土石坝工程坝体防渗技术探析

方赵君

（中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310000）

近年来，我国经济发展促进了对水资源的需求，这就需要做好水库的规划，以便更有效地对其进行利用，这在眼下是极为重要的。目前，我国的土石坝工程相比国际水平还是有些差距，主要体现在防渗方面。为了更有效地利用水资源，并且保护水库周边区域的生态环境和人民生命安全，迫切需要加大对土石坝工程防水渗漏方面的研究力度，改进技术水平，从而推动国家水电行业的长远发展。

1 土石坝工程坝体防渗技术的意义

一般情况下，在土石坝工程项目的建造过程中，有关技术人员要求在保证建筑自身稳定程度和防震性等优点的情况下，还必须防止渗水问题发生于具体实际的施工过程中，以减少因建筑自身质量对人民生活所带来的负面影响，从而确保了人民自身生活和财产等各方面的安全。因此，在日常管理工作中，应强化防渗施工技术手段的运用，并以此对具体实际的施工环节加以严格规范，保证在最大程度上减少渗漏现象的发生。同时，有关人员还必须依据相关国家标准或行业标准，结合项目自身情况，编制具体的施工方案，并按照有关方案制定相应的安全保障措施，配备合理的施工机械，以保证满足施工进度安排，达到安全、高效、节能的目标。同时，还要对工程建设的效果和工程质量做出保证，从而推动我国水利建设技术与运行的进步和发展。

2 土石坝工程坝体防渗技术

2.1 劈裂灌溉防渗技术

所谓劈裂灌溉防渗技术，是在土石坝浇筑过程中，借助相应的压间，把大坝渗漏区沿着轴线小主应力方向进行劈开，在劈开的间隙中再灌注大量水泥，这样产生了一种10cm以下厚度的连续泥墙。在灌注浆液时，对大坝漏水产生了特定的湿化作用，进而使大坝漏水产生沉降，增强大坝漏水的密实程度。通过灌浆的运用，不但使土石坝的防渗效果得以增强，同时也对大坝结构实施了加强。作为一项高效的防渗技术，劈裂灌溉技术的使用原理也是十分简单的，既可以就地取材，施工流程也相对简单，施工成本小，从而形成了在工程中较为普遍的防渗技术。在劈裂式屋顶漏水技术推广的最初，技术规范中要求土石坝必须为50m 以下的均质稳定坝和宽心墙坝。在施工时，也要注意当前的条件，需在指定的水位以下开展，否则会有影响。在工艺的改良下，对环境和条件能做到定向调整，从而匹配施工的要求。从现状来看，能适应50m以上的渗漏情况，且配合科学的浇筑手段，就能应用劈裂灌溉技术。在工艺的进步下，不再只是能对均质坝生效，而是拓展到了相对复杂的如沙坝、湿陷性坝等，这使得防渗能针对更多的坝体，从而提供充分的保护。经过科学研究和实践应用表明，如果是顺着堤坝轴线布孔，在常规的灌注下，都是能实现指定方向的劈裂，在防渗上也有着可观的效果。

2.2 振冲加固防渗技术

在我国土石坝工程中，其中数量最大的一个就是心墙沙坝，而且对这种坝渗漏体在建造过程中有很高的技术要求。如果不能谨慎地对待，那么就会增加滑坡的发生概率，这会让防渗失去作用。在施工时，如果没有及时对沙壳实施充分的碾压、破坏，甚至对一些细沙层较多的区域不能实施及时处理，也就很有可能会导致水库渗漏在一些原因的影响下发生滑坡，进而失去防渗功能，这对于水库附近的居民区也会造成了极大的隐患。所以，一定要通过相关措施，来缓解我国土石坝地震后产生液化的问题，其中，振冲加固型防渗技术就是一种很好的选择，对于提高我国土石坝工程质量和防渗效率具有很大的意义。

