水利大坝工程混凝土防渗加固措施研究

赵靖伟

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

0 引言

天然水体蕴藏的水能，可以通过工程措施为人类服务，不论是转化为电能还是作为防洪调蓄，都离不开因地制宜的修建必要的蓄水、引水和水利水电工程，尤其是水利的主体工程——大坝。我国已建成的水电大坝约有814 万座，根据水利部门统计，约有1/3 的已建成混凝提坝存在不同程度上的病险问题，如不加以防渗加固处理，坝体的问题将会与日俱增，严重影响工程效能及人民的生命财产安全[1-3]。

引起混凝土坝体出现病险的问题有很多，其中最为突出的，是由于设计和施工质量出现问题而引起的坝体的渗透性过高而导致裂缝、溶蚀等问题。这些问题的出现，将严重影响混凝土大坝的强度与稳定性[4-6]。因此，混凝土坝体病险进行防渗加固成为未来研究的重点水利课题。本文对灌浆技术、混凝土防渗墙以及表面柔性防渗体系三种防渗加固措施的方法以及技术特点进行介绍。

1 灌浆技术

1.1 概述

灌浆技术是大坝出裂缝后的主要处理技术，灌浆技术的施工过程主要是利用灌浆机产生压力，将浆液灌入裂缝，达到提高大坝强度以及防渗能力的目的，具有重要的工程应有效益。

1.2 分类

在灌浆技术的分类过程中，灌浆可根据作用、材料、地层、压力进化分类，具体分类以及各类型适特点见表1。

1.3 特点

采用灌浆方法进行混凝土坝的防渗加固，其所需要的施工设备简单，施工工期较短且效果较为显著。同时灌浆施工过程中产生的噪声和振动小，加固深度可浅可深，易于整个施工的精准控制。

表1 灌浆的分类

2 混凝土防渗墙

2.1 概述

在大坝混凝土防渗加固措施中，防渗墙及技术也是一项重要的组成部分，其技术的发明为欧洲国家所发明，该项技术较为复杂，同时结合了水井、石油钻井以及水下浇筑等多项技术，在技术水平上相对较高。随着防渗墙技术的不断进步，其成为了地基与土石工程重要的防渗措施。防渗墙的施工主要是在比较松散的地基上进行挖孔，从而形成孔槽，在形成的孔槽中浇筑混凝土或者其他的防渗材料，实现具有防渗功能的混凝土墙。

2.2 特点

（1）可根据工程特点的不同，进行结构尺寸选择。应用材料以及力学性能上的重新设计，其应用起来较为灵活。

（2）防渗墙的应用几乎可包含各类地质环境，只是在施工上存在不同的差异，应用环境十分丰富。

（3）用途广泛，既可防渗，又可防冲刷、挡土、承重；既可用于大型深基础工程，也可用于小型的基础工程；既可作为临时建筑物(如围堰上)，也可作为永久建筑物(如堤库)。

（4）与其它防渗措施相比，防渗效果好，耐久性好。

（5）施工方法成熟，检测手段简单直观，工程质量可靠。

（6）混凝土防渗墙在施工过程中，所需要的机械设备比较大、且在施工过程中施工环节较多，同时需要的施工场地面积较大，工程一旦开工，需要的工期也较长。

2.3 影响因素

通过相关工程经验，混凝土防渗墙的施工质量影响因素有很多，例如：墙底沉淀及接缝夹泥过厚；断墙、裹泥；入岩深度不够或未入岩；钢筋笼保护层不够或露筋；混凝土严重不均匀。

2.4 技术要点

（1）结合施工现场实际情况，控制好接头的时间。防渗墙在建造过程中，需要涉及多个接头控制点。因此，在接头控制点一定要控制好时间，通过分析发现，如果接头时间过早，将导致混凝土的初凝时间较短，引起混凝土在轻度以及质量方面均不能够满足要求，同时如果接头时间过慢，将导致混凝土的强度较高，对后续的施工产生不利的影响，导致整个施工工期的延长，也可能影响施工质量。

（2）成墙混凝土灌筑施工要点。在进行混凝土的浇筑过程中，为保证施工质量，需要关注螺丝的松紧程度，如果松紧程度不满足要求，将严重影响到导管与导管之间的连接可靠性，从而影响施工质量。同时在防渗墙的整个建造过程中，要注意好墙与墙之间的时间间隔，通常不能超过40 min，在工程中，如果超过的40 min，需要采取相应的补救措施，防治混凝土防渗墙自身发生泄露。

3 表面柔性防渗体系

大坝表面柔性防渗体系作为大坝防渗措施的一种，其主要是通过在不放空大坝水的前提之下，在坝的上游安放具有防渗作用的柔性防渗体，大坝通过安装这类防渗屏障，实现防渗的目的。从而增强坝体的稳定性。该方法在混凝土重力坝、拱坝以及土石坝等的新建和修复工程中得到了广泛的应用，表面柔性防渗体系的常用材料，如HEPE 土工膜、高分子防水卷材、PVC 塑膜等柔性防水材料等，具有极低的透水性，防渗效果十分显著。

伴随着材料科学与工程的发展以及施工技术水平的不断提高，柔性防渗材料在设计施工工艺上取得了飞速的进步。因此，表面柔性防渗技术对于混凝土坝的防渗加固将得到更广泛的应用。同样在应用过程中出现了一些问题，因此在该项技术的发展中，应加强关于柔性卷材的拼接、卷材破损的防护、水下施工作业等技术难点和壁垒的研究, 攻破该项技术中的困难，以达到更好的效果。

4 三种方法的比较

三种防渗加固措施优点与缺点及适用范围见表2。

表2 防渗加固措施优缺点及适用范围对比表

通过对各方案进行比较，在实际工程中，应根据工程特点，选择合适的方案来处理这类问题。

5 结论

本文针对混凝土防渗加固问题，提出三种方法对混凝土大坝进行加固，提出在工程实际中，可根据特点选择合适的防渗加固措施，从而达到提高坝体强度与稳定性的目的。