水利工程中的防渗施工技术研究

荆治中

(阳泉市财政投资评审中心，山西阳泉045000)

水利工程中的防渗施工技术研究

荆治中

(阳泉市财政投资评审中心，山西阳泉045000)

水利工程在防洪防汛、农业灌溉等方面发挥重要作用，尤其近年来我国水灾频发给社会造成了巨大的经济损失，因此，人们对水利工程质量提出了更高要求，特别应将防渗施工技术当做水利工程施工的重点。文章以某水利工程为基础，对水利工程防渗技术进行探讨，以期为提高工程质量提供参考。

水利工程;防渗;技术;研究

1 工程概况

1.1 工程Ⅰ

某水利工程，坝最大高度为41 m，坝顶高程为220 m，长宽分别为1 657.32 m、2 m。蓄水总容量为85.11×107 m3，死水位185 m，正常蓄水为216 m，要求防洪减灾时将水位限制在213.4 m，洪水位设计值为218 m，校核值为218.9 m。

该水利工程建设在河谷位置，因此该区域中石层透水性较强。建造时水坝的上下游基本剖面均采用二级坡。

由于长时间的使用，该水利工程坝体出现裂缝，渗漏较为严重。

因此，急需采取防渗技术加以修补以恢复其原来功能。经过专家组的实地勘测和评估，决定采用修建防渗墙技术处理。

1.2 工程Ⅱ

某水利工程经过多年的使用，坝基出现了较为严重的渗水情况，具体表现在以下3方面:

1)该水利工程施工时未彻底清理坝基，结果在坝基和坝体连接位置形成了20 cm后的腐殖土，由于该腐殖土内存在植物根系、岩石碎屑等，因此具有较强的渗透性。

2)该大坝位于主河槽位置的坝基大多数属于风化岩石，施工时对破碎风化层清理不彻底。

3)经勘测该大坝坝基砂岩有节理性的裂隙。

上述原因导致该水利工程渗水严重，影响着大坝性能的发挥。经过专家组的实地勘察和分析，决定在坝基1～2层利用高喷灌浆技术进行处理，采用帷幕灌浆防渗技术处理坝基的第3层［1－2］。

2 防渗施工工艺

防渗施工工艺包括2个方面:防渗墙的施工和灌浆防渗处理技术。

2.1 防渗墙的施工

结合该水利工程实际环境情况和功能要求，决定采用以下技术对其进行防渗处理。具体包括以下7个方面:截水墙的浇筑、混凝土面的处理、测量和放线、模板的架设、过渡材料的填充、浇筑混凝土和拆卸模板。

2.1.1 截水墙的浇筑

浇筑截水墙时主要采用锯槽成墙技术进行施工。

1)导孔操作结束后，利用锯槽机进行反复切割。同时根据水利工程的地层情况，准确把握开槽速度。综合考虑该水利工程地层实际状况后，决定以0.8～1.5 m/h的速度进行开槽。

2)开槽过程中应及时将切割掉的土体运输出去，以保持槽内清洁。该工程实际施工时采用反循环方式进行排渣。同时进行泥浆护壁施工。

在整个施工中防渗墙厚度的选择是非常关键的内容，决定着防渗施工的成败，为此应引起施工单位的高度重视［1］。即在满足水利工程防渗性能要求的基础上，综合分析防渗墙施工涉及的各项参数，利用防渗墙理论知识准确确定防渗墙厚度。防渗墙厚度可通过公式:

式中:H1、H2分别表示截水墙向水面和下游水位;［J］为截水墙渗透比。根据该水利工程测量参数，计算可知将防渗墙厚度控制在0.2～0.3 m，可满足防渗性能要求。

2.1.2 混凝土面的处理

该水利工程防渗墙的基础面和防渗面分别为混凝土和沥青混凝土材料，施工时应认真把握各项性能参数，以提高防渗墙的防渗性能［3－4］。

施工时为保证施工现场的清洁，可采用人工凿毛和利用高压风枪相结合的方法，及时清理走防渗墙施工产生的乳皮、乳浆和废渣等。

然后使用冷底子油涂刷其表面两次，每次涂刷时应保证涂刷均匀且不能出现空白。经过12 h冷底子油干燥后，在其上涂上1～2 cm厚的沥青玛蹄脂，并采取有效方法保证其温度在180～200℃［5－6］。

