。在實(shí)際水利工程運(yùn)行過程中，接縫處最常出現(xiàn)滲漏情況，而導(dǎo)致這一結(jié)果的原因就是接觸面之間存在異物，而產(chǎn)生微小裂縫，微小裂縫在水的長期侵蝕下逐步擴(kuò)展為裂縫，最終導(dǎo)致滲漏事件發(fā)生，影響整個(gè)水利工程的安全。從接縫處著手，保證施工期間的質(zhì)量，可有效避免此種滲漏情況的出現(xiàn)。③堤壩自身的接縫以及分塊處易產(chǎn)生縫隙，從而導(dǎo)致滲漏。一般的水利工程，堤壩的建設(shè)都是一個(gè)特別龐大的工程，主要是由于堤壩體積大，在建設(shè)過程中，混凝土或土方建設(shè)過程中會(huì)存在分塊建設(shè)的情況，而這些地方就是堤壩的縫隙產(chǎn)生處，并慢慢發(fā)展為滲漏問題。在施工建設(shè)中，雖然會(huì)對(duì)這些薄弱處采取一定的措施，以減少縫隙，但是一旦存在疏漏，就會(huì)導(dǎo)致滲漏情況時(shí)有發(fā)生。④地基建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)之間存在差距。水利工程的地基是整個(gè)工程的基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗慕ㄔO(shè)材料與標(biāo)準(zhǔn)不相符合時(shí)，地基遭到河水的侵蝕，并在反復(fù)的作用下會(huì)出現(xiàn)滲水情況。因此在水利工程施工過程中，需要特別管控地基材料的選用，只有保證地基材料的高質(zhì)量，才能避免滲漏情況的發(fā)生[2]。

3水利工程堤壩防滲漏技術(shù)的選用依據(jù)

水利工程堤壩的防滲漏技術(shù)對(duì)維護(hù)堤壩安全有重要作用，一旦發(fā)生滲漏事故，其產(chǎn)生的危害將是極大的，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損害，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致人員傷亡。為避免堤壩滲漏，需要根據(jù)不同的情況，采用合適的防滲漏技術(shù)，保證堤壩的安全性。同時(shí)綜合考慮堤壩建設(shè)的投入，選擇最為合適的防滲漏技術(shù)，這樣才能將水利工程的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)保障其安全性[3]。

首先，針對(duì)不同的地質(zhì)條件以及土層結(jié)構(gòu)，確定其可能出現(xiàn)的滲漏現(xiàn)象，從而對(duì)應(yīng)使用防滲漏技術(shù)。對(duì)各種防滲漏技術(shù)進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，并在實(shí)際過程中進(jìn)行分析，匹配最合適、有效的防滲漏技術(shù)。以具體的水利工程實(shí)踐為例，針對(duì)相關(guān)工程中，其滲漏破壞程度相對(duì)較低，處于初始階段，則可引入防滲墻，避免進(jìn)一步的破壞。針對(duì)相對(duì)嚴(yán)重的情況，即堤壩之上出現(xiàn)了集中滲漏的情況，這種相對(duì)嚴(yán)重的滲漏事故，需要使用高壓噴射注漿技術(shù)，從而快速阻絕滲漏。針對(duì)發(fā)生在新舊堤壩結(jié)合位置的滲漏，需要果斷地展開封堵，將結(jié)合處挖開后直接封堵，或直接澆灌混凝土，避免擴(kuò)展至潰堤事故。而分壩出現(xiàn)問題，較為合適的方式則是臨水坡截流，保證壩體安全。當(dāng)滲漏出現(xiàn)在壩基之上時(shí)，需要依據(jù)不同情況采取不同方法。如若透水層相對(duì)較厚，則可以采用鋪蓋防滲的方法，去提升壩體的防滲漏能力。而針對(duì)壩體的覆蓋面相對(duì)較淺的情況，其有效方式為在背水側(cè)采取措施，使用蓋重壓線的策略，進(jìn)而保證堤壩安全性。以上幾種方法的有效實(shí)施，還同時(shí)可以輔以減壓井的設(shè)置，其位置安裝在堤角處，這樣可以大幅減輕堤壩的壓力，保證堤壩的防滲漏能力。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種新材料、新技術(shù)相繼面世，使得防滲漏技術(shù)也會(huì)創(chuàng)新。諸如土工膜、復(fù)合土工膜等新材料的出現(xiàn)，對(duì)防滲技術(shù)有了進(jìn)一步的提升，對(duì)減少堤壩的滲漏事故的發(fā)生有重要意義。今后，更新的防滲方式的選擇應(yīng)根據(jù)其科學(xué)性進(jìn)行合理地選擇使用，從而實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4水利工程堤壩防滲技術(shù)的具體應(yīng)用

