水利工程防渗处理中的灌浆施工技术分析

2020-03-08吴军

工程技术研究 2020年20期

吴军

（浙江广川工程咨询有限公司景宁分公司，浙江丽水 323500）

水利工程也被称为水工程，是用于控制和调配自然界的地表水和地下水以达到除害兴利目的而修建的工程。我国是一个水资源匮乏且严重分布不均的国家，在古代就已经兴修水利以缓解用水困难，但古代技术有限，水利工程惠及的民生范围较小，且仅用于农业种植和货物运输。随着技术日新月异的发展和民生需要，当前我国对水利工程更加重视，水利工程被广泛用于防洪泄洪、发电、农业种植及民生日常用水所需。

1 水利工程的防渗问题

治理得当、质量过关的水利工程，是真正解决民生问题的工程。水利工程承受着水带来的冲击，还有风吹日晒的煎熬、雨雪风霜的侵蚀，一旦施工中有不当操作，会随着时间的流逝，演变成渗漏问题。因此防渗不仅在施工中是非常重要的工作，也是建成后要日常关注的问题。只有前期规划、建设做到位，工程才能长久地发挥重要作用，更能减少后期维护的费用。

1.1 自然原因导致的渗漏问题

水利工程坐落于江河之上，部分工程周边丛林、山川叠嶂，可能发生山体滑坡、泥石流、洪水、地震等破坏力严重的自然灾害，对水利工程造成破坏，引发渗漏问题。即使没有自然灾害的发生，地壳运动带来的地表沉降和一年四季的风雨霜雪、温度变化等自然现象对水利工程主体日复一日的风化侵蚀，也可能造成水利工程的渗漏问题。

1.2 人为原因导致的渗漏问题

从前期选址、规划、设计，到后期施工、验收、维护，每一道工序、每一项进展都与工程质量息息相关。比如，工程前期对地质勘探与周边环境调研不足，工程设计图就可能出现施工偏差，给工程埋下渗漏的质量问题隐患；施工中，采购及质检人员对施工材料质量把控不严，导致工程不符合设计和使用要求，渗漏随时会发生；施工人员不够专业、工序不够严谨，管理人员验收不够细致，也都无法对工程质量有良好的保证，都可能出现渗漏，导致水利工程存在隐患，影响民生。

2 水利工程中渗漏的表现形式

2.1 变形缝渗漏

变形缝渗漏主要是由于在施工过程中未对止水带进行加固，使止水带的稳定性未达到要求，偏离中心位置，导致混凝土浇筑后出现不平整的麻面和孔隙。同时，振捣中施工人员工作态度不严谨，混凝土密度未达到要求，也会引发变形缝渗漏，最终影响水利工程的质量。

2.2 施工缝渗漏

在普通的建设工程中，钢筋混凝土材质的墙梁柱因用量较小能够快速浇筑完成，但水利工程中混凝土墙梁柱施工面积、体积庞大，为了方便快捷地进行施工，施工人员会采取小面积、多次浇筑完成的方式。多个小面积的衔接会产生缝隙，施工过程中如果缝隙处理不当，就会引发渗漏，从而影响工程质量。

2.3 穿墙管渗漏

穿墙管又叫作穿墙套管、防水套管、墙体预埋管。水利工程施工过程中，应当密切注意穿墙管等内部设施的渗漏问题。穿墙管内的水管、电管等管材、设备会影响水利工程的日常运作，管道连接处的焊接牢固程度不符合设计要求、施工规范等，同样会给水利工程日后发生渗漏带来隐患。

2.4 大面积渗漏

水利工程中，大面积渗水情况不多见。大面积渗水是工程主体受到河流本身的冲击，以及自然环境和人为等原因使工程本身产生孔洞和裂缝，细小的问题若未被及时发现，就会逐渐演化、扩大造成大面积渗水。

3 水利工程防渗灌浆施工技术

灌浆是通过钻孔（或预埋管），将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定配比要求，压入地层或建筑物的缝隙中胶结硬化成整体，达到防渗、固结、增加强度的工程目的。灌浆按其作用可分为帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接触灌浆、接缝灌浆、补强灌浆和裂缝灌浆等；按灌浆材料可分为水泥灌浆、黏土灌浆、沥青灌浆及化学材料灌浆等。不同的作用、配比及施工技术会有不同的灌浆种类产生，而近年来随着科技与施工技术的发展，比较常用的灌浆技术是高压喷射灌浆技术、劈裂灌浆技术、控制性灌浆技术及防渗帷幕灌浆技术。

3.1 高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术是指利用高压射流的冲击力破坏被灌土体，使浆液与土粒掺和凝结，从而形成防渗板墙的一种施工技术。此施工技术也有三种方式，即定喷、摆喷、旋喷。定喷可形成薄板墙，适用于低水头的防渗工程；摆喷可形成较厚的板墙，适用于中低水头的防渗板墙；旋喷可形成桩柱状凝结体，主要适用于地基加固，同时也可适用于高水头的柱列式防渗墙。实践证明，高压喷射灌浆技术具有操作相对简单、施工效率高、成本控制较好等优点，但也要注意，采用高压喷射灌浆技术施工时，必须根据施工地点的实际情况确定施工参数，这对设计人员和施工人员的专业性及操作专业设备的技能掌握要求非常高，每个技术参数之间的关联性都会影响施工效果。另外，进浆量、进水量、浆液浓度也必须得到严格的把控，这样才能确保施工质量。

