土石坝防渗施工技术综述

闫晓军

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 引言

土石坝在坝工建设中有着悠久的历史，其发展历程相当漫长。随着观念理论、科学技术的发展，土石坝工程较其先期的功能、质量相比有了本质上的提高，土石坝依旧处于各种水坝工程建设的第一位。我国国内大多已建成的水库大都选用了土石坝，这些土石坝在城市供水、供电、水土灌溉、水产养殖以及防洪中发挥着巨大的作用。但由于许多土石坝过于老旧，或由于勘察、设计、施工方面存在的缺陷以及自然灾害的影响，部分坝体渗流现象较为严重，给人们的生命财产安全带来极大威胁，因此土石坝的防渗施工至关重要。

2 土石坝渗流分析

土石坝是最普遍采用的一种坝型，但由于土石坝工程的坝基与土料一般都为散粒体结构的砂砾，这些沙砾之间往往都存在着许多空隙，其防水性能不高，如果设计不当或施工质量不高，当水库蓄满后，在水压的作用下，蓄水就会顺着土石坝中的薄弱环节渗漏。如果这种渗流现象处于设计的控制之下，且土石坝的所有部分都未出现任何的破坏性渗透，那么这种渗流便被称之为正常渗流。正常渗流的渗流量通常都很小，而且渗流中应该不含任何土壤或颗粒，水质清澈、透明，渗流状态稳定，不会对土石坝造成破坏性的渗透。但是，如果渗流集中且渗流量过大，其水质就较为浑浊，会导致土石坝出现流土、管涌以及接触冲刷等破坏性渗流，即通常说的异常渗流。

3 土石坝防渗施工

3.1 土木合成材料防渗施工

根据水利特性，土木合成材料防渗施工可分为土工复合膜防渗施工和透水性土工织物防渗施工。土工复合膜能有效取代传统防渗体，对于截渗、防水的效果非常明显，透水性土工织物能取代传统的砂砾石反滤料，起到排水、反滤的作用。土木合成材料的重量较轻，铺设相当便利，可以采用焊接或粘接技术对重叠部分进行处理，而且其造价低于砂砾石料排渗与黏土防渗，工期也不长，工程质量容易得到保证。土木合成材料运用较为典型的某水库，其土石坝高度为38.3m，背水坡的大面积湿润现象存在已经多年。防渗施工中在土石坝的迎水坡使用了复合型土工膜作为其防渗层，其面积为1845m2，单位造价16元，工期耗时30d。与采用黏土斜墙的方案相比，节约了近2/3的成本。同时施工较为简便，所需设备少，普通的工作人员均可掌握。土工复合膜柔软性较高，可以适应各种坝体及坝体变形，抗腐蚀性强，可防止白蚁、老鼠等动物的破坏。改建施工后，该水库经历了连续3年汛期超正常水位的考验，防渗效果非常显著，其背水坡未出现任何湿润现象。

3.2 高压定向喷射灌浆防渗施工

高压定向喷射灌浆防渗施工是在高压旋喷灌浆防渗施工基础上改进而来的，该技术在病险水库的基础防渗方面效果显著。经过多年发展，该技术的施工工艺得到了较大提高，其喷射形式越来越多，专用设备越来越丰富。该技术不仅适用于沙层、土层以及细颗粒砂砾石层，而且逐渐扩展到砂卵漂石、砂卵石以及堆石碴等具有强透水性的石层当中。

以往使用的旋转钻工效较低、能量消耗大，且工程质量较为一般。如今，“冲击带管钻孔，泥浆固壁提管”是当前比较科学、先进的一种新式钻孔法。其优点为：孔斜率容易被控制，成孔率较高；泥浆不会出现不规律的扩散，能够有效降低能量消耗；工作效率较高，使用冲击钻在含量为40%且粒径达8～15cm的卵石粒地层当中进行造孔作业，8h的班进尺达15～20m，相比以往使用的旋转钻，工效大大提高。同时，使用该技术所筑成的防渗板墙厚度更大，有效直径大幅增长；对机具的磨损较低，能够节省钻具，可有效节约成本。

3.3 劈裂灌浆防渗施工

劈裂灌浆防渗施工运用水力劈裂原理，利用灌浆压力将土地劈裂，然后将泥浆灌入，最终筑成加固土体或防渗帷幕。劈裂灌浆防渗技术当前使用较为广泛，其防渗作用较强。其主要技术原理是在土坝中采用劈裂灌浆，对土石坝施加适当的压力，将坝身沿着小主应力面劈开，然后将泥浆灌注进去，使泥浆和坝体形成互压，最终筑成厚度在10～50cm的不间断泥墙。同时，泥浆导致坝身湿化、沉陷，使土石坝的密实度提高，在提高土石坝防渗能力的同时使坝体得到了加固，不容易发生变形。使用该技术可就地取材，且施工过程较为简便，工效快、成本较低。

3.4 振冲加固防渗施工

我国土石坝中心墙沙壳坝的数量较多，由于以往各项技术条件所限，在施工过程中沙壳大都没有被碾实，还有些坝底存在细沙层也没有加以处理。受各种振动影响，这样的土石坝容易出现滑坡现象。近几年，除了采用上游坝脚抛石盖重以及下游坝脚加强排水盖重外，振冲加固防渗施工被重点投入使用，其作用效果较为明显。

4 结语

随着社会的快速发展和科学技术的进步，土石坝施工技术被广泛运用到水利工程建设中。土石坝的施工涉及到水利工程的多个方面，关系着现代水利工程的应用发展建设，应不断引进、借鉴国外先进的施工技术，加强自身的研究和创新，努力提高水利工程土石坝施工技术，促进水利工程土石坝的建设发展。同时，在土石坝的施工过程中，应按现代技术精心设计、严格施工采用科学合理的施工方法与技术，使土石坝施工更加安全高效、可靠持久。随着大型高效机械化设备的采用，施工成本的降低，坝体防渗材料和结构的优化改进，土石坝的发展将会得到更新、更好的发展机遇和空间。