水利水电工程中堤坝渗漏原因以及防渗加固技术研究

亢春波

（灵宝市黄河河务局，河南 三门峡 472500 ）

0 引言

在水利水电工程中，最关键的就是水利水电工程中堤坝的防渗漏问题。水利水电工程中一旦出现堤坝渗漏的现象，必然会产生严重的安全问题。因此，针对水利水电工程中堤坝渗漏问题一直是相关部门的重点研究内容。在以往针对水利水电工程中堤坝渗漏方面的研究中，主要采用虹吸放水管加固水利水电工程中堤坝，起到堤坝防渗漏的作用，但此种方法在应用中仍然偶然会出现堤坝渗漏现象，证明传统方法无法彻底解决水利水电工程中堤坝渗漏问题，在以往研究中仍有不足之处有待加强。为此，本文通过设计一种水利水电工程中堤坝防渗加固技术，致力于弥补传统技术中的不足，彻底解决水利水电工程中堤坝渗漏问题。

1 水利水电工程中堤坝渗漏原因

考虑到造成水利水电工程中堤坝渗漏的原因多种多样，主要包括外部的自然环境、堤坝砖砌体的材料以及施工过程中造成的泄漏，针对以上原因的具体分析内容如下。

1.1 外部的自然环境

基于外部自然环境差异大的特点，水利水电工程中堤坝会受到外部自然环境的影响，尤其是在汛期，降雨量极大，由于雨水的不断冲击，进而造成水利水电工程中堤坝渗漏问题。在北方，常见的为冰冻现象，破坏水利水电工程中堤坝的外墙硬度；在南方，常见的为汛期暴雨现象，由于雨水大量、长时间的冲刷，也会在一定程度上破坏水利水电工程中堤坝的外墙硬度。尤其是酸雨，会大面积侵蚀水利水电工程中堤坝的外墙，导致水利水电工程中堤坝渗漏问题加剧。

1.2 堤坝砖砌体的材料

由于目前我国水利水电工程中堤坝施工主要采用轻质的砖砌体材料作为堤坝建筑材料，虽然属于环保型建材，但这种砖砌体的材料普遍具备易吸水的特质，存在较大的孔隙率，导致很容易出现渗漏的问题。不仅如此，砖砌体的材料存在硬度低的问题，一旦产生裂缝，必然会伴随出现水利水电工程中堤坝渗漏的问题。

1.3 施工过程中造成的泄漏

在水利水电工程中堤坝施工时，必然会留有孔洞，便于施工，但在施工结束后，如对孔洞的处理不当，这些孔洞就会成为水利水电工程中堤坝渗漏的隐患。与此同时，一旦出现对裂缝的密封不当，也同样会导致水利水电工程中堤坝渗漏。在施工过程中安装不规范，导致存在缝隙，是水利水电工程中堤坝渗漏的主要诱因。

2 水利水电工程中堤坝防渗加固技术

在明确水利水电工程中堤坝渗漏原因的基础上，为防止水利水电工程中堤坝渗漏问题的发生。本文设计水利水电工程中堤坝防渗加固技术，通过在堤坝设置钢围堰导流管，起到对水利水电工程中堤坝防渗加固的作用。水利水电工程中堤坝防渗加固技术流程图，如图1 所示。

图1 水利水电工程中堤坝防渗加固技术流程图

结合图1 所示，本文针对图中5 步主要流程加以详细研究，具体研究内容，如下文所述。

2.1 安装钢围堰导流管

为实现水利水电工程中堤坝防渗加固，本文在堤坝处安装钢围堰导流管，通过钢围堰导流管的导流能力，对水利水电工程中堤坝起到防渗加固的作用。在应用钢围堰导流管防渗加固堤坝过程中，必须确定钢围堰导流管在堤坝中安装位置。考虑到钢围堰导流管对架体的侧压力大，为增加水利水电工程中堤坝架体的整体稳定性，将钢围堰导流管与堤坝溢洪道位置两侧结构柱进行刚性连接。为达到防渗加固效果，钢围堰导流管在安装过程中采用双层木胶合板，上下层面板用铁钉固定，保证其安装位置适用于堤坝防渗加固的具体情况。这样一来，通过安装钢围堰导流管提高堤坝防渗加固的抗侧刚度，还可以结合刚度较大的外套筒拟制中心直接与支撑进行连接。

2.2 计算堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流能力

安装钢围堰导流管后，还需要计算堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流能力。钢围堰导流管导流能力作为堤坝防渗加固中最关键的核心指标，能够直接决定水利水电工程中堤坝防渗加固效果。本文考虑到钢围堰导流管在不同状态下的导流能力，分别为：自由出流、过度出流以及淹没出流。设堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流能力的表达式为N ，可得公式（2）。