2.3 高压定向喷射灌溉式防渗技术

在我国土石坝工程中，有一坝体叫险库坝，当人们正在对它实施防渗工程时，就无法使用其他的工艺技术，而一定要使用与其相应的高压定向喷洒浇灌工艺技术，唯有如此，才能取得良好的防渗效益［1］。我国的大型高压定向式喷水浇灌工艺是在国外此工艺的基础上加以设计改进得到的，这在防渗方面取得了良好的成效，而且由于近年来我国在险库大坝中的建设次数也愈来愈多，所以在这方面有了足够的经验，所以对此做出了改良，这使得防渗达到了新的高度，能适配多数险库。在工艺的进步下，应用面也在变大，加上在信息技术的支持下，更是有了明显的突破。现在，世界范围内使用的先进喷射技术已经可以做到在砂卵石、堆石层等复杂的环境中进行泛用。同时，在冲击过程中，还有了带管钻进等钻井方法，这样做的优点在于：一是在钻孔时，能短时间内成孔，又能很好地调节孔斜率，提高了防渗质量；二是可以对护墙砂浆加以管理，从而避免了其进行的自然扩散，进而提高了防渗水平，同时，又削减了资源的耗费，让成本得到缩减；三是大大提高了建筑的施工进度，与传统的螺旋钻孔器相比，此方案中的造孔速度要比其提高7 倍以上。因此，大幅度提高了建筑速度，同时，还可以增加地板墙之间的孔径，使其防渗效果得到了很好的提高。

2.4 合成材料应用

在土石坝工程的建造中，土工材料的使用对于提高土石坝施工的质量是非常关键的。通常来讲，合成材料的性质要优于常规材料，其集合了多项特性，能匹配多数使用［2］。它有着质量基数小、便宜等优点，如妥善使用，能让施工更加简便。如果和普通材料进行对比，则更能体现其优势，这在防渗的效益上会表现出来，其除了能让效果更好之外，还能缩减所需成本，这对工程来说是有现实意义的。我国犁壁桥水库施工就最大规模地使用了合成建筑材料。在初期，其背水区往往保持着湿润状况，同时还出现了一些渗漏问题，不过，当使用合成材料之后，由于建筑材料具备的柔性好、耐腐蚀性强等众多优势，很好地解决了因坝体变化所引起的渗漏，同时还对土石坝产生了重要的加固作用，使其背水区再也不会发生过湿润现状，还能够抵御3个最大洪峰值的冲刷。

2.5 射水造孔技术

射水造孔，就是利用高速的喷流来施工沟孔。在具体的施工工艺中，通过自动化水泵及成形装置进而形成效率相当高的喷流，这样使用高速的喷流所具有的巨大冲击力对土壤结构进行破碎，从而导致与土壤混合的回流泥沙溢出，并且在此过程中，可以利用卷扬机控制的成形装置进行上下冲动，进而对土壤实现进一步的破碎，对洞室进行修整切割，进而产生沟洞，同时使用水泥来完成护墙。在完成了沟洞的施工以后，就完成了水下混凝土的施工，从而产生了钢筋砼或是水泥槽墙，在这时候再使用成形装置上的设备完成施工，从而使水泥与沟墙连成连续的防渗墙。这样射水造孔技术建设进度是会很快，需要用到的机械设备也比较简单，施工费用也非常低，而且在坝体工程建设中也能够进行更广泛的运用。

2.6 冲抓套井回填防渗技术

传统的冲抓井回填屋顶渗水技术是指通过冲抓式的打井设备，在完整且连贯的坝体上完成操作，再利用有粘性的土质材料，对其进行回填，并碾压成为一个整体，这样就能得到一面防渗壁，对会造成冲击的水流进行阻断，从而形成内外分隔的状态。在现有的土石坝当中已有使用该技术的实例，且效果较为可观，能从根源上避免渗漏。而技术在得到发展中，也能逐渐处理疏和堵的矛盾。从质效和成本上看，这明显促进了坝体防渗施工效益的显著提高，而且在目前我国大部分的土石坝施工中都运用到了这项技术，把该技术和其他的防渗技术加以综合运用，其所取得的效益也更为明显。

2.7 复合土工膜技术

混凝土膜中最主要的防渗透材质还有改性无纺布、橡胶薄膜，且由于科技不断发展，当今使用较为普遍的混凝土薄膜还有丙烯、聚丙烯等。若对堤坝防渗透处理需求较高，可使用聚丙烯乙酸改性沥青或混凝土薄膜。同时，复合土工膜也作为一项新兴的高防渗透性能建筑材料，能够在较大范围内改善工程建设的防渗透性能。该建筑材料由于具备重质轻、延展性好、使用成本低、防渗透性能强等优点，所以在当今工程项目堤坝防渗透工程建设中的使用已经非常普遍。在实践工程建设中，必须了解对复合土工膜的使用需求，并根据工程建设现场实际渗出情况，选用最理想的复合土工膜种类。在混凝土膜工程建设当中，其核心环节就是做好混凝土膜与防渗体间的连接性，不能产生间隙问题，以此提高了堤坝总体的防渗特性。从材质方面考虑，虽然砼膜也确实具备了防渗功能，但是一类的轻质建筑材料很易于发生损伤，如划伤、磨损等，所以在工程建设中也要作好砼膜保护工作，不然就会直接影响堤坝总体的防渗特性［3］。

