浅谈水利工程防渗施工处理技术

付文亮，平丹艳

(江西省水利水电开发有限公司，南昌 330001)



浅谈水利工程防渗施工处理技术

付文亮，平丹艳

(江西省水利水电开发有限公司，南昌 330001)

我国的水利工程数量众多、分布范围广，在抗洪、防洪、减灾以及工农业生产和社会生活用水方面发挥着重要的作用。但在长期的运行过程中，由于各种原因，出现了不同程度的渗漏现象，带来了严重的事故隐患。文章分析了水利工程发生渗漏的原因，并对水利工程的各种防渗施工技术进行全面的分析、探讨。

水利工程；防渗；施工技术；灌浆；防渗墙

1 水利工程渗漏原因分析

1.1 从水利工程建设环节分析渗漏原因

首先，水利工程设计环节导致的渗漏。我国很多的水利工程都是在半个世纪前建造的，由于当时我国经济发展还比较落后，科技水平较低，水利工程的防渗设计与防渗施工技术也都比较落后，使得大多数的水利工程都出现不同程度的渗漏。

其次，水利工程施工环节导致的渗漏。施工管理水平是对工程质量最好保障，我国的许多水利工程之所以出现渗漏现象，就是由于施工管理水平较低，或者在施工过程中管理不当，致使水利工程的防渗功能达不到设计要求而造成的。

再次，水利工程运行维护环节导致的渗漏。不管是什么工程，在其长期的运行过程中都不可避免地会出现各种问题，只有加强对工程的维护，对出现的问题进行及时的处理，才能避免事故的发生。在20世纪，我国的水利工程存在着“重建设，轻维护”的重大弊端，忽略了对水利工程的维护，导致渗漏现象时有发生，严重影响到水利工程的安全、稳定运行。

1.2 从水利工程的渗漏形式分析原因

1)水利工程发生点漏的原因。①混凝土施工不当或者是处理不当造成的渗漏，如施工时混凝土夹中有杂物或气泡、施工孔没有及时封堵或封堵不当、使用了严重锈蚀的钢筋以及二次施工破坏了原有的防水层等。②由于出现裂缝而产生的渗漏，尤其是土坝工程的墙体，经常由于应力等原因而出现裂缝，造成孔洞漏水。

2)水利工程发生线漏的原因。①变形缝的设计、施工不当造成渗漏，②施工缝的施工处理不当造成渗漏，③混凝土质量达不到设计要求或混凝土施工质量不达标造成渗漏。

3)水利工程发生面漏的原因。①混凝土的施工不规范，违规进行带水浇筑，从而形成了渗水面。②混凝土施工不当造成混凝土强度达不到设计要求而造成面漏，如混凝土搅拌不够均匀、浇筑后养护不当等。③水利工程所用土料选用不当，致使土料的物理性能和力学性能不达标，以至于发生大面积的漏水，通常在土坝的下游比较容易出现大面积的漏水事故。

2 水利工程防渗施工技术

2.1 水利工程灌浆防渗施工技术

目前，水利工程防渗的施工技术之一就是灌浆防渗施工技术。灌浆防渗施工技术是在压力作用下，把可凝固的混凝土浆液通过钻好的灌浆孔注入到灌浆部位，如岩土的孔隙、建筑物的缝隙等部位，浆液在凝固后跟原灌浆部位结合成为一体，并大大改善其物理性能，从而达到防渗漏的作用。

灌浆防渗施工技术的主要特点是技术先进、适用范围广，通常应在质量要求比较高且施工难度比较大的水利工程中对坝基和石坝进行防渗处理[1]。

灌浆防渗施工技术主要包括高压喷射灌浆防渗施工技术、帷幕灌浆防渗施工技术和劈裂灌浆防渗施工技术3种。

2.1.1 高压喷射灌浆防渗施工技术

高压喷射灌浆防渗施工技术是借助于压缩机的压缩空气，使浆液在灌浆时形成高速喷射的状态，把灌浆部位的土层结构破坏掉并混杂进土壤的颗粒结构中，最终凝结成壁状的耐水固结体，达到防渗的效果。高压喷射灌浆防渗施工技术按喷射方式可分为摆喷、旋喷、定喷3种施工方式。

