水利建筑工程防渗技术的应用分析

时间：2022-06-25 09:28:23 所属分类：建筑科学 浏览量:

水利建筑工程能够起到调节水资源的作用，实现水资源的合理分配，对于防洪抗旱以及提升水资源利用率等具有十分重要的意义。但在水利建筑工程建设和使用过程中，往往会出现一定的病害，导致渗漏问题发生，影响工程质量。因此，在水利建筑工程施工中，应合理应用防渗技术

　　水利建筑工程能够起到调节水资源的作用，实现水资源的合理分配，对于防洪抗旱以及提升水资源利用率等具有十分重要的意义。但在水利建筑工程建设和使用过程中，往往会出现一定的病害，导致渗漏问题发生，影响工程质量。因此，在水利建筑工程施工中，应合理应用防渗技术，从根源上杜绝渗漏事故的发生。

　　1水利建筑工程渗漏的原因分析

　　首先，在水利建筑工程施工中，未能严格按照国家相关防水标准进行施工，导致施工质量不过关。其次，受成本控制因素的制约，所选用的施工材料质量不符合标准要求，为工程质量埋下隐患，再加之后期的维护不到位，使得隐患逐渐暴露出来，最终造成严重的渗漏。其三，受施工技术的影响，水利建筑工程的结构发生变形，进而形成裂缝，不仅会引发水利建筑工程大面积渗水，而且还容易导致工程结构整体坍塌，造成巨大的经济损失和严重的安全事故。

　　2水利建筑工程中防渗技术的应用

　　2.1高压喷射灌浆防渗技术

　　该技术需要借助压力设备喷射浆液，利用浆液的冲击作用，对土体进行切割和搅拌，在冲切过程中，水、土颗粒、气体以及浆液能够充分搅拌，最终形成夹气混合液，在升扬夹带作用下，将部分土颗粒带出地面，剩余的土颗粒与浆液和水充分混合凝固，最终形成强度更高的防渗板墙，起到防渗和加固的作用[1-2]。(1)在实际的施工过程中，需要结合喷射介质，合理选择喷射方法，单管和双管法比较适用于淤泥地质层，而三管法则广泛地应用在地层复杂的情况下，如土质较硬，并且土层中大粒径固体物较多等。以三管法为例，该方法由三管分别输送水、气和浆液，浆液主要以水加黏土浆或者水泥浆为主，浆液密度为1.6~1.8g/cm3;水借助高压水泵输送，压力为25~50MPa，利用高压水形成的负压，将浆液直接带入沟槽。三管法的优势主要在于所应用水为清水，因此可以借助高压水泵输送，并且不会对机械造成磨损。相较于单管法和双管法，三管法所形成的凝结体更大，因此施工效率更高，防渗效果更佳。(2)高压喷射灌浆技术的应用范围比较广泛，既可以应用于土坝坝基防渗，也可以用来修复混凝土裂缝。除此之外，该技术在临时围堰工程建设以及松散地层防渗等施工中，均可发挥重要作用。高压喷射灌浆技术在淤泥、砂类土、黄土以及黏性土等地层中的应用效果都比较理想，在沙砾卵石层中也可以应用该技术进行防渗处理，但是，如果土层中的砾卵石直径过大，则会影响技术的应用效果。针对含有大粒径物体的土层，在施工中需要增加喷射压力，同时采用大角度摆喷或者旋喷的方式进行施工，这样可以由下至上形成砂浆池，而存在于土层中的大粒径物体便会在砂浆池中沉淀，成为防渗板墙中的骨料，进一步提升防渗板墙的强度。如果施工中不仅需要提升水利建筑工程的防渗能力，同时还要起到加固效果，则可以采用摆喷、旋喷和定喷相结合的方法进行施工，最终形成振板式凝结体，既能起到有效的防渗作用，同时也能对地基起到加固作用[3]。

　　2.2坝体劈裂灌浆加固技术

　　在该技术的应用过程中，需要沿着坝体轴线来布置灌浆孔，借助高压浆液将坝体沿坝轴线劈开，然后灌注浆液，浆液凝结后，便可以形成连续的防渗帷幕，起到封堵渗漏通道的作用[4]。应用坝体劈裂灌浆加固技术，首先要按照图纸要求合理布置灌浆孔，在钻孔过程中，要确保钻孔垂直，钻孔的深度以超出渗漏位置2m为最佳深度。在钻孔过程中，为了对钻孔起到加固作用，避免出现塌孔现象，需要边钻孔边安装护壁管，尤其要注重钻孔口的加固，以免在高压浆液的作用下，造成钻孔口周围地表出现裂缝，这种情况会导致灌浆压力传递到土体，进而产生劈裂，既会造成灌浆压力的损失，同时也会严重影响劈裂效果，最终影响技术的作用效果，因此，要高度重视护壁管的安装。在完成护壁管安装施工后，需要插入注浆管，然后将注浆管与导浆管进行连接，做好密封工作，同时安装流量表以及压力表，以便为注浆检测奠定基础。在完成上述工序后，便可以注浆，注浆之初，需要适当增加注浆压力，以便保障土体内部先劈裂，并随压力传递裂缝扩散，使浆液能够将裂缝灌满。

