水利工程的防滲施工技術(shù)論文
21世紀以來，水利工程的發(fā)展速度十分迅猛。據(jù)統(tǒng)計，我國2014年水利工程投資總額超過了800億元，在2015年有望突破千億大關(guān)。但是在水利工程的建設過程中，滲漏問題不斷暴露，對水利工程的質(zhì)量造成了不小的影響。因此，在實際的施工中，必須結(jié)合水利工程的實際情況，選擇合理的防滲技術(shù)進行施工，以提升水利工程的防滲性能，切實發(fā)揮出水利工程的作用。
1、水利工程中灌漿防滲技術(shù)的施工應用
（1）劈裂灌漿劈裂灌漿在實際的應用中表現(xiàn)出了非常顯著的應力規(guī)律特征，在水利工程中常被用作壩體的防滲處理。一般說來，在水利工程的壩體出現(xiàn)滲漏問題時，可以通過劈裂關(guān)鍵對其進行處理，起到防滲的效果。其施工工藝流程一般分為三步，一是結(jié)合水利工程壩體的應力分布情況，設計符合實際要求的劈裂灌漿的劈開線路和方向。二是制備用于灌注的漿液。由于壩體是保證水利工程安全的關(guān)鍵設施，其防滲性能等級必須滿足相關(guān)規(guī)范標準，灌注漿液也必須達到對應的性能要求。三是在完成前兩步工作的基礎(chǔ)上，通過專門的施工設備對壩體按照設計好的線路和方向進行劈裂施工。在進行劈裂施工的同時，還需進行連續(xù)的漿液灌注，以便可以在劈裂的壩體空間內(nèi)形成完整連續(xù)的防滲墻，如此便可從壩體的內(nèi)部加強其防滲性和穩(wěn)定性。需要注意的是，壩體滲漏問題一旦出現(xiàn)，就應當及時對其展開局部劈裂灌漿施工，避免問題蔓延擴大。比如，某水電站在建設施工過程中就出現(xiàn)了壩體滲水的問題，該問題得到了施工單位的高度重視，及時對滲水部位進行了勘察，明確了滲水原因，按照壩體的設計圖紙合理規(guī)劃了劈裂灌漿的劈裂線路和方向。其劈裂寬度為0.25m，劈裂長度為2.6m，劈裂深度為2.4m。通過及時進行灌漿防滲，該水電站壩體的滲水問題被完全消除。
（2）控制灌漿在綠色節(jié)能理念不斷發(fā)展的背景下，控制灌漿技術(shù)得以提出，其對傳統(tǒng)的灌漿技術(shù)進行一定程度的創(chuàng)新和改進�？刂乒酀{的核心在于對灌注漿液的壓力和流量進行了精確的控制，可以切實根據(jù)水利工程的防滲需求進行灌漿施工。不但可以有效節(jié)省相關(guān)施工材料，還可以有效提升灌漿施工的效率和質(zhì)量。在運用灌漿施工技術(shù)時，首先需要對水利工程的防滲需求予以明確，分析滲漏原因。在此基礎(chǔ)上，設計合理的控制灌漿施工方案，落實施工活動，確保滲漏問題得以解決。
�。�3）噴射灌漿所謂噴射灌漿，主要就是通過壓力裝置將用于防滲的漿液噴射到出現(xiàn)滲水的部位，通過較高的壓力破壞出現(xiàn)滲水問題部位的材料，使其和噴射漿液融合固結(jié)，最終形成具有防滲性能的整體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)防滲的效果。從具體的施工看，噴射灌漿根據(jù)漿液噴射方式的不同，可以分為定噴、擺噴和旋噴。所謂定噴就是噴頭固定，對一個部位施工完成之后再進行下一個部位的噴射，其噴射面積較小。而擺噴是噴頭進行擺動漿液噴射，其面積較大。噴射灌漿施工技術(shù)的優(yōu)勢明顯，不僅成本低廉、施工效率質(zhì)量較高，而且漿液材料來源廣泛、施工操作方便。但是，根據(jù)實際情況說來，噴射灌漿施工技術(shù)也存在不少缺陷，比如對施工場地條件要求較高，所需施工設備較多，不能對滲水區(qū)顆粒物作出精準分析。不僅如此，在顆粒物的粒徑大于200mm時，還可能出現(xiàn)漏噴的問題，造成防滲施工效果不佳。比如，在某圍堰工程中就使用了擺噴灌漿防滲施工技術(shù)，但是因為沒有全面分析施工對象，導致粒徑大于200mm的顆粒存在于灌漿施工區(qū)域。在該圍堰工程施工完成之后，運行一月未滿就出現(xiàn)了比較細微的滲水現(xiàn)象。雖然并不是很嚴重，但對圍堰的整體性能還是造成了一定的影響。基于此，只得通過另外的防滲技術(shù)對其進行處理。比如可以通過鋸槽成墻或是劈裂灌漿的方法對出現(xiàn)滲漏問題的部位進行處理。
