防渗处理施工技术在水利工程中的具体应用

朱守军

（霍邱县城西湖隔堤管理所，安徽 六安 237400）

0 引言

防渗处理施工技术面临着成本与资源限制、技术复杂性和持续维护需求等挑战，但是，水利工程作为人类活动中关乎大量水资源的领域，迫切需要采用有效的防渗措施来确保水资源的可持续利用、水利设施的稳定性和环境的可持续保护。

1 防渗处理施工技术的优势

1.1 有利于水资源保护

防渗处理施工技术的优势之一是在水资源保护方面的显著作用。水是生命之源，对于任何国家和地区来说都至关重要。在水利工程中，防渗处理技术通过有效地减少或消除水资源的渗漏和浪费，确保水源的持续可利用性，同时降低对附近生态系统的不利影响。首先，防渗处理可以减少水库、水坝、灌溉渠道等水利工程中的渗漏损失。这有助于保持水库和水坝的水位稳定，减少了水资源的损失，提高了可用水量，从而更好地满足社会、工业和农业用水的需求。这对于干旱地区的粮食生产和水资源管理至关重要[1]。

1.2 有利于提高水利设施结构稳定性

防渗处理施工技术的另一个重要优势是能够提高水利工程的结构稳定性。首先，防渗处理技术可以降低水利工程中的渗流导致的土壤侵蚀和土壤松动的风险。渗流会导致土壤颗粒流失和沉积物堆积，可能引起土壤侵蚀和河岸冲刷等问题，进而影响结构的稳定性。通过采用土工膜、地下壁等防渗措施，可以有效减少或阻断渗水，从而降低了土壤侵蚀和结构冲刷的风险，增强了水利工程的稳定性。

其次，防渗处理技术可以增加结构的承载力和抗渗性。例如，在坝基和堤坝工程中，采用了硬质防渗层，如混凝土或预应力混凝土防渗墙，可以有效抵御地下水的渗透，增强结构的抗渗性能。这可以降低压力水渗透造成的结构损害风险，确保水利工程在长期运行中的稳定性。

2 防渗处理施工技术面临的挑战

2.1 成本与资源限制

防渗处理施工技术在水利工程中虽然具有许多优势，但也面临着一些挑战，其中最主要的挑战之一是成本与资源限制。首先，防渗处理技术的设备、材料和施工成本较高。例如，使用高性能的土工膜、地下壁、注浆材料等，以及先进的施工设备和技术，增加了项目的投资成本。同时，施工过程中需要大量的人力、时间和能源资源，对工程预算和可用资源造成了压力。其次，防渗处理技术的长期维护成本也是一个挑战。防渗处理设施需要定期检查和维护，以确保其有效性和持久性。这包括定期检测渗漏情况、维护防渗层和土建结构等，增加了运营和维护的成本。

2.2 技术复杂性

防渗处理施工技术在水利工程中面临的另一个重要挑战是技术复杂性。这些技术需要高水平的专业知识和技能，以及严格的施工过程控制和监测，因此技术复杂性成为限制其应用的一个关键因素。首先，防渗处理技术需要由经验丰富且专业的工程师和技术人员进行设计和施工。由于防渗处理涉及复杂的地下水流动和土壤力学原理，以及材料的选用和施工工艺等方面的考虑，对于设计和施工团队来说，需要具备较高的技术能力和专业知识。其次，防渗处理的施工过程需要严格的质量控制和监测。例如，在地下壁的施工过程中，需要确保墙体的质量和连续性，以及渗透性的有效控制。这需要通过高精度的施工设备和工艺控制，以及实时的监测和测试手段来实现。复杂的施工流程和技术要求增加了施工人员的技术难度和操作风险[2]。

2.3 持续维护需求

防渗处理施工技术在水利工程中面临的另一个关键挑战是持续维护需求。防渗处理设施的有效性和持久性需要定期检查、维护和修复，以确保其长期稳定性和防渗性能。因此，持续的维护需求成为防渗处理技术应用的一项重要挑战。首先，防渗处理设施需要定期检查和监测来评估其性能和状况。例如，水坝、堤坝以及地下工程中的防渗层和地下壁等施工技术，在投入使用后需要进行定期检测，以验证其防渗性能和功能的有效性。这需要投入人力和资源，进行各种监测技术和手段的实施，以确保设施的良好运行状态。其次，防渗处理设施需要进行定期的维护和修复工作。由于水利工程所处的环境和工况变化，如水位变动、地下水压力变化、自然灾害等，防渗处理设施可能会受到损坏或磨损。因此，需要进行定期的维护工作，包括补充防渗材料、修复破损区域、加固施工结构等，以确保设施的长期有效性[3]。

