浅析小型水利工程防渗处理施工技术

方啸

黟县农业农村水利局，安徽黄山，245500

0 引言

我国小型水利工程有着分布广、类型多的优点，同时具备了防汛减灾、农业灌溉等功能。但是，随着长时间的运用，水利工程会发生不同类型的破坏，包括滑坡、漏水损伤、裂缝等，尤以渗漏损伤问题为甚。需要有关人员针对挡水坝体的特性，选择与之相应的处理措施，以提高工程的防渗效益，进而提高我国小型水利工程的社会效益和经济效益。

1 加强防渗管理及其对水利工程的重要意义

水利工程关系我国农业生产和工业生产计划是否顺利实施，同时也是防洪工作的关键组成部分，在较大程度上影响国家经济社会的发展。根据国家民生问题和经济社会发展需要，近些年来中国水利工程建设项目日益增加。不过，由于各种客观因素，工程投入使用后会产生各种问题，比如渗漏。渗漏问题对工程的危害性很大，要求有关主管部门必须以工程的实际状况为基础，选用科学合理的防渗方法，以最大限度地降低因渗漏问题所造成的经济损失[1]。由于水利工程防渗工作不但关乎工程后期的利用状况，而且还能有效保证工程施工的质量，所以搞好防渗管理工作是十分必要的。由此可见，对防渗工作及其防渗理论与施工技术的应用，有着重大的积极意义。另外，防渗的施工技术也可以延长工程的生命周期，有助于节约资源。

2 小型水利的基本状况

中国在20世纪50年代初才开始大量建设水利工程，其主要目的是灌溉。随着现代科学技术的发达，许多先进的科学技术也开始被运用到水利工程当中，更好地推动了水利的发展以及使用性能的改善。但随着小型工程的建设，一些问题也随之而来。从大量的考察与科学研究中看到，当前小型水利工程主要存在三方面的困难：

①以往建设的小型水利工程，排水的要求没有达到我国的有关标准、要求，部分水利工程的防洪标准不高，由此造成在遇到超标准洪水时，若不提前调度，非常容易出现安全事故。②在进行坝基和坝体的施工过程中，由于未能根据规范选用适当施工材料，且施工工序也不符合既定规范，由此导致水工的坝基或坝体发生多次渗透损伤，严重影响了工程的正常工作。③这些工程已运行了非常之长的时期，而且一直未能对其实施有效的检测，所以面临众多的安全隐患。小型水利工程的维修加固不但关乎人民生命财产的安全，同时还事关我国经济社会的发展。大量安全隐患的出现，严重制约着水利的正常发挥及其相关作用的充分发挥。

水利工程中出现的大量渗漏现象已成为政府各级部门管理工作的重点。从国内水利的有关情况调查了解，造成水利发生重大安全事故的因素大致有两个：①坝基本身的质量问题②坝基部分防渗技术应用不合理，造成坝基以及坝体的防渗性能严重下降。通常情况下，在工程方案设计时，要针对建筑特性，选用合适的防渗技术，要严格依据国家有关规定的技术标准进行施工，同时也要严格根据已有规范选用施工材料。如果在工程建设的一个环节中存在质量问题，就会大大降低工程的防渗级别，从而给工程的正常运行埋下了隐患。

3 小型水利工程中使用的典型防渗管理技术

3.1 灌浆技术

3.1.1 灌浆工程技术的意义

灌浆工程技术主要是用来采取措施改变工程中物质本身的物理性质。在施工过程中，用钻机把调制好的混凝土浆液沿着相应的设备线灌注在工程的岩层孔隙和裂缝里面[2]。在进行灌浆施工之前，相关人员就必须要使用水泥黏土浆、水泥浆、黏土砂浆、混凝土玻璃砂浆等物料配制而成混凝土浆液，水泥黏土浆液具备了结石度大、稳定性高、成本低、抗渗性强的特性，在行业内普遍应用。

3.1.2 注浆成型工艺技术的重要种类与特征

在坝基防渗处理和土石坝坝体防水渗漏处理中，所使用的注浆工艺技术一般有高压喷射灌浆、土堤坝体劈裂灌浆、卵砾石层防渗透帷幕灌浆和控制性灌浆技术，下文将会对上述各个关键技术进行详尽阐述。

（1）高压喷射灌浆。一般是利用高压混凝土泥浆射流所带来的巨大冲击力来打破被灌岩层构造，以提高被灌岩层结构土粒和混凝土泥浆的混合，最后形成壁状固结体，从而获得防渗效应。一般按照被灌土层的形态特征和防渗等级，将其分成了摆喷、定喷和旋喷三大类型。高压喷射砂浆的防渗处理技术，拥有工效较高、设施简易、费用低廉、原料来源广等优势，但同时也存在着许多的缺点和劣势，比如设备数量较多、操作条件不合理极易产生漏喷现象以及对工程建设地质条件的要求较高等。