2、防滲施工技術(shù)簡要介紹
水利工程防滲是水利工程進行施工時應該嚴格重視的一個問題，在相關(guān)施工規(guī)范中也對防滲提出了明確的要求。根據(jù)實際情況說來，水利工程出現(xiàn)滲漏問題的表現(xiàn)形式一般可以分為兩種，一種是出現(xiàn)縫隙滲水，另一種是出現(xiàn)大面積滲水。出現(xiàn)縫隙滲水的主要原因是水利工程的施工過程中中對大面積的混凝土進行了分割，導致混凝土之間存在細小的縫隙，容易引起滲水問題出現(xiàn)。而大面積滲水的問題相較縫隙滲水要更加復雜，其主要是因為基坑底板設計施工沒有達到相關(guān)標準，導致基坑的排水能力不符要求，進而在停電、設備故障等情況下不等及時排除基坑中的積水，進而誘發(fā)大面積滲水的問題。此外，混凝土和模板施工不合理，也會導致滲水問題出現(xiàn)。在水利工程的防滲施工中，最為主要的施工技術(shù)就是灌漿施工技術(shù)和防滲墻施工技術(shù)，尤其是在前者在最近幾年的發(fā)展非常快速，運用領(lǐng)域也不斷擴展。灌漿施工的基本原理就是利用特定的漿液對出現(xiàn)滲水問題的地方進行封堵，其基本的施工流程就是對滲水部位進行鉆孔，然后利用壓漿設備將防滲漿液壓入其中。根據(jù)灌漿施工技術(shù)的施工工藝，可以將其分為綜合灌漿、全孔一次灌漿和分段灌漿三類施工方法。這三類施工方法根據(jù)其細節(jié)的不同還可以劃分為更多細小的施工方法。從其實際運用來講，灌漿防滲施工技術(shù)主要是在地層施工時進行，通過對地層進行加固，提升其整體性。隨著水利工程的滲漏問題凸顯，其在防滲處理中的運用也越加廣泛，對消除滲水問題起到了顯著的作用。防滲墻施工技術(shù)的主要最用就是防滲，根據(jù)墻體結(jié)構(gòu)類型的不同，其可以被分為混合型防滲墻、槽孔型防滲墻以及樁柱型防滲墻。這三種基本防滲墻施工技術(shù)中，槽孔型防滲墻的使用最為廣泛。根據(jù)防滲墻墻體材料的區(qū)別，可以劃分為粘土混凝土防滲墻、鋼筋混凝土防滲墻以及混凝土防滲墻等多個類別。而依據(jù)成槽施工的具體方法，又可以分為鋸槽防滲墻、射水成槽防滲墻以及鏈斗成槽防滲墻等。
3、水利工程中防滲墻技術(shù)的應用
�。�1）多頭成墻多頭成墻的施工方法比較適用于較為大型的水利工程，其基本工藝原理就是在滲水區(qū)實用攪拌樁機進行鉆進施工，在達到設計深度之后直接注入防滲漿液，使其和鉆孔內(nèi)產(chǎn)生的泥土進行攪拌形成混合體，待其凝固之后即成為水泥土樁。在這些水泥土樁的強度達到一定程度之后，將其有機連接即可形成完整的水泥土防滲墻，起到良好的防滲效果。從多頭成墻的實際應用看來，其施工深度小于22m，過程簡單、操作便利、成本低廉、污染較小。比如，在某水電站的施工中，由于其地處某河流的`中段，水流速度和面積都比較大，對水電站的沖擊作用比較明顯。經(jīng)過長時間運行，該水電站出現(xiàn)了區(qū)域局部滲水現(xiàn)象�；诖�，水電站通過專門的施工隊伍。利用多頭成墻施工技術(shù)，對這些出現(xiàn)滲水問題的區(qū)域進行鉆孔成樁，然后設置防滲墻。在完成防滲施工之后，該水電站的這些區(qū)域在以后的運行沒有再出現(xiàn)滲水。
�。�2）鏈斗成墻鏈斗成墻的施工工藝稍顯復雜，其主要是利用鏈斗開槽機展開挖槽施工，同時將排樁插入槽中。和鋸槽成墻相比，其都是通過機械設備開挖防滲澆筑空間，但是鏈斗成墻的深度較小，只有10m到15m左右。而鋸槽成墻的深度可以達到40m。但是，鏈斗成墻的寬度較大，可以到16到50m的水平，這是鋸槽成墻不能相比的。