3 土石坝工程坝体防渗施工要点

3.1 料场规划

必须要做好建筑材料厂的规划布局编制工作：一是按时间计划，要根据大坝渗漏填筑材料部位的变化、建筑强度因素，科学合理地确定工程建设时间；二是空间规划，即对材料厂的空间定位和高程布局；三是质量计划，即对还供现场上的地质学构造、埋深、材料储备、地质力学技术指标等，实行全方位的勘测。

3.2 填料铺筑

在填料铺筑环节中，包括卸料与平料。该环节需要用到自卸汽车，其会采用进占法卸料的方式，具体来说，就是让载满砂料的汽车在平整好的松土层上行进，一边行进，一边进行卸料，保证施工各区域都可以有满足施工要求的砂料［4］。然后，再参考其总体的厚度，使用设备来将其推平。在实践中，应当对以下方面给予重视。一是进行施工方向，必须保证车辆前进的方位与大坝轴线平行的方位保持一致，并根据“随卸、随平、随检”的设计原则开展建筑施工。根据相应的要求，砂料的铺筑厚薄必须保证均匀分布，期间要检查是否有颗粒超标的石料，将其打碎再平展即可。二是在铺筑作业的时候，应当采取进占法倒退铺料，车辆一直都是处在倒退中，不会对已经压实的部分造成破坏，对成品进行有力保护，除此以外，还应当设有专门通道，防止车辆在行驶过程中使反滤料进入防渗体，以确保防渗体的使用不受危害。三是在工程作业的最后阶段，还必须使用推土机完成平料，以确保大坝以上起伏平衡，且不得出现不平整的问题。

3.3 碾压施作

在将物料完全地铺在预定的位置后，要对其进行碾压，这是必要的工序。在施作时，一定要谨慎，全部遵循规范，防止过度碾压。在使用机械时，要留意移动的方向，必须是和轴线处在平行的位置。同时，在边缘的位置，还要将接头做好，防止衔接不流畅。在进行多次且充分的碾压后，各行重叠量应当控制在20～30cm间，这能有效降低漏压的可能［5］。选用机械设备也是尤为重要的，这决定了碾压的效果，所以必须全面考量对机械设备的碾压实施力度和压实条件，以使得机械设备能够和作业面相适应。在建设中，所采用的碾压作业方式也是多种多样，通常是按照碾压作业设备的不同来选用，主要有进退错距法和圈转套压法。其中，进退错距法的作业最为简便，在分段式流水作业中也能够进行高效应用；而圈转套压法的作业效率也比较高，通常适用于工作面要求大的情况下，不过由于该方式在转角交界处极易发生超压强的状况，在转弯的时候四角处还极易漏压，从而导致压实品质没有保证。

3.4 防渗体与砼结合面

屋顶的防渗体和混凝土结合面进行浇筑时，要对称施作，防止出现侧向压力差过大的问题，从而提高了坝体稳定性。除此之外，对于建筑施工中使用的大坝渗漏及混凝土结合面，成品的保护也必不可少，例如，用中小型机具进行施工，甚至是使用人工摆砌，以保证孔隙率合格。除此之外，为确保结合面的紧密结合，还可预留钢筋直径，并浇注混凝土。

3.5 反滤层施作

反滤层施作中，需掌握流程的规范，这是能产生实效的前提，这尤其需要体现在以下两方面。一是在修筑的过程中，要自下而上完成相应的物料覆盖，并要保证预期的厚度［6］，还需做到解封层清晰，不存在可见的杂质，也预防各层级之间出现混乱，此外，对于采用的物料，如砂石、预制砖等，都应在质量上达标。二是要提前就对所有的滤材进行处理，这主要是指清洁其外部，以避免工作表面的尖石、树枝等杂物对其产生伤害，但因为土工布反滤层并不会长期处在暴露状态，所以只要一直都观察覆土，直至其达到预期的高度，然后对其充分压实，就能有很好的防渗效益。

4 结语

综上所述，加大对土石坝施工坝体防渗技术的研究，对于当前水利基本建设是十分关键的，并且还能够确保人民生命财产安全不受影响。要探讨施工的形式及技术要怎样使用，这些都关系到实效性。不过，由于目前我国土石坝工程防渗技术标准尚不完善，在正式施工与应用的过程中依然面临着不少问题，所以必须针对实际状况，采取相应举措，来提高我国土石坝工程的防渗效益，并以此推动国家经济与社会的平稳发展。