2.1.3 测量和放线

布设测量导线施工时，应在准确把握每条防渗墙轴线控制点的基础上进行施放，同时准确确定防渗墙轴线位置。

如测量放线时需要进行导孔，则可将金钻头钻和回转钻机深入到套管固壁位置，然后钻取地层芯样。

另外，为了精确地控制防渗墙施工线路，应对地层界线和对每个施工区域的地质状况进行详细的勘测，尤其应注意勘测时尽量较小对原有地层芯样的影响［7］。

2.1.4 模板的架设

该防渗工程施工采用的模板由长宽各4 m规格的钢板制作而成，每块模板的长宽为125 cm、50 cm。利用U形卡连接和固定模板，而上下层模板的连接和固定则主要使用Φ12圆钢制造而成的L形插销，注意上下层模板竖缝应保持一致。另外，为了提高模板的强度和稳定性，需使用Φ50钢管制造而成的支架和拉螺栓保护模板［8－9］。

架设模板时还应关注模板层热和软模板沉降问题，该工程模板架设时采用垫入长度为50 cm的钢筋方法处理，并在其两边预留10 cm位置，用来填充过渡材料。为了防止在碾压和回填过渡材料时，导致模板出现移位或变形，应在两边设置长度为5 cm的挡筋。

2.1.5 过渡材料的填充

模板安装结束后由专家团队进行验收，验收合格后进行过渡材料的填充。施工时应把握以下2个问题:

1)使用装载机铺设过渡材料，保证每层材料的厚度在40 cm，铺设结束后及时采用2.8 t的振动碾反复碾压8次。

2)同时为了增强料粒之间的紧密程度，可采用16 t的振动碾对回填材料和过渡材料进行再次碾压。

2.1.6 浇筑混凝土

当上述施工完成后进入到混凝土浇筑环节，该项环节应注意以下3点:

1)针对防渗墙性能要求，进行多次试验确定混凝土的最佳配合比，同时为了提高混凝土性能，可在混凝土搅拌时添加适量外加剂。

2)在混凝土拌合时尽量选择碱性骨料并重点检查混凝土骨料直径参数，保证所用矿料直径超过0.074 mm，从而使其能够与沥青进行很好的融合。

3)浇筑时严格按照混凝土浇筑规范进行，另外，为了保证浇筑质量，通常由经验丰富的人员负责施工，并需要根据模板的高度采用分层方式浇筑，保证浇筑的混凝土厚度在0.4 m。

2.1.7 拆卸模板

混凝土浇筑完毕且通过验收后，当混凝土表层温度＜110℃，强度达到一定的规范标准后则应拆除模板。

拆除操作时应保证两侧模板同时提升，以此保证混凝土浇筑质量。

2.2 灌浆防渗处理技术

灌浆防渗处理技术分为高喷灌浆防渗和帷幕灌浆防渗两类，下面对运用该技术需要注意的问题进行详细的探讨。

2.2.1 高喷灌浆防渗施工

2.2.1.1 设置正确的喷水角度

1)高喷灌浆正式施工之前，应参考设计目标合理调整喷灌角度，以此保证灌浆、喷嘴、气管等具备良好的通畅性，接着开始摆喷操作。

2)合理调浆。为保证灌浆质量，应严格控制浆液的比例关系，使浆液密度偏差控制在1%以内。如发现不符合这一标准则应及时停止喷灌，将水灰比调整到合理范围内再进行施工。

2.2.1.2 固定地层结构

喷灌时受到高速水流和压力泵影响，原有地层结构很容易被破坏，为了避免这种情况的发生，应对地层结构进行固定操作。操作的应注意以下3点:

1)准确把握高喷射切割长度，保证切割长度设置的科学、合理，从而在压缩空气时在水束附近生产气幕，以此减小水束摩擦力，将水流的力量集中在一起。

2)喷射切割长度尾部时，应保证气体、浆液以及切割颗粒进行充分的融合，进而形成混合液。

3)利用较大强度气流，使混合料沿着孔壁喷射，因此达到排除地层颗粒，稳固地层的目的。

2.2.1.3 进行注浆

注浆时应将浆液顺着水、气射流填充整个切割范围，以此提高原有地层的挤压程度。同时，施工时严格控制注浆的整个环节，保证注浆质量满足施工标准要求。

灌注后浆液会在静压作用下和附近的土体进行充分的融合，形成一个黏结体，以此达到提高大坝防渗性的目的。

2.2.2 帷幕灌浆防渗技术

该中技术运用的原理为:经过科学的配比使浆液具备较好的胶凝特性，通过钻孔方法使其渗入到岩层的裂缝中。

浆液在裂缝位置硬化和原来的岩层形成一个统一整体，进而实现显著提高岩基防渗和强度性能的目标。

利用帷幕灌浆时应重点掌握以下问题:

1)如果是卵砾石层灌浆，应注意其和岩石灌浆有所不同，卵砾石层灌浆主要针对黏土，它不能进行自立钻孔，因此灌浆时通常采用打管灌浆或过套阀灌浆。

2)灌浆时往往受到地质条件的影响，不容易控制填充过程，在这种情况下，为了提高防渗施工质量，应采用超过3排的灌浆孔进行灌注。

3)利用回转设备和金刚钻设置灌浆孔，并将孔位间的偏差控制在10 cm以内。

4)正式施工前通过压水试验将灌浆孔清洗干净，然后按照从上到下的原则，采用分段式方法进行灌注。

3 防渗施工结果

防渗施工结果主要有2个，具体为:

3.1 工程Ⅰ防渗施工结果

针对工程Ⅰ的防渗施工，工程师认真审核了施工图纸和现场施工记录。同时对防渗处理后的性能参数进行检测，结果发现大坝的渗水现象消失，抗渗性能得到较大提高，保证了水利工程的正常运行。

3.2 工程Ⅱ防渗施工结果

针对工程Ⅱ的防渗施工，工程师认真检查了灌浆钻孔情况，同时采用压水试验对岩芯胶结进行了综合的分析，发现该防渗施工符合设计目标要求，大坝渗水情况得到了明显改善，确保了大坝运行的安全性。

4 总结

水利工程使用时，受到各种因素的综合作用容易出现质量问题，尤其是渗水问题较为普遍，一方面影响水利工程性能的充分发挥，缩短其使用寿命。另一方面，遇到灾害性天气容易引发灾难事件。因此，注重水利工程防渗技术的研究，不断提高水利工程防渗性能具有重要的现实意义。

［1］曾其东，张凌飞.浅议水利工程中防渗施工技术［J］.科技资讯，2013(13):46－47.

［2］曾金拔.刍议水利工程中的防渗施工技术［J］.黑龙江水利科技，2012，40(07):117 －118.

［3］王海富.水利工程防渗施工技术分析［J］.中国高新技术企业，2012(27):53－55.

［4］徐伟.浅谈水利工程中防渗施工技术的应用［J］.科技与企业，2012(23):214.

［5］刘宾.水利工程中防渗施工技术工作探究［J］.才智，2012(10):33.

［6］夏以春，王凯.试论水利工程固结灌浆防渗施工技术［J］.中国水运:下半月，2012，12(07):182 －183.

［7］敖立国，刘春雨.防渗施工技术在水利工程中的重要性及应用探析［J］.内蒙古科技与经济，2013(21):95－96.

［8］赵彦晨.浅析水利工程中的防渗施工技术［J］.中国建筑金属结构，2013(24):246.

［9］孙艳军，王玲.水库堤坝施工工程中的防渗墙技术［J］.科技创新与应用，2014(05):183.

TV543

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1007－7596(2014)07－0130－03

2013－10－07

荆治中(1985－)，男，山西阳泉人，助理工程师，研究方向为水利工程施工及造价管理。