（3）鋸槽成墻在防滲墻的施工中，鋸槽成墻是一種實用性很高的施工技術(shù)，其需要優(yōu)先設置先導孔，然后通過鋸槽機往復切割施工便可完成防滲墻的施工。在實際施工過程中，還需對施工速度和鋸槽施工角度進行合理控制。根據(jù)施工場地的地質(zhì)條件，施工速度維持在0.8m/s到1.5m/s之間較為適當，具體值則需根據(jù)實際情況進行確定。在進行切割施工時，會產(chǎn)生大量的廢土廢渣，其可以通過正循環(huán)或反循環(huán)的方式進行清排。完成切割施工之后，就需要通過澆筑漿液對鋸槽進行灌注填充，以構(gòu)成防滲墻。比如，在某水泵站進行升級改造時，其5號泵站的改造重點在于防滲改建。根據(jù)其實際的地質(zhì)條件，決定采用鋸槽成墻的方式進行防滲墻的施工，其鋸槽寬度根據(jù)泵站前池參數(shù)定位5m深、0.35寬，施工角度為水平向30o。按照這一基本參數(shù)進行鋸槽施工，施工中產(chǎn)生的廢土用正循環(huán)排除用于泵站其他改造施工。完成清排工作之后，對其進行混凝土澆筑施工，即可形成鋸槽防滲墻。
4、高噴灌漿防滲墻技術(shù)的實踐
（1）滲透系數(shù)的計算在使用高噴灌漿防滲墻技術(shù)進行水利工程施工時，防滲系數(shù)計算是一個重要的環(huán)節(jié)，其決定了最終的防滲效果。一般情況下，大多數(shù)水利工程對防滲系數(shù)的要求集中在K<1x10-6cm/s的水平范圍。但是，由于不同地區(qū)的地質(zhì)條件、水文條件、工程周邊環(huán)境等存在諸多差異，因此防滲系數(shù)需要結(jié)合實際情況進行計算。在中小型的水利工程中，由于堤身高度不高，滲透系數(shù)可以選擇K<1x10-4cm/s。若是對水頭、行洪時間等再加強考慮，可以適當增大防滲系數(shù)。同時，對于中高壩體或是滲透體，滲透系數(shù)可以在K<1x10-4cm/s的范圍中進行合理選擇；對于中低壩體，一般將滲透系數(shù)控制在K<1x10-5cm/s的水平。
�。�2）墻體厚度和彈性模量的計算高噴灌漿防滲墻技術(shù)的應用，還需明確墻體的厚度。由于滲流條件、墻體結(jié)構(gòu)以及施工工藝都會影響到墻體厚度，因此可以通過允許坡降法計算墻體的厚度，對應的公式為[B]≥ΔH/J允,式中B為墻體厚度，ΔH為水頭，J允為允許坡降。另外，在計算厚度的基礎(chǔ)上，還需對應計算彈性模量。對于大多數(shù)水利工程，彈性模量需要控制在36-65MPa這一范圍。而且，彈性模量會隨著埋深的增加而增加，只有和地層彈性模量盡可能保持一致，才能使其發(fā)揮出最佳效果。
（3）施工材料的選用在利用高噴灌漿防滲墻施工技術(shù)對水利工程展開防滲施工時，材料的選擇是其中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在一般情況下，對水利工程無特別要求，使用強度32.5以上的普通水泥。另外，為了滿足其他方面的要求，還需要加入一些化學添加劑，使灌注漿液表現(xiàn)出不同的性能。比如，不添加其他外加劑，28d的抗壓強度達到1-20MPa，水灰比在0.8到1.5之間，這就屬于普通型灌注漿液。添加擴散劑，則得到的是高強型漿液；添加水玻璃等，則得到的是抗?jié)B型漿液。具體的類型，需要結(jié)合工程的實際情況進行選擇。
�。�4）樁徑設計在水利工程中，高噴灌漿防滲墻技術(shù)的關(guān)鍵在于樁體。樁體質(zhì)量過硬，則最終的防滲效果就能達到預期。根據(jù)固結(jié)體的成型工藝，可以劃分為單管法、雙管法以及三管法。從以往的實踐經(jīng)驗可以看出，樁體直徑會受到地層密實度、噴射流結(jié)構(gòu)的影響，因此需要對樁徑實現(xiàn)優(yōu)化選擇，符合相應的技術(shù)規(guī)范，才能保證施工的可靠性。下表列出了砂性土和粘性土種情況下使用不同灌漿方法的樁徑選擇參考標準。
5、結(jié)束語：
國家經(jīng)濟建設發(fā)展離不開水利工程，尤其是在水環(huán)境不斷惡化的背景下，加強水利工程建設對保護水資源也有積極作用。但是，滲漏問題對水利工程的負面影響非常嚴重，需要憑借相關(guān)的防滲施工技術(shù)予以消除。
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