3 防渗处理施工技术的具体应用

3.1 地基改良

防渗处理施工技术在水利工程中的具体应用主要包括地基改良领域，其中地下壁和土工膜是两个重要的防渗处理方法。地下壁是一种常用的地基改良技术，通过在地下挖掘槽并在槽中安装防渗材料来防止水流穿过土壤。地下壁的施工步骤包括挖掘槽、清理底部，然后在其上和两侧安装防渗墙材料，并通过密封或填充材料与现存土壤连接。常用的防渗墙材料包括钢板桩、混凝土搅拌桩和复合材料桩。这些材料具有良好的抗渗透性和机械强度，可以有效地防止水流的渗透。地下壁适用于防渗处理施工中的堤坝、隧道、地下工程等，能够有效地阻止水的渗漏和土壤侵蚀，提升工程的结构稳定性和安全性。

土工膜是另一种常见的地基改良和防渗材料。土工膜是一种由聚合物材料制成的薄膜，具有优异的抗渗透性和化学稳定性。它可以作为防水层或防渗层安装在土壤表面或地下结构中。土工膜的应用步骤包括地表准备、在线型槽的挖掘、安装土工膜和连接等。土工膜在水利工程中被广泛应用于渠道、水池、污水处理厂等地方，有效地防止水的渗透和底下土壤的流失。此外，土工膜还可以用于土壤改良，减少水分蒸发和土壤侵蚀，提供更好的灌溉和农业条件[4]。

这两种防渗处理施工技术都有各自的优点和适用范围。地下壁适用于较深的地下工程，如隧道和地下室，能够提供较高的抗渗透性和结构稳定性。土工膜则更适用于地表和较浅的土壤改良，能够提供灵活的防渗处理解决方案。此外，地下壁和土工膜通常可以结合使用，形成双重保护，进一步提高水利工程的防渗能力。

3.2 渗透控制

在防渗处理施工技术的具体应用中，渗透控制是一个关键方面，包括硬质防渗层和软质防渗层两种常见的处理方法。硬质防渗层是一种有效控制渗透的技术，可以阻止水分通过结构表面渗漏。通常，硬质防渗层采用水泥、砌筑块、混凝土等材料，通过施工工艺形成坚固的防渗结构。在施工过程中，先进行基础处理和表面清洁，然后通过喷涂、浇涂或滚压等方法将硬质材料覆盖在需要防渗处理的表面。硬质防渗层广泛应用于水池、水处理厂、输水管道等工程中，能够有效防止水的渗漏和土壤侵蚀，确保工程的可靠性和长期稳定。

另一个常见的渗透控制方法是软质防渗层，通过柔软的材料形成防渗层，有效阻止水分渗透。软质防渗层通常使用聚合物薄膜、橡胶板、橡胶涂层等柔软材料，通过覆盖、涂覆或连接到需要防渗处理的表面来实现。软质防渗层具有良好的柔韧性和抗渗透性，能够适应不同形状和结构的表面。软质防渗层被广泛运用于堤坝、运河、储罐、水池等水利工程中，有效防止水的渗漏和土壤侵蚀，维护工程的结构稳定性和安全性[5]。

硬质防渗层和软质防渗层在防渗处理中各有优点和适用范围。硬质防渗层具有较高的强度和稳定性，适用于对结构强度和稳定性要求较高的工程。它们能够抵抗水压力和外界客观作用力，具有更长的使用寿命。然而，硬质防渗层的施工和维护要求较高，需要严格控制施工质量和工艺，投入较大的人力和资源。

3.3 堤坝防渗处理

堤坝防渗处理是水利工程中至关重要的技术，旨在减少或防止水从堤坝内部渗透到周围土壤，以确保堤坝结构的完整性和稳定性。这一领域的技术不断发展，以满足不同水利工程项目的需求。在堤坝工程中，土工合成材料如土工布和土工膜广泛用于防渗处理。这些材料通常由聚合物制成，具有出色的防渗性能。它们被铺设在堤坝内部，以阻止水的渗透。这些材料之所以有效，是因为它们具有很高的渗透控制能力，能够有效地阻止水分通过。

