堤坝防渗工程劈裂灌浆防渗技术要点

堤坝防渗工程劈裂灌浆防渗技术要点

张钊陈铁旦

黄河水电工程建设有限公司河南省郑州市450000

摘要：我国的水利工程发展较早，经过长时间的使用，很多大型的堤坝出现老化，堤坝渗透问题就显得十分关键。堤坝是否渗透对整个水利工程的质量是一个很好的评估，堤坝的质量并不是单纯的只反应工程质量问题，而是要对堤坝下游生活居民的财产生命负责，设计并且建造一个质量合格、安全可靠的堤坝是对社会负责。所以说，在堤坝日常维护和修建过程中，不断提高堤坝的防渗能力是整个水利工程工作者共同的愿望。其中劈裂灌浆技术是一种应用最为广泛的防渗技术，可以有效的减少堤坝渗透。本文阐述了劈裂灌浆防渗技术的一些要点，希望能对现实施工中遇到的一些问题有所帮助。

关键词：堤坝；防渗；劈裂灌浆技术

一、劈裂灌浆技术的原理

劈裂灌浆技术是一种处理堤坝渗透问题的主要技术。该技术主要是从力学角度出发，根据长久大量的实验得出了水坝的应力分布规律，采用专门的防渗泥浆施加适当的压力，从坝体开始，将坝体从其中心轴线的方向劈裂，这样当泥浆凝固时就会形成一堵泥墙，而泥浆又会将坝体内的空穴，裂缝断裂层填补，大大的提高的水坝的防渗能力，也会提高水坝的稳定性。在灌浆时，配置的浆液要满足我们所要施工坝体的需求，同时空缺位置的注浆要满足大众的审美要求。有些灌浆孔可以左右对称双排布局，并满足水坝弯曲的要求。在实际施工中，坝体中的深度和厚度都要提前计算，严格控制。根据不同的坝体，凿孔的深度一般也有所差异，所以就需要设计者提前做好准备。一般情况下只要是高度小于50m的均质的土坝或者几种常见堤坝，如果出现了坝体某部分裂缝，或者有不是很明显的渗透侧漏，严重者有大面积湿润渗透很多安全隐患时候，都可以采用这种方法进行处理。

二、劈裂灌浆技术要点

1、坝体的应力分析

在水利工程项目中，实施劈裂灌浆不能一蹴而就，而是一个循序渐进的过程。由于水坝在在使用中受多种因素影响，必然导致其内部结构有一部分变化，裂缝空穴对坝体整体受力会有一定的影响，当在向水坝灌输泥浆时，灌输过程中也会产生很大的灌浆压力，灌输压力控制在多少范围内才能不影响水坝原应力分布状态，是我们施工之前需要详细计算规划的。在经过一段时间的施工实践中我们发现，某些坝体经过水流的不断冲击冲刷后，都会形成一些裂纹间隙，如果说间隙变大，那么就会导致坝体内部的某些层面产生空隙形成空洞从而增大坝体所受到的应力加快磨损，如果间隙很小，则也可以用其他方式进行维护修补，所以说坝体间隙的大小和我们加固坝体的方式有直接的关系。我们通常根据坝体的裂纹大小形状和堤坝的类型来选择几个合适的施工策略，从中选出最优的方案。

2泥浆和堤坝之间的相互作用

在各种大量的工作实践经验中可以看出，在实施劈裂灌浆技术工程中，如果将灌浆的压力不断加大，我们所得到的坝体密度就会变得十分小。众所周知，当材质的密度变小其性能就会变得更稳定，重量会更大，所以坝体会有更好的稳定性牢固性，相应的耐久性也会大大的提高。因为当我们浇灌过程中压力不断的增大时，具有强大压力的泥浆会将裂缝和基本所有空洞全部挤压填实，一些松软的部分也会变得坚固起来，坝体内部的紧密性会越来越好，这也是该技术的主要原理。随着时间的推移，大压力下注射的泥浆逐渐的慢慢凝固，泥浆在停止灌输一顿时间后泥浆中强大的压力又有一部分逐渐消失，泥浆又开始有变得松松垮垮的趋势，只是反弹过程很慢没有那么激烈，所以说很多的施工人员就会反复重复这一步骤多次的加压灌浆，就能保证堤坝灌浆后达到理论上最大的坚固性稳定性。在灌输过程中，泥浆与堤坝相互作用会有很多临时状况出现，比如应力没在控制范围内导致施加的压力太大使坝体有了新的裂纹。所以施工前要计算好压力大小确保施工过程顺利进行，并且对各种可能出现的临时情况提前做好预防措施。