3.2 劈裂灌浆技术

劈裂灌浆利用水力劈裂原理，在坝轴线上钻孔、加压灌注泥浆形成新的防渗墙体。堤坝体沿坝轴线劈裂灌浆后，在泥浆自重和浆、坝互压的作用下，成为与坝体结合的防渗墙体，堵截渗漏；与劈裂缝贯通的原有裂隙及孔洞在灌浆中得到填充，可提高堤坝体的整体性；通过浆、坝互压和干松土体的湿陷作用，部分坝体得到压密，可改善坝体的应力状态，提高其变形稳定性。劈裂灌浆具有设备简便、操作方便、可在施工地点就地取材、无环境污染以及造价成本低、防渗效果好等优点。劈裂灌浆技术适用范围广，能够对坝体内部进行应力调整，降低应力水平，解决坝体的渗漏和变形稳定问题，这是劈裂灌浆的技术优势。运用劈裂灌浆技术时应严格按照国家相关标准操作，否则不仅达不到预想效果，还可能引起坝体坍塌，发生安全事故，造成不可挽回的损失。

3.3 控制性灌浆技术

控制性灌浆技术在水利工程中属于新兴施工技术，并逐渐普及。控制性灌浆技术的基础是瓦砾石层防渗帷幕灌浆技术，而控制性灌浆技术延续了瓦砾石层防渗帷幕灌浆技术的优点，又对其缺点进行了改进，使传统灌浆技术得到改变，并进一步完善了传统灌浆技术。控制性灌浆技术是在水泥砂浆或混凝土中加入控制液，以此控制水泥砂浆或混凝土的凝固时间，从而达到该技术核心即控制浆液流态、浆液凝固时间、浆体与渗漏水体三个方面。工程实践表明，控制性灌浆技术有效解决了串冒浆和压重不够等问题，能防止浆液大量流失，有效控制液压与流量，适用于复杂地层的防渗处理。控制性灌浆技术因其工艺简单、针对性强、工期短、工程质量高、成本低、堵漏加固效果好等优点，常用于工程中一些难以探查渗漏的部位。

3.4 防渗帷幕灌浆技术

帷幕灌浆技术也叫止水帷幕技术，是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙中，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆技术。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。水利工程在采用了帷幕灌浆技术后，灌浆洞壁潮湿的现象得到明显改善，且无渗水现象的发生，对水利工程后期投入运营阶段的提前蓄水、按时发电打下了良好基础。20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，当地基出现渗漏时，帷幕灌浆技术是有效的应对策略，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。而帷幕灌浆技术使用的设备、施工工艺也相对简便，对节约工程造价做出了贡献。施工过程中可能会出现绕塞返浆、串浆、浆液渗漏等问题，但随着经济与技术水平的提高，这些问题都会得到解决，能更好地在水利工程中发挥帷幕灌浆技术的优势。

4 灌浆施工技术的质量把控

我国地域广阔、地质地貌多种多样，水利工程属于地上、水下结合建筑，灌浆技术的应用既可以有效处理大坝基岩，又能起到加固水下隧道墙体、防渗堵渗、衬砌回填、坝体接缝等作用。可见，灌浆施工技术对中国水利工程的建设具有非常重要的意义，因而在大力推广的同时，也应该更加重视质量的把控。

灌浆施工技术的程序，根据实际情况一般可分为两种，逐段式灌浆法和一次灌浆法。遇坡度较大岩层施工时，大多采用逐段式灌浆法。逐段式灌浆法的操作是自上而下，对灌浆压力的要求较高，且钻孔的深度一般在3～6m，灌浆后必须保证浆液凝固达到要求；一次灌浆法与逐段式灌浆法基本相似，但要求不同，一次灌浆法深度比逐段式灌浆法深，一般在10m左右。

水利工程的前期地质勘测工作尤为重要。勘测中如遇到可溶性岩石，那么附近可能有溶洞出现。而溶洞具有腐蚀性，应及时制订相应的应急预案和工程防腐蚀设计。若地质勘察时未发现问题，则应在主体施工前对土质进行采样分析，核对地质勘察报告，确保水利工程基础的稳定性。

施工时如遇冒水情况，尤其是冒水点比较集中、频繁，地点比较固定时，通常是因前期施工不当而造成的质量问题，可能影响整个水利工程。为此，处理冒水问题时，要先对冒水区的水量大小进行勘测，然后使用孔口管引流，做好现场记录和相关密封工作。如在不同地点出现冒水现象，对于防渗灌浆技术也应做出相应的调整，在灌浆防渗工作完成后，使用防水材料将冒水点补好，防止二次冒水。