堤坝防渗加固施工技术在水利工程中的应用分析

堤坝防渗加固施工技术在水利工程中的应用分析

孙庆庆

蚌埠市江河水利工程建设有限责任公司 安徽省蚌埠市 233000

摘要：在水利堤坝工程建设实践中，防渗加固技术的应用与控制在很大程度上决定着工程整体质量安全，不仅能消除潜在的渗漏问题，还能显著延长工程使用寿命，确保水利设施的性能得到充分发挥。本文以水利水电工程防渗施工技术为研究对象，通过对多种防渗处理技术的深入分析与比较，然后结合某具体项目进行了分析。

关键词：水利工程；堤坝防渗加固；施工技术

中图分类号：TV512    文献标识码：A

引言

水利枢纽工程中的拦河坝、围堰等建筑是由土质、石质等透水性物质构筑形成，水分能从这些物质的孔隙中穿过。对水库来说，水利工程渗漏不仅会导致水量损失，而且渗流速度较快还会使土颗粒散失，从而导致大坝失稳[1]。如果水工结构基础材料具有透水性，例如土质基础、砂砾石基础、岩石基础等，那么土体经基础渗透后，底部会因渗透水的动水压而产生扬力，从而对土体的稳定性造成不利影响。因此必须要掌握渗流的运动规律，采取有效的措施，对水利枢纽工程进行防渗处理。

1 常见的防渗技术类型

1.1 压实土防渗技术

压实土防渗技术是一种常见且有效的防渗技术，适用于许多水利工程和地下工程施工中。这种技术的原理是通过对土体进行压实和加固，改变土体的孔隙结构和渗透系数，从而达到防止水和其他流体渗透的目的。在实际施工中，压实土防渗技术常常运用于坝基、坝坡、渠道底部和边坡等部位。通过采用合适的压实设备和方法，可以有效地提高土体的密实度和强度，降低土体的渗透性，从而达到防渗的效果。在压实土防渗技术中，施工人员需要根据工程需要和土体特性选择合适的压实设备，如压路机、振动压实机、压实锤等，并结合土壤的密度和含水量等参数，合理制订施工方案[1]。同时，还需要密切关注施工过程中的质量控制，包括土壤的密实度、含水量、均匀性等方面的监测和调整，确保压实效果符合设计要求。压实土防渗技术的优点之一是施工相对简单，操作便捷，适用于大面积的土体压实工作。此外，这种技术还具有成本低、施工周期短、对土体原有结构影响较小等优势。然而，在使用压实土防渗技术时，也需要注意避免过度压实导致土体破坏或变形，另外还需要考虑土壤的工程特性、地质条件和环境因素，以确保防渗效果和工程安全。

1.2 浆砌石防渗技术

浆砌石防渗技术是一种常见的防渗技术，适用于水利工程、隧道工程、桥梁工程等领域。该技术采用浆砌石材料，利用其高强度、高密实性和抗渗性能，形成一个连续、致密，具有较高抗拉强度和断裂伸长率的防渗层，从而有效地阻止液体、气体等物质的渗透。浆砌石防渗技术具有施工简便、效果显著、使用寿命长等优点，得到了广泛的应用。在实际施工中，浆砌石防渗层通常采用现场砌筑的方式进行施工，形成一个连续的防渗层。同时，浆砌石防渗技术还可以与其他防渗材料（如土工布、复合土工膜等）复合使用，提高防渗效果。

1.3 高压喷射灌浆施工技术

高压喷射灌浆施工技术是水利水电工程中常用的防渗处理手段。这项技术通过高压泵将灌浆材料注入土体或岩石裂缝，填充空隙，以提高土体的密实性和抗渗性。高压喷射灌浆施工技术应用于水利水电工程的渗漏治理中，例如坝基、坝体、隧道和渠道等结构的裂缝或孔隙可能引发渗漏问题，其能够有效地解决这些问题。以坝基渗漏治理为例，如果岩层存在渗漏通道，通过高压喷射灌浆，可以在渗漏区域注入水泥浆，形成坚固的封堵层，从而提高坝基的密实性，确保坝体的稳定性和抗渗性[2]。这项技术的优势在于施工速度快、适应性强、效果显著。然而，为确保施工质量，需要合理选择灌浆材料并控制施工压力。在实际工程中，全面的勘查和分析是至关重要的，以确定渗漏位置及程度，有助于制定有效的灌浆方案，提高工程的长期稳定性。