3泥浆排水凝固

之前我们说到过，当施工中浇灌逐渐停止之后，孔里的泥浆压力逐渐的消失，当我们浇筑的压力完全消失时，泥浆中的缝隙空穴承受的仅仅是凝固后的泥浆块的压力，我们主要想减小空隙空洞里的压力，所以需要泥浆将其中的水逐渐排除从而减小泥浆块的压力，当泥浆慢慢的排除水分从液态转变为固态时，对空隙的压力也在逐渐的减小。在这个过程中，整个坝体的压力分布由上至下逐渐增强，顶部的压力最小，凝固泥浆根部会承受巨大的压力，所以说凝固过程中，在竖直方向的顺序是自上而下的，顶部最先凝固然后是底部部分。在水平方向上来看，泥浆的排水过程遵循先外后里原则，所以最开始从外部凝结，随着时间的推移逐渐中间部分也开始慢慢的凝固，最后得到稳固的一个整体。这样由外到内的凝固顺序的好处就是更大程度上加强了堤坝的稳定性防渗透能力，对堤坝的寿命也有显著的提高。

4湿陷作用

由于坝体本身的质量和周边的土质发生变化导致堤坝整体结构发生变化是湿陷作用，这是一种有利于堤坝的良性作用，对于坝体的稳定性和整体性都有显著地提高。湿陷作用是由于有一部分水进入了堤坝，水分是泥浆浇灌时随着泥浆进入的坝体，改变了坝体的一些结构性质，减小了一些应力承受能力小的部分。这种情况只会在开始灌浆过程中才会出现，如果灌浆过程中灌浆越多压力越大，就会使湿陷作用更明显，所以适当的控制灌浆的压力和流量将会直接影响到堤坝的质量。

三、灌浆施工过程

一般来说劈裂式灌浆技术采用的是全孔灌注法，其又分为两种形式，一种是在孔的底部注浆，另一种是在孔口处注浆。如果在孔口注浆每次的进浆量很小，并不能保证每一次的浇灌质量，因为在孔口部注浆会使泥浆冲刷孔壁很可能导致部分脱落从而与孔底的泥浆混在一起，也会降低孔的深度，如果在孔底沉淀孔所容纳的泥浆就会变少，严重的影响浇灌质量。但是在孔的底部开始浇灌就会避免这个问题，泥浆在底部形成螺旋式逐渐上升，底部最先劈裂，吃浆量也会增大，由下而上的发展会使泥浆流动非常好，这样浇灌出来的坝体会更加的坚固。但是无论哪种方式浇灌都要分次序进行，由于停止浇灌后会有一部分的回弹量，所以多分几次循序渐进的浇灌才会达到最理想的效果。

当浇灌一定程度时我们要进行封孔，劈裂式浇灌技术终灌的标准是，当启动浇灌泵之后，几分钟左右孔的表面就立刻冒浆，此时说明底部裂缝和空隙基本已经填满，但是这时仍需要在孔无压力的情况下反复的轮灌几次。当泥浆表面的位置不再变化，也就是不再下降时，说明基本已经没有缝隙，我们就可以用粘稠一些的泥浆进行封孔，一定要将孔“喂饱”才可以停止浇灌封孔。劈裂灌浆防渗技术在堤坝防渗工程中有着非常高的实用性，而且这项技术操作简单，对所施工的工作人员要求并不是很高。另外这项技术从原理上来讲有很强的科学性技术性，都是通过大量的实践经验总结出的最好方法。

结语：综上所述，这种技术有着操作简单，造价成本低，安全可靠寿命长等诸多优点，所以如今已经被广泛的应用到各个堤坝，尤其是中小型的土坝应用居多，但是某些堤坝仍然有很多问题没有解决。不可否认的是，虽然劈裂浇灌技术对于堤坝防渗加固作用效果明显，可实施性优越，但是这种技术仍然有一些缺陷，所以仍然还是有很大的发展空间。随着我国建筑行业的飞速发展，各项新技术应用到各个领域，相信针对堤坝防渗工程的先进技术也会日异月新，逐渐弥补各种技术中的不足。

参考文献：

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