水利工程防滲漏的主要技術(shù)為混凝土防滲墻技術(shù)、帷幕灌漿防滲技術(shù)、高壓噴射防滲技術(shù)、劈裂灌漿防滲技術(shù)等4種，不同的防滲技術(shù)，其具體操作差異性較大[4]。

4.1混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻主要操作流程為：首先需要進(jìn)行專業(yè)的開圓孔，使用鉆孔工具開孔后，用泥漿對(duì)孔壁進(jìn)行加固，在加固后向孔內(nèi)注入混凝土，從而實(shí)現(xiàn)墻體防滲的目的?；炷烈?yàn)槠渥陨斫Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度高同時(shí)致密性好，對(duì)防滲漏有著不錯(cuò)的效果，所以防滲墻的材料選擇均為混凝土。具體的防滲墻施工從場(chǎng)地平整開始，到最后的成墻，各個(gè)步驟需要嚴(yán)格按照質(zhì)量要求把關(guān)，并加強(qiáng)對(duì)各個(gè)工序的檢查。對(duì)終孔的各個(gè)參數(shù)的確定，例如孔位的確定、孔深的數(shù)值均需要反復(fù)地確認(rèn)，確保防滲墻的質(zhì)量。另外，需要嚴(yán)格注意混凝土材料的選擇，以及其材料配比，并按照標(biāo)準(zhǔn)的澆注順序展開施工，對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行記錄與采樣，方便后期的抗?jié)B漏試驗(yàn)，整個(gè)技術(shù)的完成需要各個(gè)細(xì)節(jié)的關(guān)注與把握。

4.2滲漏涌水處理技術(shù)

4.2.1導(dǎo)管注漿。在水利工程項(xiàng)目實(shí)施的過程中，如果堤壩出現(xiàn)的是局部滲漏，導(dǎo)管注漿加固法更為合適，其防滲加固可以達(dá)到預(yù)期效果。導(dǎo)管注漿技術(shù)通常應(yīng)用在壩基、壩肩滲漏部位的防滲加固處理中。具體的技術(shù)應(yīng)用過程中，在指定的位置處進(jìn)行高聚物注漿材料的布設(shè)，因?yàn)檫@種材料的性質(zhì)特殊，可以在一定的時(shí)間內(nèi)逐步膨脹，在材料膨脹的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體空隙、接縫縫隙的有效填充，現(xiàn)場(chǎng)土體的密實(shí)度顯著提升，在堤壩中形成了良好的防滲體系。

4.2.2膜袋注漿與封堵管涌。膜袋注漿與封堵管涌同樣屬于滲漏涌水處理工藝，這一防滲加固技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)簡單，主要發(fā)揮的是膜袋膨脹作用，在材料膨脹的同時(shí)，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)堤壩涌水部位的封堵。為達(dá)到最佳的施工效果，應(yīng)注意對(duì)注漿材料的用量控制，使得其能夠在膜袋內(nèi)加以膨脹并對(duì)管涌加以填充。

4.3帷幕灌漿防滲技術(shù)