（2）土堤坝体劈裂灌浆。劈裂灌浆技术利用了坝体应力的分布特性，通过调节相应的灌浆压力，可以根据沿轴线的走向使大坝渗漏劈裂，然后再用配制好的砂浆浇灌在其中，从而产生了连续性较好的防漏水泥墙，以起到封堵裂隙、渗漏的效果，从而极大地提高了坝体的防渗性能和稳定性。在大坝渗漏裂纹的局部灌浆时，先要查明裂纹可能发生的部位，而后把固结砂浆的注浆成型孔群均匀布设于裂纹区内。对坝渗漏或施工质量相对较差的地方，则必须实行更全面的劈裂注浆成型技术处理。比如：在中国的广东省宝树水电站上就应用了该技术，从而有效地处理了土堤坝体的渗漏问题，这便可以充分证明，土堤坝体的劈裂注浆成型技术能大幅度降低土坝的渗透性系数，同时增加坝渗漏本身的稳定性[3]。

（3）卵砾石层防渗透帷幕灌浆。帷幕灌浆一般是以黏土组成，并加以少许的混凝土，它和一般岩石中的砂浆有着很大的不同。由于卵砾石层防渗帷幕灌浆工艺中很难产生独立的钻孔，所以往往会采取套阀型灌浆、打管灌浆等方式。不过由于卵砾石层防渗透帷幕灌浆也会受地质条件的影响，因此很难对泥浆的填充程度加以合理的限制。为可以保证小型工程切实满足我国所规定的防渗工程技术标准和等级，通常必须使用大于三排的注浆成型孔。但由于当前防渗工程技术水平的日益提升，该方式基本上已逐步被淘汰，仅用作补充的灌注方式。

（4）土堤坝体劈裂灌浆技术。最常见的工程中，预防大坝渗漏问题是一项最主要的工程组成内容，因此采用劈裂注浆成型技术来增强大坝防渗能力是主要技术手段。这一技术的基本原理如下，在劈裂式灌浆技术中，先按照大坝渗漏的应力变化规律来沿中心线布设灌浆口，然后再使用灌浆装置把浆液通过灌浆口注入，这样利用了大坝渗漏和浆液间形成的相互作用应力，增加了大坝渗漏和浆液的紧密结合程度，最后达到了使用泥浆来增强坝体防渗能力的目的。这一措施一方面可以有效增加泥浆的利用效率，增强坝体的防渗功能，另一方面根据大坝渗漏的应力作用状况来向灌浆作业口加注泥浆，可以在一定程度上改善坝体应力作用不合理的状态，进而改善大坝渗漏的安全性。在运用这一工艺进行防渗处理时，必须对大坝渗漏的组成构造有着比较明确的认识，对大坝漏水时出现的裂纹现象要具有比较直观的认识，按照现场状况来有针对性地实施灌浆。

3.2 防渗墙技术

3.2.1 防渗墙技术的意义

目前，混凝土防渗墙工艺技术现已逐步形成，是在粒状土壤中较为普遍的防渗透工艺技术，它可以合理地调节防渗墙体的厚薄，同时具备了组合严密、安全等优势[4]。防渗墙技术必须按照施工现场的具体施工状况和实际测试结果来实施，如此才能保证对小型工程的防水渗漏效果。

3.2.2 防渗墙的种类与特性

防渗墙一般要求具有渗透系数较小、墙厚小、柔性强、每单位体积费用较少、耐久性好的优点。我国水利工程防渗墙的建设，一般采用锯槽法成墙工艺技术，多头深层混合水泥土、链斗法成墙工艺技术，射水法成墙工艺技术，薄型抓取力成墙工艺技术等，下文将对其进行详尽介绍。

（1）锯槽法成墙工序在先导孔中，锯槽机的刀柱必须以特定的角度完成上下来回切削运动，并以约0.8～1.5m/s的速率，逐渐地往前移动。同时被刨沟机械切削下的土体也能以正循环或反循环的方法清除沟外，然后通过水泥进行护壁处理。一般要求浇注高塑性水泥，以构成约0.2～0.3m宽的抗渗墙。锯槽机一般由力量和传动控制系统、走行底盘、刀杆和支撑加压控制系统、机械起重设备、排渣系统、电气控制系统等构成。其驱动形式主要分为了水力牵引和机械化二类。锯槽法的主要特性是工效快、持续成槽、墙体焊接、效果好，特别适合于沙土、黏土以及细卵石粒度低于100nm的细砂砾岩地层。除此以外，还可通过固化石灰水泥和自凝灰水泥来生产各种抗渗指标和强度的抗渗墙[5]。