公式（2）中，m 指的是钢围堰导流管在堤坝防渗加固中自由出流的流量系数；p 指的是水利水电工程中上游水深；B 指的是堤坝的宽度；δ 指的是钢围堰导流管在堤坝防渗加固中过度出流的流量系数；φ 指的是钢围堰导流管在堤坝防渗加固中淹没出渡的流量系数。通过公式（2），计算得出堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流能力。以此为判据，为下文设定堤坝防渗加固中进、出口高程提供理论依据。

2.3 设定堤坝防渗加固中进、出口高程

根据计算得出的堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流能力，合理设定堤坝防渗加固中进、出口高程，其最核心的目的就是保证水利水电工程中堤坝防渗加固后能够正常导流供水，尤其是在直角、转弯处不出现拥塞，进而加快加固后堤坝断面平均流速，达到堤坝防渗加固的目的。在设定过程中，必须保证钢围堰导流管在堤坝防渗加固中的水口底部完全淹没在死水位下，保证水利水电工程中堤坝的潜水进口装置处于密封状态，不会出现进水的现象。与此同时，在设定堤坝防渗加固中进、出口高程时还要与地库能够保持一定的安全距离，需要预留出1 米的安全距离。

2.4 复核堤坝防渗加固中高程真空度

在完成堤坝防渗加固中进、出口高程后，还需要进一步复核堤坝防渗加固中高程真空度，保证堤坝防渗加固中的安全性，不出现气体液化的现象。结合以往研究表明，堤坝防渗加固中高程真空度与行进流速有关，基于此可将堤坝防渗加固中水头损失代入能量方程，判断其高程真空度。设此过程的目标函数为v，则有公式（3）。

公式（3）中，λ 指的是堤坝防渗加固中死水位自由面高程；l 指的是堤坝防渗加固中死水位至钢围堰导流管的高度差；d 指的是钢围堰导流管管顶轴线长度。通过公式（3），得出堤坝防渗加固中高程真空度，确保v 的取值在5-7.5 范围内，满足堤坝防渗加固中高程真空度的复核条件。

2.5 实现水利水电工程中堤坝防渗加固

在堤坝防渗加固中高程真空度后，考虑到水利水电工程中堤坝结构的梁板为普通截面，总体属于高度超高但荷载不大的高支模施工。因钢围堰导流管结构在安装过程中对水利水电工程中堤坝架体的侧压力大，为增加堤坝防渗加固架体的整体稳定性，将堤坝防渗加固架体与钢围堰导流管结构两侧结构柱进行刚性连接。针对堤坝防渗加固技术实施的特点与难点，最终确定选用镀锌管作为管材，并配备离心泵，实时调节堤坝防渗加固中钢围堰导流管导流量，增加堤坝防渗加固架体的整体稳定性，进而实现水利水电工程中堤坝防渗加固。

3 实例分析

3.1 实验准备

为构建实例分析，实验对象选取某水利水电工程，工程内容为堤坝防渗加固。堤坝防渗加固施工项目及要求，如表1 所示。

表1 堤坝防渗加固施工项目及要求

结合表1 所示，在保证不受到外部环境干扰的条件下，首先使用本文设计的技术进行水利水电工程中堤坝防渗加固，记为实验组；而后使用传统技术进行水利水电工程中堤坝防渗加固，记为对照组。共设计在堤坝处10 个监测点，监测点的选取为以往水利水电工程中堤坝易渗漏点位，通过对比两种技术下在一年内有无出现渗漏情况，证明该技术的防渗漏性能，得出实验结果。

3.2 实验结果与分析

整理实验结果，如下表2 所示。

表2 两种技术实验结果对比表

通过表2 可知，在使用两种技术加固一年后，设计加固技术下10 个监测点位均未出现渗漏现象；而传统加固技术在监测点3、监测点7 以及监测点10 出现渗漏情况。且监测点7 的渗漏情况较为严重。从表2 可以看出，此次设计的加固技术防渗漏性能明显优于传统加固技术，具有良好的防渗漏效果，证明了此次设计的技术能够满足水利水电工程中堤坝防渗加固的实际要求，有必要在现实中广泛投入使用。

4 结束语

通过上文研究，能够取得一定的研究成果，解决传统水利水电工程中堤坝防渗加固中存在的问题。由此可见，本文设计的技术是具有现实意义的，能够指导水利水电工程中堤坝防渗加固优化。在后期的发展中，应加大本文设计技术在水利水电工程中堤坝防渗加固中的应用力度。在日后的研究中还需要进一步对水利水电工程中堤坝防渗加固的优化设计提出深入研究，为提高水利水电工程中堤坝的综合性能提供参考。