　　2.3混凝土防渗墙技术

　　该技术需要在松散透水地基中凿槽孔，然后在槽孔中插入导管，并浇筑混凝土，借助混凝土挤出泥浆，随着混凝土的凝固，便可以在透水地基中形成一道防渗墙。混凝土防渗墙不仅自身具有较强的挡水作用，而且还能与构筑物防渗体相连接，防渗效果十分显著，而且还有助于提升水利建筑工程的稳定性与安全性。该技术最主要的环节是造孔作业，造孔作业不仅会对技术的应用效果产生重要影响，而且工程量占总施工量的60%左右，因此，要确保造孔质量。此外，还要做好连接缝的处理，这是影响混凝土防渗墙防水性能的关键，也是技术应用的难点。应用该技术时，还需要将泥浆与混凝土隔开，才能保证混凝土防渗墙的质量。任何一个施工环节出现纰漏，都会为混凝土防渗墙埋下隐患，甚至直接引发渗漏;而且该技术多应用在地下施工中，施工难度高，质量问题难以被发现，这些都需要在施工中给予高度的关注。

　　2.4搅拌桩防渗墙技术

　　该技术需要借助水泥等胶凝材料作为固化剂使用。首先利用桩基钻杆钻孔，然后借助高压设备将胶凝材料制成的浆液沿着钻孔注入，对钻孔周围土体起到破坏、切合和搅拌作用，在胶凝材料的作用下，凝结成圆柱桩体，通过多个桩体之间的连接，最终形成防渗墙。该技术尽管技术含量低，但防渗效果好，在水利建筑工程施工中，得到广泛应用。

　　2.5复合土工膜防渗技术

　　该技术是指在土工织物表面，胶接一层聚合物薄膜，形成有效的防渗材料，起到防渗作用。由于土工膜具有较强的防渗性能，并且自身比较柔软，在应用时会将水压传递至支撑土工膜的构筑物，因此对构筑物的强度有着较高的要求。如果构筑物强度不足，在水压的作用下发生变形，土工膜也会随之发生位移，影响其防渗效果。如果在坝体中间设置土工膜，如果坝体发生竖向沉降，土工膜也会随之发生竖向沉降，因此发生位移的概率相对较小，不会影响其防渗作用的发挥。如果坝体出现水平位移，则土工膜可以借助自身的抗拉性能来抑制坝体的水平位移。由此可见，应用复合土工膜防渗技术，不仅能够有效防渗，而且还可以抑制水利建筑工程的水平位移。该技术的应用，关键在于合理选用土工膜，所选用的土工膜需要具备较强的防渗性能和良好的均匀性，通常会采用橡胶制品或者塑料制品，压制橡胶制品的应用最为广泛。除此之外，还要注意控制土工膜的厚度，通常情况下，厚度应大于0.25mm，需要结合水压力的大小进行合理计算，实际选用时，厚度还应大于计算结果，以提升土工膜的安全系数。土工膜延伸性强、防渗效果好、耐腐蚀、使用寿命长，而且该技术成本投入少，施工简单，可以在有效提升水利建筑工程防渗效果的同时，更好地保障施工效率。但是，该技术也存在一定的不足，比如复合土工膜属于柔性材料，容易遭受尖物刺穿，抗晒能力差，因此，在应用复合土工膜防渗技术时，需要铺设保护层，并将土工膜填埋在土体或者坝体之中，不能出现外漏的情况。填埋用土应经过筛分，确保颗粒较细，如果应用碎石回填，则应选用砾石，以免造成土工膜被刺穿。除此之外，在施工中会涉及土工膜的搭接问题，通常情况下，会采用胶或者热粘的方式进行搭接，要确保搭接处的密封性。同时在使用前要对土工膜进行全面检查，破损处需要进行粘贴修补。复合土工膜防渗技术比较适用于岸坡、心墙以及上游坝面的防渗施工，但不适用于坝基以及面板堆石坝等。