（2）多头深层混合水泥土成墙技术。多头深层搅土钻机具备一次多头钻孔的突出特性，它可以把混凝土直接浇注在混凝土体内并加以拌合，从而于使水泥浆与土体搅拌而形成混凝土桩，同时土搭和桩有效地形成了混凝土防渗墙。如今，该类抗渗墙体的耐压性能为＞0.3MPa，最高成墙水深约为22米。好处是无泥浆污染、施工简单、费用也较低廉，因此比较适宜使用于沙土、黏土、砾石地层和泥沙土层。经过大量的试验研究证明，多头深层混合水泥浆防渗管理技术既有较好的防渗效益，同时其产品质量安全、投入经济，又有着可观的前景。

（3）链勾心斗角成墙施工技术。链勾心斗角成墙施工技术一般是将利用旋转链斗完成获土，而后将倾斜置的排土放置在预定的成墙深度，开沟机在完成挖沟过程中，利用泥浆完成护墙处理，此方法施工混凝土的施工技术与锯沟施工技术相同。链斗式进槽机的进行沟通深度可达10～15m，进行沟通的长度则为16～50cm。链斗法的成墙技术，主要应用于沙土、粘土以及砾石等浓度低于百分之三十、粒度低于槽厚的沙砾岩地层。

（4）射水法成墙技术。射水法成墙技术中，所使用的机械设备一般包括混凝土搅拌机、造孔机及混凝土机等。利用造孔机内的喷头将高速水射向土壤，以实现切割土壤的目的，该过程中一般使用水泥做护墙，并通过逆循环或正向循环将土渣去除。沟孔形成以后，必须进行浇注水下塑性砼，以有效地形成薄壁抗渗墙体。一般要求将其水深限制在30m以下，成墙厚度限制为0.22～0.45m。射水法的成墙工艺具体使用于沙土、泥浆，以及粒度低于100mm的沙砾岩地层。

（5）薄型抓取力防水渗漏墙施工技术。这一类型的施工技术主要是使用长度约为三十厘米的薄型抓力来完成灌浆口的开孔处理，然后再使用泥浆来夯实灌浆口的孔室，最后再完成混凝土的施工作业，待混凝体结束后完成工程防水渗漏墙。由于使用这一施工技术可以有效地增加工程防漏墙的纵深，所以薄型抓力防水渗漏墙施工技术目前已经被普遍使用在对我国水工工程砂质泥土、填壤土、砂砾层等的屋顶渗漏处理中。另外，在这一技艺的施工过程中，如可以合理使用施工重锤加以辅助施工，也可以达到使工程防渗墙深入建筑基岩一米以上的目标，进而可以有效增加工程防渗墙的稳定性，从而提高了其使用寿命和屋顶渗漏效率[6]。比较起其他的工艺技术，这一工艺技术可以做到在砾石浓度较大的土壤中比较高效的孔洞开槽，并且在工程技术和设施方面的成本也较低，因此可以有效减少工程建设成本。但目前，由于这一技艺在中国工程防渗处理领域的运用还在起步阶段，因此还要求人们进一步提升对该技艺的运用技术水平。

3.3 应用复合土工膜

复合土工膜是复合型产品，该产品的主要优点就是具备较大的延伸性、比重较轻、防渗特性好、价格相对便宜，使得工程人员在开展防渗的过程中不断地采用复合土工膜。选用复合土工膜时应当根据实际漏水情况来选择合适的砼膜种类，确保砼层与漏水体间的连接牢固，并且必须提供适当的保护，避免砼层被损伤而形成泄漏。

4 小型工程防渗管理的工程质量监控

4.1 完备相关法律、规章制度

要进一步提高中小型工程的质量，就必须规范和完备工程基建的相关法律、规章制度。不断完善对水利工程中施工质量的管理规范，逐步建立完整的国家规范管理制度，对施工防渗墙的各个环节都实行了规范的工程质量管理办法，并逐步把建筑工程质量管理列入国家规范化管理的轨道当中，以便于不断地提高防渗建筑工程质量管理水平的提高[7]。

4.2 加强对原材料质量的检查审核

水利工程施工单位在选择施工建筑材料时，必须要严格依据相应的技术规范和要求进行。针对不同的厂家和材质进行仔细的对比和甄别，尽量选择切合水利工程设计特点的优质装修材料，并要求厂商提交相应的质量证明文件。当工程建设物资入库以后，必须由有关人员对其进行取样检验，对不符合国家质量标准的原材料要予以退货处置，严格防止劣质物资流入工程建设环节，从根源上改善工程的实施效果。

5 结语

综上所述，由于水利工程往往存在着工期长、建设规模大、安全要求高、工艺复杂、危险因子大的特征，这也就对水利工程的施工质量提出了较高要求。特别是工程的防渗管理技术，其关乎到整个工程施工流程的成败与否。所以，必须做好工程防渗管理，保证工程建设质量。