帷幕灌漿防滲主要是將提前制備好的漿液直接進(jìn)行灌注實(shí)現(xiàn)防滲，灌入的漿液將裂隙以及空隙填滿，形成類似帷幕的防水面，以達(dá)到其目的。主要操作分為兩個(gè)部分，第一部分為固結(jié)灌漿，第二部分為帷幕灌漿。其中后者是較為關(guān)鍵的施工部分。具體操作流程為：打孔機(jī)進(jìn)行鉆孔，而后沖洗，進(jìn)行一定程度地壓水實(shí)驗(yàn)保障其功能，最后進(jìn)行灌漿，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查。與此同時(shí)需要注意幾點(diǎn)施工問題：①在進(jìn)行鉆孔時(shí)，需要對(duì)其內(nèi)的沉淀物進(jìn)行控制，確定其厚度小于20cm；②需要注意不同灌漿方式壓水試驗(yàn)的方式不同，分段灌漿則需要對(duì)每個(gè)分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)；③灌漿的漿液需要嚴(yán)格控制其配制過程，同時(shí)要保證先是較為稀的漿液，而后使用更濃的漿液；④對(duì)灌漿的壓力進(jìn)行管控，需要在一定的壓力下進(jìn)行，并注意其持續(xù)時(shí)間以及量的把握，這樣才能保證帷幕灌漿防滲技術(shù)能有效發(fā)揮作用。

4.4高壓噴射防滲技術(shù)

通過將漿液以高壓噴射的方式漿液與土體進(jìn)行充分的混合，進(jìn)而形成固結(jié)狀態(tài)，固結(jié)后的成品從而能有效防滲。在具體施工過程中，首先需要確定安裝管徑的位置，而后將噴嘴對(duì)準(zhǔn)位置進(jìn)行漿液的高壓噴射。其設(shè)備相對(duì)簡單，且易于操作，通過噴射水沖擊土層，進(jìn)而形成一種較為堅(jiān)固的凝結(jié)體，此凝結(jié)體也就是防滲的主要體。同時(shí)，該方法在不同的情況下，需采用不同的方式來保證凝結(jié)體的成形，主要目的是滿足不同情況下固體的尺寸，使得其適用性高，在多種水利工程中都能得到有效的應(yīng)用。在實(shí)際的施工中，高壓噴射的方式也有多種，例如通過旋轉(zhuǎn)增大沖擊力的旋轉(zhuǎn)噴射方式，或者直接定點(diǎn)設(shè)置位置，直接進(jìn)行高壓沖擊。在堤壩防滲的過程中，更多的是采用定向噴射的方式，主要目的是節(jié)省一定的材料，因?yàn)槎ㄏ蜥槍?duì)性更高，同時(shí)可以將時(shí)間縮短，這樣對(duì)施工周期有積極意義。定點(diǎn)噴射還有一個(gè)核心好處，就是形成的凝結(jié)體其位置相對(duì)好控制，可以對(duì)滲漏的區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)防滲。將高壓噴射防滲技術(shù)的各個(gè)施工工序與要點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，才能保證有效防滲。

4.5劈裂灌漿防滲技術(shù)

劈裂灌漿防滲的施工核心就是針對(duì)裂縫或者空隙等薄弱區(qū)域進(jìn)行直接的封堵，將漿液注入其中，使得其在凝結(jié)后，形成一種垂直面上的防滲面，對(duì)于整個(gè)鉛垂面的防滲都有著積極效果。具體的實(shí)施工序?yàn)椋嚎疾煺麄€(gè)堤壩的特征，并根據(jù)其特點(diǎn)安排各個(gè)孔洞的位置，而后進(jìn)行對(duì)其孔洞的位置進(jìn)行鉆孔，在針對(duì)成形的孔洞逐步施壓灌入漿液。由于施加的壓力大，使得漿液在壓力作用下，進(jìn)入各個(gè)需要阻隔的空隙或漏洞之中，從而實(shí)現(xiàn)防滲漏的目的。其中需要特別注意劈裂式灌漿中灌漿壓力的控制，這是該技術(shù)的難點(diǎn)。雖然設(shè)備簡單，但是其技術(shù)操作難度不低，但是相比于其他方式，其適用范圍更廣，并能有效降低成本。注重施工過