水利工程常见渗漏原因及防渗技术探讨

刘若华

(辽宁省昌图县水利事务服务中心，辽宁 昌图 112599)

水利工程对满足生产生活用水、防洪减灾、农田灌溉等发挥着巨大作用，也是推动经济社会发展和保障国家粮食安全的基础设施。科技的发展与社会的进步推动了水利工程新型技术的不断应用，对延长工程服役年限、提高施工质量和促进水利事业发展等具有积极作用。当前，水利工程的类型多样且存在的问题很多，其中渗漏作为最主要、最普遍的问题，不仅对工程的正常使用造成严重影响，无法充分发挥水利工程的功能效应，而且对下游居民安全与农业生产构成潜在威胁[1]。因此，加强防渗技术的应用研究以及实施科学有效的防渗措施具有重要意义。

1 水利工程常见的渗漏原因及影响因素

1.1 工程渗漏原因

1950-1970年是我国绝大多数水利工程的修建时期，受当时技术能力、建设标准、经济水平、历史条件等因素限制，其防渗设计非常落后无法满足水利现代化要求，目前的渗漏现象普遍存在[2]。水利工程质量在很大程度上取决于施工情况，而施工过程中管理水平低、管理不善等问题经常出现，即使具备较好的设计框架，也会因管理不到位出现偏差，无法按设计方案施工致使完工后发生渗漏。此外，由于运行年限较长水利工程出现一定程度的损坏，为及时发现问题必须定期检查维护，彻底解决存在的问题以降低安全事故的发生概率，逐渐改变因“轻管理、重建设”引发渗漏问题的现状[3]。

1.2 影响因素

(1)施工因素。水利工程具有参建方多、工艺复杂、周期长、规模巨大等特点，所以实际工程中分包现象比较常见[4]。水利工程采取分包形式时能够在一定程度上加快施工进度，但不同企业施工水平与防渗技术的差异致使无法很好的衔接各个施工工序，并对建设项目安全施工埋下了隐患。其中，水利工程模板粘合不牢固使得施工过程中出现不紧密的现象最为常见，大面积渗水对水利工程施工产生严重影响。

(2)结构改变因素。施工过程中受企业管理、施工材料等因素影响，往往会改变实际工程结构。因此，施工材料的变形为实际工程最为常见的现象，工程结构的改变通常会引起渗水问题。

(3)大范围渗水因素。实际工程中，施工质量未达到设计要求也会引起大范围的渗水问题，并且引起大范围渗水的因素较多，一般有施工工艺、材料质量、技术水平等。

2 水利工程防渗技术

2.1 灌浆防渗施工技术

目前，水利工程防渗处理中灌浆技术的应用已十分普遍，其原理是将可以固化的混凝土浆液利用气压或液压输送至地层内，由此提高地层的防渗功能以及力学性能，比较适用于岩土裂缝的处理[5]。该技术已广泛应用于实践工程，通常用于难度较大或要求较高的工程，比较常用的灌浆技术类型如下：

高压喷射灌浆。该技术可以将土体与钻杆喷射的高压泥浆均匀混合，利用形成的高质量水泥防渗加固体提高其防渗水平。在高压作用下浆液或水喷射冲击土体，喷射过程中泥浆与土层充分混合逐渐形成凝固体，原有土壤结构受融入泥浆作用得以改善。高压喷射灌浆技术按照不同的喷射方式分为摆喷、旋喷、定喷等，其中定喷、摆喷和旋喷技术适用于深基坑加固防渗以及板墙防水工程。目前，旋喷灌浆技术在水利工程施工中的应用比较广泛，一般适用于软塑粉土、可塑性黏土、黄土、流塑淤泥土等土层。若土层中存在杂物、水流速度过高或块石粒径太大，采用高压旋喷技术时必须提前做喷射试验，由此保证其可行性。高压喷射技术具有施工灵活、可控性好、连接性强等特点，但施工过程中具有较高的土层要求，为保证防渗质量要慎重使用。

土坝坝体劈裂灌浆。针对土坝坝体的渗漏问题劈裂灌浆技术的适用性较强，该技术能够充分考虑坝体的应力分布特征，把浆液利用浆泵灌注至沿坝体轴线布置的孔内。这种技术也可以明显改善坝体应力的分布情况，提高泥浆与坝体之间的渗透作用以及相互挤压应力，由此保证坝体的稳固性。坝体劈裂灌浆过程中要考虑裂缝的差异情况及坝体的实际条件，对于不同的工况采取相应的解决措施。若坝体部分区域分布有裂缝且比较均匀，施工过程中可以采取部分灌浆的处理方式；若坝体存在的贯通性裂缝较多，并且坝体质量较差，对此需要实施全线劈裂灌浆的处理方法。目前，坝体劈裂灌浆技术在水利工程施工中的应用较为广泛，该项技术能够明显提高坝体的密实性，工程实践中其防渗效果良好[5]。

卵砾石层帷幕灌浆。灌浆材料的不同是普通灌浆与卵砾石帷幕灌浆技术的明显差异，对于卵砾石层的防渗处理一般用黏土和水泥的混合浆液。考虑到卵砾石层钻孔难度较大的实际情况，一般用套阀或打管的灌浆方式，并且灌浆孔形式可以为三排以上，由此更加显著的发挥灌浆效果。施工过程中卵砾石地层条件很容易对帷幕灌浆技术的应用产生限制，所以防渗处理中该技术的应用极其有限。实际工程中防渗技术通常为辅助性方法，在节约材料的同时解决工程渗漏问题。

