水利工程施工中防渗和加固技术研究

摘 要：水利工程施工过程中的防渗技术和加固技术对工程质量和安全具有重要意义。针对水利工程施工过程中常见的防渗问题和加固需求，研究和总结了当前常用的防渗技术和加固技术，比较了不同的防渗材料和加固工艺，并提出了相应的技术方案，为水利工程施工中的防渗加固提供参考和指导。

关键词：防渗技术；加固技术；水利工程；材料；工艺

中图分类号： TV543 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）05–0-03

水利工程是国民经济和社会发展的重要基础设施，在构建社会主义和谐社会中肩负着十分重要的职责。在水利工程施工过程中，防渗技术和加固技术是保障工程安全和提高工程质量的重要环节。随着科学技术的不断发展，水利工程施工过程中的防渗技术和加固技术也在不断创新与完善，以满足不同工程的需求[1]。

防渗技术主要用于阻止地下水或水体渗透工程结构或土体，防止地下水水位下降、土体液化等问题的发生。常用的防渗技术包括地下连续墙技术、注浆加固技术、渗透结晶技术等，其主要通过形成防渗层或填充土体和混凝土中的空隙和裂缝，增强工程的抗渗能力，保障工程的安全和稳定。加固技术主要用于提高工程结构的抗震、抗风、抗裂、抗压水平，延长工程的使用寿命[2]。常用的加固技术包括钢筋混凝土加固技术、预应力加固技术、梁柱加固技术等，主要通过增加钢筋混凝土构件、预应力钢筋或其他加固材料，增强工程结构的承载能力和抗渗能力，从而保障工程的安全和稳定。

1 水利工程施工中常见的防渗问题

水利工程施工中常见的防渗问题主要包括土体渗流、混凝土裂缝渗漏、坝基渗流等。土体渗流是指土壤内部水分的渗透和流动现象。在水利工程施工过程中，土体渗流通常发生在堤坝、挡土墙、河道护岸等地方。如果土体渗流未得到有效控制，则会导致土体的松动、沉降、坍塌等问题，严重影响工程的稳定性和安全性。

混凝土裂缝渗漏是指在施工过程中混凝土结构常常会出现裂缝，如果这些裂缝未得到及时修补和加固，则会导致混凝土内部的水分渗漏。混凝土裂缝渗漏不仅会影响工程的使用寿命和安全性，而且会导致混凝土结构的进一步破坏和坍塌。坝基渗流是指水利工程中大坝底部土体或岩体内部水分的渗透和流动现象。如果大坝底部发生渗流，则会导致坝基土体出现松动和沉降的现象，这将严重影响大坝的稳定性和安全性，甚至可能导致大坝溃坝，引发灾难性的洪水灾害。

同时，水利工程的管道系统是输水、排水和排污的重要设施之一。如果管道发生渗漏，不仅会造成水资源的浪费，还可能引发地面塌陷和土壤污染等问题，严重影响工程的运行和环境的安全。此外，水利工程中的闸门是用来调节水位和控制水流的重要设施之一。如果闸门发生渗漏，不仅会影响水位的调节和水流的控制，还可能进一步破坏闸门结构而严重影响工程的使用和安全。如果这些防渗问题得不到有效防治，则水利工程的安全和运行就会受到严重影响，甚至可能引发工程事故，造成巨大的经济损失和人民群众的生命财产损失。因此，水利工程施工中的防渗工作显得尤为重要。

