水利工程防渗设计施工技术处理

赵亚昆 龚立峰

【摘要】：多年来，防渗加固问题一直是水利工程施工中重要的环节，本文针对我国水利工程的现状，提出防渗材料的选择，进而分析了防渗方法，仅供参考。

【关键词】：水利工程防渗技术材料选择

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引言

过去的一段时间里，我国水库的修建大多是就地取材筑坝，坝型以均质土坝居多，坝高较低。但是，由于当时的技术有限，大坝填筑质量远远达不到使用要求。在经过这些年的使用以后，坝体裂缝、沉陷、坝基渗漏现象十分普遍。汛期高水位时，大坝下游地面极易产生渗水、管涌险情，危及水库安全运行，也为人民的生命财产带来了巨大的威胁。渗透破坏的现象时有发生。从防洪抢险方面的实践中可以看出，水利工程的顺利进展遭到渗透破坏的严重阻碍，因此，在一定程度上，全面分析水利工程的防渗技术势在必行。

一、水利工程现状

我国的现代水利工程兴趣于20世纪中期，对于当时的农田水利灌溉起到非常大的帮助作用。现在科学技术革新速度不断加快，很多的新型技术被应用到了水利工程建设中来，这是好事，但是随之而来的，也让我们面临很多新问题。在调查水利行业基本情况的过程中，笔者总结出当前我国水利工程存在的几个主要问题。其一是防水标准未依照国家相关水利工程标准进行，一部分防洪水利工程的标准过低，在雨季容易发生洪灾危险。其二是坝基与坝体建设过程中，因为成本考虑，没能选择合适的材料，对于施工程序也没有严格控制。使得坝基与坝体很容易出现渗漏现象或者是渗透现象，影响到水利工程正常发挥其应有作用。其三是有一部分水利工程建造历史比较久远，而且未能进行及时的维修，因为年久失修造成安全隐患方面的问题。水利工程对于社会经济发展与人民生活水平提升都有很大的保障性作用，其中存在的渗漏渗透问题不能不引起我们的重视。

二、水利工程防渗材料的选用

1、土料和石材

土料的原材料一般很好取材，相对于其他材料来讲成本低廉，使用方便，但是抗冻性差，不适合在寒冷地区使用。另外，维护保养费用较高，目前已不常采用此种材料。石材，抗流水冲刷性能强，耐磨性能好，抗冻且在石材丰富的地区方便施工、成本低，但是在缺乏石材的地方较难采用。

2、水泥土和混凝土

水泥土的主要原材料是土料，再同水泥、水掺混而制成。由于土料成本低，因此水泥土造价并不高，且使用方便。但不抗冻，因此不适用于寒冷地区。混凝土目前采用较多，其可减少大部分水的渗漏、抗流速大的水流、经久耐用，基本无使用地区限制，但是抗变形能力差，一般造价较高。

3、薄膜材料

薄膜材料防渗性能好，其质量小、可延展性好、成本低且可使用寿命符合要求；但是成本高，一般情况下只有在对防渗要求比较高的水利工程中才会使用。

三、水利工程防渗设计施工技术

1. 柔性防渗墙的设计

1)混凝土防渗墙的设计深度

混凝土防渗墙底部原则上嵌入相对不透水层1m左右，顶部嵌入坝体防渗体中。目前，平原地区土坝混凝土防渗墙深度大多在40m以内。

2）混凝土防渗墙墙体厚度的确定

防渗墙的厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求，同时还应考虑到地质情况及施工设备等因素。

由于国内防渗墙设计无规范，防渗墙的渗透计算和渗透稳定分析以及强度、变形计算尚无规范的计算方法和理论。在设计时，根据防渗墙破坏时的水力坡降确定墙体厚度，计算公式如下：

式中：

ΔHmax——作用在防渗墙上的最大水头差（m）；

K——抗渗坡降安全系数，一般取3～5。

Jmax——防渗墙渗透破坏坡降，取300；

2. 混凝土防渗墙的施工

1)防渗墙施工

首先把防渗墙划分成若干施工槽段，每槽段5m，施工顺序为:间跳槽段，即先进行Ⅰ序槽段冲孔成槽后才进行Ⅱ序槽段施工。抓孔成槽方法：采用SG35A液压抓斗机完成主孔成槽。主要施工工序为：测量定位→导墙建造→抓孔成槽→清底→灌注混凝土等.

2)接头施工工艺

防渗墙接头要求保持一定的整体性，抗渗性。由于本工程防墙墙体深度较深，采用接头管方法施工时，将会较易造成卡管，接头管拔出困难等情况。冲凿接头法具有整体性、抗渗性好、施工简易、造价低廉等优点。故为确保防渗墙的质量，本工程拟采用冲凿接头法的圆弧接头施工工艺。施工方法：在一序槽浇砼后端孔位置采用冲击钻钻凿砼至二序槽槽底高程。二序槽段接头孔须在一序槽砼初凝后，方可进行施工。为确保一、二序槽的套接厚度能满足设计及规范要求，端孔及接头孔施工必须严格控制其垂直度，钻进过程每进尺2m必须检测孔斜率一次，且接头孔对位必须与端孔重合，以确保接头任一深度套接墙厚不少于40cm。二序槽浇砼前用钢丝刷接头锤将接头洗刷干净，确保接头处砼连接密实，无夹泥。3. 灌浆防渗方法

1)劈裂式帷幕灌浆法

a.工程施工技术

具体技术要求如下：（1）帷幕与防渗墙采用相同轴线，直线型布置;（2）帷幕由单排灌浆孔组成，孔距为1.5m，分为三个次序施工。（3）灌浆孔均为垂直孔。（4）灌浆后检查孔压水试验透水率q。

b.注意事项

灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。

2）高压填充式灌浆法

有着相当高的技术含量在里面。这种工艺主要运用钻机钻孔，然后设计处理深度，通过在孔底的别致的喷嘴，用高压泥浆泵，往四周固化浆液，与此同时，钻杆也飞速的旋转和上升，高压射流在一定的面积内造成土体整个结构的破坏，此过程中，还和固化乳胶混合，最后凝固鼎城一种固结体，这种固结体，还有一定性能、形状，对于防渗抗渗更是起到相当的作用。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔。

四、防渗加固设计

1.桩基础法

桩基础法多用于针对松软地基，减少了沉降量，有利于防渗加固的工程，分为钢筋混凝土预制桩和钻孔灌注桩。桩顶允许水平位移值的大小主要与桩的直径、单桩与群桩关系、桩身周边的土质条件等因素有关，位移可控制不超过0.5cm即可。另外，除了计算单桩承载力布置桩基础外，还要验算桩尖平面的地基压应力和沉降量不应大于该平面处地基土的允许承载力和允许沉降量。

2.沉井基础法

其适用条件主要有以下三点：一是上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理时；二是在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时；三是岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰制作有困难时。

施工方案：施工准备→场地平整，铺垫木、制作底节沉井→ 拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木→均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕→

建筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁→ 下沉至设计标高，清基→ 沉井封底处理→ 施工井内设计和封顶等。

沉井下层开挖较深，受到地下水的影响较大，这一点对于防渗加固的影响也较大，因此沉井应尽量不封底。回填涂料应选用与井底土层渗透系数相近的涂料，并分层夯实。

结语

在选择防渗处理技术的时候，应当按照水利工程的不同特点加以考虑研究，选择合适的灌浆与防渗方法，对于各类防渗技术要熟练掌握，尽最大可能发挥出每项技术的优势，这样一方面可以延长工程的使用年限，另一方面也可以有效节约资源，对于人民群众生命财产安全起能重要保障作用。

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