控制性灌浆。通过改进传统的灌浆方法形成的一种比较先进的加固防渗技术—控制性灌浆技术，水泥为其主要的施工材料，而辅助材料的选取要考虑地质条件的差异。为进一步提高防渗效果、强化材料的抗冲击能力及改善水泥浆的物理性质，可以结合不同的地质条件适当加入砂、纤维等材料。该灌浆技术具有较好的防渗效果，对于土体中水泥浆的扩张具有明显的控制作用。当前，在堤防、坝体和围堰基础中控制性灌浆技术的应用非常广泛，能够有效解决高水流、高流速以及大空洞的渗透问题，并且取得了明显的应用效果。

2.2 防渗墙施工技术

水利工程防渗处理中防渗墙技术的应用也比较常见，其墙体的柔性高且厚度较小。所以，阻碍雨水侵蚀是水利工程防渗墙的主要功能。由于施工成本较高使得防渗墙技术的推广受到一定的限制，为降低施工成本应引进新型的施工技术，同时探索新型材料的不断使用。目前，工程实践中较为常见的防渗墙技术类型如下：

抓斗成槽技术。该技术是对地面利用液压抓斗机开挖成槽，通过多次挖槽处理形成槽段，施工过程中槽段的长、宽、高要符合规格设计要求。为了更好的保持槽壁稳定，有必要先放入泥浆，然后利用导管浇筑形成混凝土板墙。一般情况下，施工前先浇筑第一段，对第二、三段浇筑后形成板墙。该施工技术具有高效、快速的特点，适用于表面土层的防渗处理，而对于岩层的处理其适用性较差。将该技术应用于砂层时，要合理的控制水槽的下降幅度，通常不超过200 mm，按照此标准可以大大减少槽底沉渣概率。实践表明，有效控制土导墙的形状为槽水控制的主要方法，工程中通常为矩形。

冲击成槽技术。这种施工技术主要是在目标部位利用冲击钻造孔，在反向或正向循环作用下钻渣排除孔外，然后把浆液灌入冲击孔内，通过整合处理按顺序形成槽段，最终完成混凝土的灌注。按照先后顺序可以分3个步骤完成灌注，第一、二、三段混凝土灌注完成后可以形成连续的防渗墙。该技术具有质量好、操作简单、适用地层范围广等优点，可用于大多数土质类型，但其施工效率较低。

射水法。实际工程中该项技术会用到浆泵、混凝土搅拌机和造孔机等设备，施工前利用高速水流喷射土层以实现土层切割的目的，然后通过对孔壁的修正以及墙壁的浆液护理，经混凝土浇筑形成防渗墙。采用射水法形成的防渗墙垂直度可达到1/300，成墙厚度一般为22～45 cm，对于粒径不超过10 cm的砂砾石、砂土、黏土地层的防渗墙施工具有较好的适用性。

锯槽技术。施工过程中该技术要持续做开槽处理，并利用锯槽机反复切割其倾角，前进速度结合实际状况控制在0.8～5 m/h范围，切割结束后跟随排渣系统将碎石输送至外面，通过浇筑塑性混凝土和泥浆护壁处理，由此形成防渗效果良好的墙体。锯槽技术具有防渗效果好、连续性强、质量高等特点，墙体深度可达到40 cm，在粒径低于10 cm的砂卵石地层中此项技术存在普遍适用性。

链斗技术。采用链斗式开槽机在施工作业前取土，然后以成墙深度为基准下放排桩，并且挖槽机在该过程中不断向前作业，泥浆护壁和挖槽处理同步实施，然后完成混凝土材料的浇筑，从而形成防渗效果较好防渗墙。在砂土、黏土层中该技术具有较强适用性，同时对于部分砂砾石地层也具有一定的适用范围。

多头深层搅拌技术。采用多头深层搅拌机在施工作业过程中持续钻进，并在土层中灌注一定量的浆液，经反复搅拌后充分融合原有墙体与浆液，由此形成具有一定强度的防渗墙。对于成墙深度多头深层搅拌技术具有一定要求，最大不超过22 m，该技术具有质量好、成本低、操作简单等优点，并且不会污染浆液，主要适用于粒径低于5 mm的较细沙砾、砂土、黏土层。

2.3 防渗控制要点

(1)全面落实施工监管制。施工技术的创新要注重施工管理相关工作，全面考虑各方面不利因素，安排专职人员监督与检查施工过程，及时处理发现的问题。此外，为防止出现类似的问题要做好记录并正确处理问题，完工后定期维护管理水利工程，系统把握各个环节方可有效解决渗漏问题，切实提升防渗处理水平。(2)原材料的严格把控，结合实际情况选取合适的施工材料，从根本上杜绝不合格材料进场及偷工减料现象的发生。

3 结语

综上分析，防渗技术属于一项较为复杂的水利工程防渗处理技术，并且防渗技术现已普遍应用于许多水利工程，所以全面、系统的探究水利工程防渗技术非常重要。虽然防渗技术在水利工程中的应用日趋成熟，但许多工程仍然存在渗水问题，对此还要结合工程实际需要、不断总结工程经验合理选择施工工艺、防渗技术，进一步探索各种新型防渗技术。