　　2.6冲抓套井回填黏土防渗墙技术

　　冲抓套井回填黏土防渗墙技术也是水利建筑工程施工中重要的防渗技术之一，该技术首先要在渗漏区内沿坝体轴线钻孔，钻孔可以采用双排布孔或者单排布孔的方式，需要结合具体的防渗要求确定。孔径控制在110~120cm范围内，钻孔完成后，应用黏土进行回填并进行分层夯实，形成黏土柱体，坝体中的黏土柱体相连，进而形成黏土防渗墙，起到阻断渗流通道的作用。冲抓套井回填黏土防渗墙技术，属于桩柱式防渗墙，该技术防渗效果理想、技术成熟、施工方便，所需施工设备简单、工程量小，最主要的是黏土可以就地取材，因此成本低廉，这些优势的存在，使得该技术得到了比较广泛的应用[5-6]。但是，该技术也存在一定的不足，如造孔大，并且所需的黏土量相对较多。在空心墙坝体防渗施工中，该技术具有较强的适用性，但对坝高有较高的要求，通常仅能在30m以下才能应用，这些都会限制冲抓套井回填黏土防渗墙技术的应用范围。

　　2.7帷幕灌浆技术

　　2.7.1灌浆的种类。帷幕灌浆技术所采用的灌浆种类具有多样化的特点，有控制性灌浆、高压喷射灌浆和借助卵砾石层防渗帷幕灌浆等形式。以控制性灌浆为例，这种形式属于新型灌浆工艺，是在传统灌浆工艺基础上发展而来的，通过控制灌浆压力的方式，来调整灌浆流量。借助控制灌浆形式，不仅能够更好地控制灌浆的范围，而且还有助于节省材料成本，因此优势十分显著。2.7.2灌浆帷幕。灌浆帷幕，是指借助泥浆所构成的阻水型帷幕，帷幕的顶端与水泥地面相连，或直接与大坝渗漏管相连，而底面则直接延展至不透水的地层，这样帷幕便能够彻底切断漏水管道，发挥高效的防渗功能。在灌浆帷幕设计过程中，首先要根据具体的坝高，制定明确的防渗标准。但是，在具体执行过程中，防渗标准并不是固定不变的，有的水利工程具有较强的特殊性，需要适当提升防渗标准，确定防渗标准应秉持因地制宜的原则。在设计过程中，要结合基岩状况来确定灌浆孔排数，参考坝高情况来确定采用一排孔或者多排孔，还要注意帷幕的厚度，通常情况下，如果采用一排孔，则帷幕的厚度应控制为孔距的70%~80%，如果采用多排孔，则帷幕的厚度计算，应将两边排之间距离加上边排孔孔距的60%~70%。同时还要科学设计灌浆孔的距离，这对其应用效果及应用成本有较大影响。通常情况下，灌浆孔间距是凭借经验结合现场试验的方式确定，目前尚未形成能够准确计算灌浆孔间距的方法。这是因为影响灌浆充填范围的因素较多，如施工工艺、地质状况、灌浆压力等，因此难以形成统一规范的标准。为了保证灌浆孔间距的科学性，通常需要进行现场试验，然后结合帷幕成型效果来确定灌浆孔间距。2.7.3灌浆材料。常见的灌浆材料主要有水泥浆材和化学浆材，要综合考虑灌浆材料的性能、特点、施工技术要求以及经济性等来进行选择。如水泥浆材，其特点在于取材方便，成本低，并且固体状态下强度高，耐久性强，但是水泥浆材难以注入到细小裂缝之中，很大程度上限制了它的应用范围。相较于水泥浆材而言，化学浆材的可注性更强，但是强度不高，造价更高，并且具有一定的污染性，这些都会影响到化学浆材的应用。2.7.4帷幕灌浆。帷幕灌浆施工前应进行灌浆试验，结合试验结果,确定相关参数、灌浆压力以及灌浆方法等。灌浆过程中，注入率和延续灌注时间满足规范要求，便可以结束灌浆。施工完成后要对帷幕质量进行检查，确保帷幕质量符合标准要求。

　　3结束语

　　对水利工程建筑来讲，防渗施工技术非常重要，是关乎水利工程建筑质量、功能的最主要因素，所以在水利建筑工程施工中，应根据不同的施工要求，科学合理地使用防渗技术，切实保证水利建筑工程施工的质量。

　　《水利建筑工程防渗技术的应用分析》来源：《四川水泥. 2022,(05)》，作者:靳喜刚 吕婷婷

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