高压喷射灌浆防渗施工技术的优点是施工设备较简单、施工效率较高、施工成本低、防渗效果较好、适用范围较广。但也存在着施工设备数量较多、对施工土质要求较高、施工控制不易、容易出现漏喷等缺点。

2.1.2 帷幕灌浆防渗施工技术

帷幕灌浆防渗施工技术是通过对水利工程闸坝的砂砾石地基或岩石地基进行灌浆，建造成帷幕工程来进行防渗漏的施工技术。施工时，为了减少或阻止地基地下水的渗透，帷幕的顶部必须连接坝体或混凝土闸的底板，而底部则必须深入一定深度的不透水岩层。

帷幕灌浆防渗施工技术主要用于水利工程中地基的防渗施工，如基岩、砂卵石层地基、砂砾石层地基等，也可用于土层、围堰填筑体以及有缺陷的混凝土地基的防渗施工。

2.1.3 劈裂灌浆防渗施工技术

劈裂灌浆防渗施工技术主要是用于水利工程坝体的防渗。施工时，应当以坝体的应力分布情况作为依据，沿着坝体的轴向进行劈裂并灌注进适量的浆液，在浆体跟坝体紧密完整地凝结为一体后，就形成了一层防渗层来堵塞住大坝内部的裂缝或漏洞。

劈裂灌浆施工既要保证防渗功能，又要做到经济适用，因此，应当从水利工程的具体情况出发，科学合理地选择施工方式：对于局部渗漏的大坝，只需在出现裂缝的地方进行劈裂灌浆施工就能够达到要求；当大坝渗漏严重、出现多处裂缝时，则要分别对每个裂缝进行劈裂灌浆施工，以形成多重防渗层，提高防渗的效果；当坝体由于质量差而出现贯通的横裂缝时，必须进行全线的劈裂灌浆施工。

2.2 水利工程防渗墙施工技术

防渗墙施工技术是除灌浆施工技术外的另外一种防渗施工技术，其特点是成本低、耐久性好且渗透系数小。比较常用的防渗墙施工技术主要有冲击成槽法、抓斗成槽法、锯槽法、射水法、链斗法、多头深层搅拌法6种[2]。

2.2.1 冲击成槽法防渗墙施工技术

冲击成槽法防渗墙施工技术在施工时，首先是使用冲击钻在土坝上进行冲击造孔，然后再往孔内注入泥浆，钻渣则通过正向循环或反向循环排到孔的外面，接着按照顺序把相邻的所有孔连接起来形成一个槽段，最后再通过导管进行水下混凝土的浇筑。每个槽段的水下混凝土墙的浇筑都分3步：①先浇筑第一段混凝土墙；②进行第三段混凝土墙的浇筑；③浇筑位于第一段和第三段混凝土墙之间的第二段混凝土墙，使这三段混凝土墙最终连接起来成为一段墙。当浇筑完成坝体上的所有槽段后，就形成了连续的混凝土防渗墙。

冲击成槽法防渗墙施工技术能够适应各种土质的地层，特点是施工设备相对比较简单、施工质量比较可靠，缺点是施工的效率较低[3]。

2.2.2 抓斗成槽法防渗墙施工技术

抓斗成槽法防渗墙施工技术使用液压抓斗机进行挖槽，并把土带出地面，通过这样的反复挖掘形成一个槽段，当这样的槽段在长、宽、深方面都符合设计要求时，为了使槽壁保持稳定，要把一定浓度的泥浆注满槽段，接着再通过导管进行水下混凝土的浇筑，从而形成混凝土板墙。每槽的混凝土板墙都分三段，施工时要先浇筑第一段，接着浇筑第3段，最后再浇筑位于第一段和第三段之间的第二段，使这三段板墙最终连接成为一段整体的板墙。当所有槽段施工完成后就形成了连续的混凝土防渗墙。

抓斗成槽法防渗墙施工技术能够获得较快的施工速度和较高的施工效率，主要适用于砂砾层、土层和强风化岩层表面等。抓斗成槽法防渗墙施工技术不能用于岩层的防渗墙施工，在砂层中使用时也要把槽内水位的降幅控制在200mm以内，以避免槽底出现沉渣现象。保持槽内水位稳定的最好办法是控制好钢筋混凝土导墙的形状，即把导墙上部的内侧做成梯形而下部则做成矩形。