2 水利工程施工中常用的防渗技术

2.1 防渗材料

常用的防渗材料包括聚乙烯薄膜、高分子聚合物、沥青混凝土及水泥浆等。聚乙烯薄膜是一种常用的防渗材料，具有良好的柔韧性和耐腐蚀性，能够有效防止水分渗漏。在水利工程中，聚乙烯薄膜通常用于堤坝、挡水墙、水库底部等部位的防渗工程。高分子聚合物是一种具有高强度、高弹性和耐腐蚀性的防渗材料，能够有效防止土体和混凝土的渗漏。高分子聚合物通常用于地下连续墙、隧道衬砌等部位的防渗工程。沥青混凝土是一种由沥青和骨料混合而成的防渗材料，具有良好的防水性能和耐久性，能够有效防止水分的渗漏。在水利工程中，沥青混凝土通常用于坝体、渠道、水闸等部位的防渗工程。水泥浆是一种由水泥、砂浆和添加剂混合而成的防渗材料，具有良好的渗透性和耐久性，能够有效填塞土体和混凝土中的裂缝和空隙，从而防止水分渗漏。在水利工程中，水泥浆通常用于混凝土结构的裂缝修补和加固工程[3]。

2.2 渗透结晶技术

渗透结晶技术是一种利用渗透结晶材料对土体或混凝土进行加固防渗的技术。渗透结晶材料通常是一种粉状或液态的混凝土增强剂，通过渗透作用将其注入土体或混凝土，与土壤中的游离钙离子发生化学反应，产生结晶物质填充土壤或混凝土中的微孔、毛细孔和裂缝，从而形成一个致密的防渗层而阻止水分的渗透[4]。渗透结晶材料具有较强的渗透能力，能够迅速渗透土体或混凝土。同时，渗透结晶材料与土壤中的游离钙离子发生化学反应，产生钙基结晶物质填充土壤或混凝土中的微孔、毛细孔和裂缝。结晶物质在土体或混凝土中逐渐结晶成长，形成一个致密的防渗层，阻止水分的渗透。渗透结晶技术的优点包括施工简便、效果显著、成本较低等，适用于各种土体和混凝土的防渗加固工程。渗透结晶技术常用于地下连续墙、隧道衬砌、堤坝基础等部位的防渗加固工程。通过采用渗透结晶技术，能够有效提升水利工程的防渗性能，从而保障工程的安全和稳定。

2.3 地下连续墙技术

水利工程施工中常用的防渗技术之一是地下连续墙技术。地下连续墙技术是一种利用混凝土连续墙阻止土体和水的渗透的技术。通过在地下挖掘连续墙，并注入高强度水泥浆，形成坚固的防渗墙体，从而达到防渗加固的目的。根据水利工程的具体要求和施工环境，设计地下连续墙的位置、尺寸和深度等参数。地下连续墙的设计应考虑土体的渗透性、工程的地质条件、工程的承载要求等因素。在设计好的位置上，利用挖掘机等工程机械挖掘地下连续墙的基坑。基坑的深度和宽度应符合设计要求，并保持墙体的垂直和水平。在基坑中设置钢筋骨架，通常采用钢筋网片或钢筋笼的形式，以增强地下连续墙的抗拉和抗压能力。在钢筋骨架周围设置注浆孔，并利用注浆泵将高强度水泥浆注入孔内，形成坚固的墙体结构。注浆材料填充了土体中的孔隙，并形成了防渗层，提升了地下连续墙的抗渗能力。在注浆完成后，对地下连续墙进行固化养护，以确保墙体的强度和稳定性。固化养护时间通常根据注浆材料的性质和施工要求而定。

地下连续墙技术的优点包括施工简便、效果显著、成本较低等，适用于各种水利工程中需要防止土体和水渗透的部位，如堤坝、水库、渠道、隧道等。通过采用地下连续墙技术，能够有效防止地下水或土体的渗透，保障工程的安全和稳定。同时，地下连续墙技术还可以有效防止地下水位的下降，保障地下水资源的安全和稳定。

3 水利工程施工过程中常用的加固技术

3.1 钢筋混凝土加固技术

钢筋混凝土加固技术是水利工程施工过程中常用的一种加固技术，主要用于增强和改善水利工程结构的抗渗能力、承载能力和整体稳定性。该技术在原有结构上增加钢筋混凝土构件，使结构的抗拉、抗压和抗剪能力得到增强，从而达到加固的目的[5]。钢筋混凝土具有较高的抗拉和抗压能力，可以有效增强原有结构的承载能力，提高结构的安全性和稳定性。钢筋混凝土加固层具有较好的密封性和防水性能，可以有效阻止水分的渗透，提高结构的抗渗能力，延长工程的使用寿命。钢筋混凝土加固技术可以有效改善结构的整体稳定性，减少结构的变形和裂缝，增强结构的抗震和抗风能力。钢筋混凝土加固技术施工过程简便，不需要拆除原有结构，只需在原有结构上增加钢筋混凝土构件即可，因此施工周期较短，可以快速提升工程的安全性和稳定性。

