防渗漏施工技术在水利工程堤坝中的应用

韩伟 付建利

摘要：建国以来，为了发展工农业生产和调节水资源区域与季节分布的严重不均匀，我国修建了大量的水利工程。尤其是改革开放后随着经济的快速发展，水利工程筑坝工艺和施工水平有了显著提高，水利工程建设取得了巨大的发展成就，水利工程已成为国民经济发展不可或缺的重要组成部分和保障力量，不仅具有极高的经济属性，同时还具有广泛的社会属性和政治属性。因此，如何做好水利工程堤坝的防渗工作，成为水利人重要的工作方向和任务之一。本文结合笔者的工作经验和当前水利工程建设的发展水平，简要阐述了防渗漏施工技术在水利工程堤坝中的应用，不足之处以求指正。

关键词：防渗漏 施工技术 水利工程 堤坝工程

一、 水利工程堤坝渗漏的主要分类

造成水利工程堤坝渗漏破坏险情的渗漏分为坝体渗漏和坝基渗漏。

（一） 坝体渗漏

1、漏洞

坝体背水坡及堤脚附近出现贯穿堤身的流水孔洞称为漏水洞，由于漏水洞中的集中水流对土体的冲刷力很强，因此对堤坝的危害性极大。

2、冲刷

坝坡冲刷系由背水堤坡渗水所致，一种是坝坡的出溢比降大于允许比降而产生的渗透破坏，另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。

3、坝体接触冲刷

当坝体发生集中渗流且冲刷力大于土体的渗透强度时，在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。由于接触冲刷的发展速度往往较快，严重威胁堤坝安全，必须对其进行除险加固。

（二）坝基渗漏

坝基的渗透破坏常表现为渗水、土层隆起、膨胀、断裂等，统称为管涌。当汛期水位升高时，背水侧坝基的渗透出逸比降增大，若超过坝基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。在坝基的薄弱环节出现，如表土层较薄的位置，坝基管涌尤其是近堤脚的管涌，发展速度快，容易形成管涌洞，处理不当极易发生溃堤的危险。

二、水利工程堤坝渗漏的主要原因分析

（一）自然因素

我国大部分水利工程的堤坝，尤其是众多的中小型水库围坝是20世纪五六十年代修筑的，经过半个世纪的流水冲刷、地震、滑坡等自然因素的损害，很多已成为危坝，存在严重的渗漏问题。

（二）人为因素

受施工技术和水平的影响，早期修建的水利堤坝不同程度的存在一定的质量问题。同时，部分水利工程堤坝修筑时，存在偷工减料、不安设计要求或标准施工的现象。此外，在水利工程建成后长期的运行阶段，人为管理和维护上的失误也是造成水利工程堤坝出现渗漏的重要因素。

三、水利工程堤坝中的防渗漏施工技术

（一）土石堤坝的防渗漏施工技术

1、高压喷射灌浆施工技术

所谓高压喷射灌浆施工技术是指施工时，先要用钻孔机进行钻孔，接着再将灌浆管放进灌浆部位，并通过灌浆管上的喷头将高压浆液对着土层进行喷射，通过对土层的切割与搅拌，使土层的结构被改变并和浆液混合成为一种新的凝结体，从而起防渗作用。按被灌地层结构和防渗要求不同，分为定喷、摆喷和旋喷。旋喷通常用来对堤坝地基进行加固，以提高地基的抗变形能力，从而减少地基由于变形、破坏而发生渗漏的现象。定喷和摆喷则主要用于对地基进行防渗，以提高坝体边坡的稳定性。