灌浆是一种通过向土壤中注入液体或半固体材料来填充孔隙，减少土壤渗透能力的方法。通常使用的材料包括水泥浆或浆液，它们在渗透过程中固化并形成防渗屏障。灌浆可应用于不均匀或多孔的土壤中，以提高其密实性和减少渗透。

在一些情况下，堤坝可能需要进行深层固化，以增强其抵御渗透的能力。这涉及在堤坝内部或下游的土壤中注入水泥或其他材料，以加强土壤的结构和稳定性，从而减少渗透。钢筋混凝土被广泛用于堤坝的建设和修复。它结合了混凝土的坚固性和钢筋的强度，能够有效地抵抗水的渗透。钢筋混凝土堤坝可以根据需要进行定制设计，以满足特定工程的要求。多层防渗膜系统通常由聚乙烯或聚丙烯等聚合物材料制成。这些薄膜层叠加在一起，构成了高效的防渗屏障。它们被广泛用于新建堤坝，以减少渗漏风险。在实际应用中，选择合适的堤坝防渗处理技术取决于多个因素，包括堤坝的用途、地质条件、预算和环境考虑等。工程师需要综合考虑这些因素，以制定最佳的防渗处理方案。堤坝防渗处理技术的成功应用可以确保水利工程的长期稳定性，减少维护成本，并降低对环境的不利影响。

3.4 水库防渗处理

水库防渗处理是水利工程中的关键环节，旨在确保水库的完整性和水资源的储存。水库底部的渗透是水库防渗处理中的主要挑战之一。为了减少渗透，工程师采用了多种方法：在水库底部铺设防渗膜是一种有效的方法。这些膜通常由聚乙烯或聚丙烯等聚合物材料制成，具有卓越的防渗性能。防渗膜形成了一道有效的屏障，阻止了水分渗透到土壤中。类似于堤坝防渗处理，土工合成材料如土工布和土工膜也用于水库底部的防渗处理。这些材料在水库底部铺设，以降低土壤的渗透性。有时，工程师会将土工合成材料与防渗膜结合使用，以提高防渗效果。土工合成材料可以防止防渗膜被刺穿或破坏，并增加了水库底部的稳定性[6]。

随着时间的推移，水库中会积聚沉积物，这可能会导致水库的容量减小和渗漏问题。因此，定期疏浚沉积物对水库的防渗处理至关重要。这是一种常见的疏浚方法，通过使用各种设备和机械工具来将沉积物从水库底部挖掘或吸取出来。这有助于提高水库的容量，减少了水压和渗透风险。

3.5 渠道防渗处理

渠道防渗处理是水利工程中不可或缺的重要工作，它旨在减少或防止水从渠道内部渗透到周围土壤。灌浆是渠道防渗处理中常用的技术手段之一，可以通过向土壤或渠道底部注入液体或半固体材料来填充孔隙，减少渗透能力。常用的灌浆材料包括水泥浆、聚合物和防渗胶浆。这些材料在渗透过程中会固化，并形成防渗屏障，以阻止水的渗透。灌浆技术非常适用于多孔性土壤或疏松的渠道底部，可以显著提高渠道的完整性和稳定性。衬砌是另一种重要的渠道防渗处理技术，它涉及在渠道内部或底部覆盖防渗材料。常见的衬砌材料包括混凝土、聚合物、砖石等。衬砌可以有效地减少渗透，提高渠道的抗渗透能力，并保护渠道免受侵蚀和损坏。衬砌材料的选择取决于具体的工程条件和需求，以确保其坚固性、耐久性和防渗效果。渠道防渗处理还包括建立和完善排水系统，以及进行必要的维护和清理。排水系统可以有效地排除渠道水体内的渗漏水，并减少对周围土壤的渗透。常用的排水系统包括排水沟、排水管道和水泵等。此外，定期进行渠道的维护和清理工作，如清除杂物、疏通沟渠，可以避免渠道堵塞和渗漏问题，保持渠道的畅通和功能。

4 结语

防渗处理施工技术在水利工程中的应用是保障工程安全和可持续发展的重要环节。土方工程、渗透控制以及堤坝工程中的防渗处理方法为我们提供了保护水资源、维护工程稳定性和环境友好性的关键措施。随着技术的不断发展和创新，我们可以期待更多高效、可靠和可持续的防渗处理施工技术的出现，为水利工程提供更为可靠和安全的保障，推动水资源管理和工程建设走向更为可持续的未来。在应对全球变化和水资源压力的同时，我们也需要加强研究和实践，促进防渗处理施工技术的持续改进，为人类社会和自然生态系统的可持续发展做出更大贡献。