钢筋混凝土加固技术的应用范围广泛，适用于各种水利工程结构的加固和修复，如堤坝、水闸、水库、渠道、桥梁等。通过采用钢筋混凝土加固技术，能够有效延长水利工程的使用寿命，提高水利工程的安全性和可靠性，保障水利工程的正常运行和服务功能。

3.2 预应力加固技术

预应力加固技术是一种利用预应力钢筋来增强水利工程结构的技术。在水利工程结构中设置预应力钢筋，并施加预应力，水利工程结构在受力时会产生压应力，从而增加水利工程结构的抗拉能力、抗剪能力和抗压能力，增强结构的抗渗能力和承载能力，从而达到加固的目的。根据水利工程结构的实际情况和加固要求设计行加固方案，确定预应力钢筋的布置位置、数量和预应力的大小等参数。根据设计要求预制预应力构件，包括预应力钢筋、预应力混凝土构件等。预应力构件通常在工厂预制完成后，再运输到工地进行安装[6]。

在水利工程结构中设置预应力钢筋，通常采用预应力钢筋预埋套筒或张拉锚具的形式，将预应力钢筋固定在结构中，并预留张拉空间。在预应力钢筋安装完成后，利用预应力张拉机对预应力钢筋施加预应力，使其产生压应力。预应力钢筋施加的预应力大小应根据设计要求进行调整。在预应力钢筋张拉完成后，对水利工程结构进行固化养护，以确保预应力钢筋与混凝土之间的黏结和传力效果。

预应力钢筋施加预应力后，能够有效增加结构的抗拉和抗剪能力，从而提升结构的抗渗能力，防止结构发生裂缝和变形。预应力钢筋施加预应力后，能够有效增强结构的承载能力，提升结构的抗压能力和承载能力，保障水利工程的安全和稳定。预应力加固技术能够有效延长水利工程结构的使用寿命，减少维护和修复的频率，降低工程的运营成本和维护成本[7]。预应力加固技术适用于各种水利工程结构的加固和修复，如桥梁、堤坝、水闸、水库、渠道等。通过采用预应力加固技术，能够有效提高水利工程结构的抗渗能力和承载能力，保障工程的安全和稳定。

3.3 注浆加固技术

注浆加固技术是一种利用注浆材料将土体和混凝土中的空隙和裂缝填充密封的技术。通过在土体和混凝土中注入特定的注浆材料，填充孔隙和裂缝，形成坚固的防渗层，从而达到加固的目的。对水利工程结构进行检测评估，确定需要加固的位置和程度。根据实际情况确定注浆加固的方案和参数。在需要加固的位置进行准备工作，清理表面、修补裂缝、堵塞孔隙等，以确保注浆材料能够充分填充和密封[8-9]。根据需要加固的结构和土体条件，选择合适的注浆材料，通常包括水泥浆、聚合物注浆料、膨胀树脂等。将选定的注浆材料通过注浆管道注入土体和混凝土，填充空隙和裂缝。注浆施工过程中需要控制注浆压力和流量，确保注浆材料能够充分填充和密封。在注浆完成后，对加固部位进行固化养护，以确保注浆材料的固化和硬化。固化养护时间通常根据注浆材料的性质和施工要求而定。