2、混凝土防渗墙施工技术

混凝土防渗墙施工技术可分为浅薄型和深厚型，该技术能够对防渗墙的厚度进行比较有效的控制，墙段的结合比较紧凑、密实，具有较高的安全性和可靠性，既可以对堤坝地基进行永久性的防渗施工，还可以对发生渗漏的堤坝进行防渗堵漏处理。浅薄型混凝土防渗墙施工技术的深度范围通常控制在10～20m内，最深可达30m，适用于坝基厚度小于30m且水头较小的土石堤坝进行防渗施工。深厚型用于承受水头20m以上，墙深超过30m的大坝及险要地段的堤坝防渗施工。

3、劈裂灌浆施工技术

根据堤坝的应力分布规律，施工时，要先沿着堤坝的轴线进行布孔，利用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗体，从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层，提高堤坝的防渗能力，同时利用浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重分布，提高坝体的变形稳定性。该技术能够同时将坝体内部的裂缝、孔洞等缺陷进行消除，使堤坝坝体的整体防渗性能得到增强。

4、土工合成材料施工技术

土工合成材料是一种新型的建筑材料，具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点。当前，在水利工程堤坝中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物主要有纺土工织物和无纺土工织物两种，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在水利工程堤坝中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，价格便宜，但其CBR顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在水利堤坝中应用较广泛，具有良好的经济、社会和环境效益。

（二）混凝土堤坝的防渗施工技术

1、提高混凝土的抗渗性能

提升混凝土的抗渗性能主要是通过提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，从而减少渗透通道，提高抗渗性。常用的办法是减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等都对提高抗渗性能有重要作用。此外，掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土堤坝的抗渗性。

2、碾压混凝土堤坝的防渗技术

碾压混凝土筑坝是通过将土石坝大型施工机械化移植到铺筑混凝土坝上的方法，并利用混凝土坝断面的紧凑、整体性强等优点，来实现水利工程筑坝中的大面积辗压。具有工艺简单、上坝强度高、工期短、造价低、适应性强等特点，在我国得到了比较广泛应用。其主要防渗漏技术如下：

（1）斜层铺筑技术

碾压混凝土斜层铺筑法是相对传统的铺筑方法而言的，即将传统的水平摊铺碾压层改为1：10～1：20的斜层。采用斜层坡度合理、平推方向合适的斜层平推铺筑法施工的碾压混凝土，其层面抗渗能力可以达到或接近碾压混凝土本体的抗渗性能，使碾压混凝土本身即可承担起坝体防渗的任务，不再需要其他的辅助防渗措施。

（2）自防渗技术

碾压混凝土的防渗形式主要有“金包银”模式、碾压混凝土自防渗、在坝的上游面另做防渗层等模式。当前在我国已普遍采用第二种模式，即采用三级配碾压混凝土做大坝主体，其上游采用二级配碾压混凝土作防渗结构，在坝体上游面采用二级配富胶凝材料碾压混凝土自身防渗。

3、聚丙烯纤维混凝土抗渗技术

聚丙烯材料的特点是强度高，比重低，加入混凝土后，对控制混凝土的龟裂效果比普通混凝土高出90%-100%。由于纤维的存在，降低了水分在混凝土中的迁移性，减少了泌水和体积变化，减少了混凝土的塑性收缩，从而减少或消除裂缝的产生。加入聚丙烯纤维的混凝土抗渗性能大为加强，一般渗透性可降低33%-45%。纤维含量0.8kg/m3的混凝土抗渗标号可从普通混凝土的S10提高到S14，抗渗压力可提高到25%。此外，混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展。

结语：俗话说千里之堤毁于蚁穴，渗漏问题对于水利工程堤坝具有严重的危害性，不仅影响水利工程功能的有效发挥，更关系到人民群众的生命财产安全。因此，有关部门和技术人员必须认真分析当前水利工程堤坝中的渗漏成因，科学选择正确的防渗施工技术，为水利工程的健康运行保驾护航。

参考文献：

[1]冯耀奇、孙秀喜、李泉然《土石坝渗流及防渗技术措施研究》[J].地下水2009（21）

[2]郑国强《水利工程中堤坝防渗施工技術》[J].中小企业管理与科技2012（6）