针对水利水电工程防渗施工技术的探讨

李明

摘要：近年来，我国的水利水电工程迅速发展，对工程的质量要求也越来越高，但由于施工技术方面的原因，经常会出现一些工程病害，其中比较常见的就是筑坝渗漏现象，很大程度上影响了工程的质量，同时也存在较大的安全隐患。因此，防渗技术在水利水电工程施工中显得尤为重要。本文作者结合自身工作经验，对如何防渗的处理方式、方法进行了阐述和总结，并对小型水利水电工程提出了适用性较高的防渗方法。

关键词：水利水电工程；防渗墙技术；灌浆处理

中图分类号： TV212文献标识码： A 文章编号：

水电作为清洁与可再生能源，运行调度灵活，具有综合开发利用效益。水电资源是我国的优势资源，随着经济和社会的进一步发展，环保要求的日益提高，电力结构的优化调整，以及西部大开发战略的全面实施，水电“西电东送”是我国能源资源分布特性的必然要求，是我国电力产业发展的指针。水利水电工程项目作为一种可再生清洁能源项目，在如今电力资源紧缺，供需矛盾突出以及污染严重的环境下，大力开发水电资源作为电力能源开发的重点。目前小型水利水电工程中的数量也在不断的增加，而且广泛分布于各个地区，坝体的结构形式呈多样化，对发电和防洪减灾起着重大的作用。作者所在的电力企业有许多小水电站建设时间早，当时施工条件差，随着时间推移，工程逐渐老化，许多工程出现不同程度的病害。常见的水利水电工程的筑坝的渗透问题就是其中一种，而渗透破坏对于水利水电工程的破坏性是巨大的，因此，防渗技术在水利水电工程施工中显得尤为重要。本文针对水利水电工程的坝体、坝基渗漏、渗透破坏等病险的成因分析，根据不同的病因采取不同的技术处理。一般的方法是防渗墙和灌浆。

1．水利水电工程坝体出现渗水的成因

（1）大面积渗水。一般大面积渗水发生在底板，主要原因是基面四周基坑降水应在垫层以下，达不到应有水平，造成排水不良，如遇雨天停电或出现其它机械故障，基坑水位上涨，淹没垫层，不具备灌注混凝土条件，为抢进度，带水施工。其次，在灌注混凝土过程中，由于拌合不均、振捣不密实等原因，造成混凝土孔隙大、强度低、出现大面积渗水现象。

(2)施工造成的裂缝。由于大面积施工，人为地将连续作业的混凝土分成几个单元，这个裂缝是施工造成的，是防水薄弱环节之一。施工时首先应清除施工缝面浮灰、杂物等清洗干净。再按规范有关规定施工。其次，模板支撑不牢、不严密，造成跑浆，出现蜂窝麻面，引起缝隙渗水。

(3)由变形产生的裂缝。变形缝渗水主要的原因是止水带固定不牢，偏离中心，混凝土振捣不密实出现较大孔洞或者蜂窝麻面。

(4)穿墙管。在某些坝体内部埋设有各种管(水、风、电等)与主体工程联结如止水环焊接不密实，在混凝土浇筑过程中，在施工困难处，混凝土振捣不密实，出现空洞或者蜂窝麻面，就往往出现渗水。

2．防渗墙法的施工工艺

防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。

（1）多头深层搅拌水泥土成墙法

多头深层搅拌桩机一次多头钻进，把水泥浆喷入土体并搅拌，使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩，桩与桩搭接形成水泥土防渗墙，目前最大成墙深度为20多米，水泥土渗透系数<10cm／s，抗压强度>O．3MPa。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低，适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。实践证明，多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显，在防渗工程中质量可靠，投资最经济、最有效，具有一定发展前景。

（2）锯槽法成墙法

在先导孔中，锯槽机的刀杆以一定的倾角一边做上下往复切割运动，一边以0．8—1．5m／h的速度(根据地层状况)向前移动开槽；被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外，并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土，形成宽度为0．2～0．3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成；传动方式有机械式与液压式两种。以不同规格的刀杆进行组合，开槽宽度可达0．2～0．5m、深度达到40m。锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好，并且成墙深，适应于粘土、砂土和卵石粒径小于lOOmm的砂砾石地层：还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。

（3）链斗法成墙法

由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土，也会将斜放的排桩下放到成墙深度，开槽机前进开挖沟槽，并采用泥浆护壁，其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16～50cm，深度可达10～15m。适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30％的砂砾石地层。

（4）薄型抓斗成墙法

采用斗宽为0．3m的薄型抓斗挖土开槽，泥浆护壁，浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙，最大成墙深度可达40m。适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。

（5）射水法成墙法

射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴，射出高速水流来切割土层，成型器上下运动切割修整孔壁，采用泥浆护壁，正循环或反循环出渣。槽孔形成后，浇筑水下混凝土或塑性混凝土，形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0．22～0．45m，深度可达30m。成墙垂直精度可达1／300，适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。

3.灌浆法的施工工艺

灌浆法，顾名思义就是结合压力把可以固结的浆液经过钻孔输进岩土孔隙以及建筑物的裂隙之间，以达到物理性能的优化作用，最终发挥出防渗功能。以下是几种常见的灌浆方法：

(1)土坝坝体劈裂灌浆

土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层，提高坝体的防渗能力，并通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重分布，提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆，在可能有裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群；对坝体施工质量差，甚至出现上下游贯通的横缝，一般应做全线的劈裂灌浆。根据工程实例，土坝坝体采用劈裂灌浆技术来解决土坝坝体的渗漏问题，结果表明灌浆后坝体密实度得到提高，渗透系数降低，背水坡湿润渗水现象消失，坝体渗流量可以减少7O％以上。

(2)高压喷射灌浆

高压喷射灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构，使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成壁状固结体而起防渗作用。根据被灌地层结构和防渗要求不同，又分为定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆防渗处理的优点是：设备简单、工效高、料源广、造价低，搭接防渗的效果好。缺点是：机具较多、对地质条件的要求较高，控制不好易在较大(>200mm)颗粒背后形成漏喷现象。

(3)卵砾石层帷幕灌浆

帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性。卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用黏土为主加少量水泥的混合浆液进行灌注，不同于在岩石中灌浆。卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌浆、打管灌浆的方法。因受地质条件的限制，不能有效控制浆液的填充范围，为达到相对较高的防渗标准，常需采用3排以上的灌浆孔。帷幕灌浆孔宜采用回转式和金刚钻头钻进。孔位与设计孔位的偏差不得>10cm，孔深应符合设计规定。采用自上而下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法进行帷幕灌浆。采用自上而下分段灌浆法时先导孔仍应自上而下分段进行压水试验。各次序灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗。除孔底段外，各灌浆段在灌浆前可不进行裂隙冲洗和简易压水。一排相邻的两个次序孔之间，以及后序排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的高差不得<12cm。

4.结束语

综上所述，目前最常用的防渗方法防渗墙、灌浆，各有利弊。高喷灌浆具有施工速度快、固结体强度大、水泥灌浆不会造成环境和地下水污染，且耐久性较好，施工噪音较小等优点。防渗墙则有对要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积成本价低等优点。即便是同是灌浆防渗法，各种方式之间又各有长短，选择时，应结合实际情况，选择便于施工、经济、高效的防渗方法。