注浆加固技术施工过程简便，不需要拆除原有结构，只需通过注浆管道将注浆材料注入土体和混凝土中即可，施工周期较短。注浆加固技术能够有效填充或密封土体和混凝土中的空隙和裂缝，提升结构的抗渗能力和承载能力，延长工程的使用寿命，成本较低。注浆加固技术适用于各种土体和混凝土结构的加固和修复，如堤坝、水闸、水库、渠道、桥梁等。通过采用注浆加固技术，能够有效增强水利工程结构的抗渗能力和承载能力，保障工程的安全和稳定。

4 水利工程施工中防渗技术与加固技术的发展趋势

4.1 新材料的应用

随着科学技术的不断进步和水利工程建设的不断发展，新材料的应用已成为水利工程防渗技术与加固技术的重要发展趋势之一。新材料的应用不仅可以提高工程施工的效率和质量，还能够降低工程成本，延长工程的使用寿命。随着环保意识的加强，水利工程对环保型防渗材料的需求日益增加。环保型材料具有低污染、低能耗、良好的工程性能和可持续利用等特点，能够满足水利工程对材料的环保性、经济性和功能性的要求。高性能材料具有优异的力学性能和耐久性能，能够加强工程的抗渗能力和承载能力，延长工程的使用寿命[10]。

4.2 智能化施工技术

利用物联网、大数据等技术，实现对水利工程施工过程的实时监测和数据分析，及时发现施工中的问题和隐患，保障工程的安全和质量。机器人技术的应用将进一步提高施工效率和质量，降低人力成本和安全风险。

4.3 数字化设计和模拟技术

建筑信息模型（BIM）技术的应用将为水利工程的设计、施工和管理提供更加全面和精确的信息支持，提高工程的设计质量和施工效率。利用数值模拟技术对水利工程施工过程进行模拟和优化，提前发现施工中可能出现的问题和风险，减少施工过程中的不确定性和风险。

4.4 生态环境保护和可持续发展

结合生态环境保护的要求，开发和应用生态防渗技术，如湿地植被、生物防渗材料等，保护水资源和生态环境的安全和稳定。注重水资源的可持续利用和保护，提高水利工程的可持续发展能力，促进社会经济的可持续发展。

5 结束语

水利工程施工中的防渗技术和加固技术在保障工程安全和提高工程质量方面起着至关重要的作用。随着科学技术的不断发展，新型的防渗材料和加固技术不断涌现，为水利工程施工提供了更多的选择和可能性。未来，水利技术人员应进一步深入研究各种防渗技术和加固技术，在实际工程中加以应用，并不断总结经验，提高防渗、加固的技术水平，为水利工程施工质量和安全保驾护航。

参考文献

[1] 张泽.水利工程中常用堤防加固技术与质量控制措施[J].水上安全，2023（13）：173-175.

[2] 李涛.水利工程堤坝防渗与加固技术研究：评《水利工程施工技术》[J].人民黄河，2023，45（4）：168.

[3] 郭善瑞.论防渗漏施工技术在水利工程中的应用[J].建材发展导向，2023，21（12）：177-180.

[4] 张振文.防渗漏技术在水利工程中的应用分析[J].科技创新与应用，2023，13（14）：189-192.

[5] 伏杰，徐书洋，戴萱，等.灌浆施工技术在水利工程防渗处理中的应用[J].中国新技术新产品，2023（24）：118-120.

[6] 孙佳文.灌浆技术在农业水利工程堤坝防渗施工中的应用与效果分析[J].中国新技术新产品，2022（4）：109-111.

[7] 李树旺.水工隧洞灌浆基础防渗处理技术在水利工程中的应用[J].农业科技与信息，2020（13）：126-128.

[8] 宋志朋.混凝土防渗墙施工工艺在水库加固工程中的应用[J].中国高新科技，2022（24）：42-44.

[9] 李昌宇，戴林军.防渗墙施工技术在水库大坝工程中的应用：以水磨坑水库加固工程为例[J].工程技术研究，2022，7 （23）：64-66.

[10] 张忠成.混凝土防渗墙施工技术在水库防渗加固工程中的应用[J].科学技术创新，2022（30）：139-142.

作者简介：顾振汉（1985—），男，甘肃白银人，工程师，主要从事水利工程建设研究。