2.2.3 锯槽法防渗墙施工技术

锯槽法防渗墙施工技术在施工时，锯槽机通过一定的倾角做上下往复的切割运动并不断前移开槽，前移速度要根据土层的实际情况，在0.8-1.5m/h的范围内合理选择，切割的土体由排渣系统排到槽外去，同时要采进行泥浆护壁，最后再用塑性混凝土浇筑形成防渗墙。

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锯槽法防渗墙施工技术的特点是施工效率高，防渗墙体连续且质量高，成墙深度较深、可达40m。一般适用于黏土、砂土及卵石粒径不超过10cm的砂砾石地层。

2.2.4 射水法防渗墙施工技术

射水法防渗墙施工使用的设备包括造孔机、混凝土搅拌机、混凝土浇筑机3种。施工时先由造孔机射出高速的水流对土层进行切割，并通过上下运动对孔壁进行修整，同时采用泥浆护壁；在槽孔形成后，再进行水下混凝土或塑性混凝土的浇筑，形成防渗墙。

射水法防渗墙的成墙厚度较薄，一般在22-45cm之间，最深的成墙深度为30m，成墙的垂直度最高可达1/300，常用于黏土、砂土和粒径在10cm以内的砂砾石地层的防渗墙施工。

2.2.5 链斗法防渗墙施工技术

链斗法防渗墙施工使用的开槽机是链斗式的，施工时通过旋转链斗进行取土操作，同时把排桩下放到防渗墙的成墙深度，然后挖槽机不断前移进行挖槽并进行泥浆护壁，最后再进行混凝土浇筑形成防渗墙。通常适用于黏土和砂土地层，也可用于含量在30%以内且粒径比槽的厚度小的砂砾石地层。

2.2.6 多头深层搅拌法防渗墙施工技术

多头深层搅拌法防渗墙施工的设备是多头深层搅拌机，通过一次性的多头同时钻进，并把水泥浆喷入土层再进行搅拌，水泥浆在跟墙体充分混合就形成了防渗墙。多头深层搅拌防渗墙施工技术的成墙深度最大是22m，施工简单、方便，成本较低，防渗效果较好，防渗质量较为可靠，而且不会造成泥浆污染，主要用在黏土、砂土和粒径在5mm以内的较细砂砾层中。

3 具体案例分析

某水利工程主要目的为防洪、兼顾农田灌溉、调 水、人蓄饮水的综合性水利枢纽工程，该水库正常的 蓄水位2073.4m，死库容86.5万m3，通过相关的计算可知，该防洪限制水位2072.1m，而设计的洪水位2073.37m，校核洪水为2078.15m，总的库容量为218m3。

防渗墙的厚度应根据建筑物基底防渗板桩的防渗性能需求来确定，同时也要确定好渗透系数，并且进行论证，使其具有可行性。 总的来说，本工程中的防渗墙的有效厚度可以 根据这样的公式来计算：

(H1-H2)/H"ΔH

(1)

式中：H1为截水墙的迎水面设计水位；H2为截水墙的下游水位；H为防渗墙有效厚度；△H为根据土体允许渗透坡降而来的截水墙渗透比降。 之后，便可以根据这个计算公式所得结果进行塑性混凝土的浇筑，其墙体的宽度约为0.2-0.3m为宜。

4 结 论

综上所述，水利工程中的防渗施工技术是多种多样的，只有在充分了解这些施工技术的基础上，依据工程的实际情况进行科学、合理的选择，才能更好地解决水利工程的防渗处理问题，使它们能够更加安全、稳定地运行，更好地为国民经济的发展服务。

[1]代萍昌.浅析水利工程中的防渗处理灌浆施工技术[J].地球，2013(02):44-47.

[2]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(18):66-68.

1007-7596(2017)05-0141-03

2017-04-18

付文亮(1986-)，男，江西樟树人，助理工程师；平丹艳(1988-)，女，江西抚州人，助理工程师。

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