1.4 射水法成墙技术

射水法成墙技术在水利水电工程中的具体应用主要专注于坝基渗漏治理。当坝基土层呈现松散或存在裂缝的情况时，射水法成墙技术应运而生。通过利用高压水射流技术在地下形成了一道坚实的墙体，有效防止水分渗透。具体而言，高压水射流通过冲击和切割作用，形成了一种均匀且致密的墙体结构，从而在根本上解决了坝基土层的渗漏隐患。射水法成墙技术的应用为水利水电工程提供了可靠的解决方案，确保了工程的长期稳定运行[3]。例如，考虑一座大坝的坝基土层存在裂缝，可能导致渗漏问题。通过射水法成墙技术，专用设备通过高压水射流在坝基土层中形成墙体，防止水分渗透。这样，坝基的抗渗性得到提高，确保了大坝的长期稳定运行。射水法成墙技术的优势在于施工操作简便、速度较快。由于使用水射流，无须添加额外固化材料，使工程环保。需要注意水射流的喷射力度和角度，以确保墙体结构的均匀和牢固。在选择施工方案时，要充分考虑地质条件，确保射水法成墙技术在不同地质环境下的适用性。

2 工程概况

以某水利工程为例，该水利工程总面积为15642.62km2

，堤坝坡度为31.41°，堤坝高5.15m，结构采用钢筋混凝土结构，堤坝所在区域地层自下而上依次为粉质黏土、砾岩、黏土、粉质砂土及自填土，堤坝施工采用100年一遇的洪水标准，为保证水利工程质量，针对局部堤坝段采取针对性的防渗漏加固措施，以提高结构的稳定性。

3 堤坝防渗加固技术的应用

3.1 施工前准备

在进行堤坝防渗漏加固施工前，需要根据有关技术规范，制订防渗漏施工技术方案，对施工技术人员进行岗前专项技术交底培训，检查并调试施工过程中需要使用的机械设备，将施工过程中所用到的施工材料准备齐全。同时，技术人员要认真勘察施工现场的情况，确定渗漏堵塞及防渗加固的关键部位，对专业技术工人、使用的原材料、配套使用的机械设备和工程量等进行统计汇总，并根据土坝、砌体坝或混凝土坝体现场渗漏情况确定防渗浆液组成材料的配比，以保证防渗加固效果。另外，以堤坝渗漏点为中心，封闭渗漏处及周边，清理渗漏缝、渗漏点、管孔和钻孔表面与周围的杂物、附着物及其松动老化的部分，清理至坝体材料的结构层，尤其是混凝土堤坝清理后，要见到混凝土的结构层，土坝表面要见到新土质，清理后的新面无任何杂物、杂质和积水。

3.2 灌浆序次及灌段

防渗处理采用的是帷幕灌浆的方法，其施工过程严谨而有序。首先，造孔和灌浆工作被划分为三个序次进行。一序孔的终孔间距设定为12m，为后续工作奠定了基础；二序孔间距减半，为6m，进一步增大了灌浆的密实度；三序孔间距再减半，仅为3m，确保了灌浆的细致入微。这样的设计不仅保证了灌浆的均匀性，还有效地避免了可能出现的漏洞。在灌浆过程中，采用了自下而上的分段灌注方法。每一段的长度都被严格控制在10m，确保浆液能够充分填充堤坝的每一个裂隙和孔隙[4]。同时，孔底注浆的方式也进一步增大了灌浆的密实度，使得浆液能够更好地渗透到堤坝的内部，从而增强其防渗性能。通过这种精细化的灌浆序次与灌段设计，不仅能够有效地提升堤坝的防渗能力，还能够确保整个施工过程的安全与稳定，对于保障水利工程的长期安全运行具有重要意义。

3.3 高压填充注浆加固

通过高压填充注浆降低堤坝内部的孔隙率，在提升堤坝防渗性能的同时还能增强堤坝基础的稳定性，高压填充注浆施工流程图如图1所示。

图1 高压填充注浆施工流程图

在全面权衡有关经济指标的基础上，选择了1.5m的基础注浆间距。注浆方法为传统逆间距注浆。注浆施工间距按2m—5m—5m分段进行，并在连续注浆的同时，配合槽岩地基进行辅助施工。注浆压力按等级划分，第1级注浆压力为0.4MPa，第2级注浆压力为0.8MPa，其后依次增加注浆压力。根据堤坝的垂直度、弯曲度，以及堤坝可能出现病害的实际条件，相应地选用梅花形布孔或直线型布孔；钻孔工作结束后，按顺序清孔，试验压水性能，并按要求配制灌浆所需的浆液。为确保该体系能稳定工作，向孔内注浆前必须对其进行参数化的压水试验。灌浆过程中产生的压力使坝体开裂，并使浆液在坝体表面凝固，逐步形成一层新的保护层，使堤坝与地层从内部再次黏结为一体，成为一种新的稳定结构[5]。注浆施工尽量一次完成，如果在施工过程中被打断，将会影响到泥浆的整体固化，因此需要特别关注工艺操作的要点以及有关事项。如果在灌浆过程中被打断，就需要进行钻探，在随后的注浆过程中，如果发现井眼不能正常吸收，则需再次打孔，再进行一次注浆。如果在注浆时出现串浆现象，应及时将注浆孔内的浆液排出，并将注浆孔封堵，防止串浆重复出现。注浆工作结束后，用灰浆将钻孔填平。

3.4 加固养护

加固养护工作是修复堤坝防渗加固工程施工后所出现渗漏问题的关键环节。进行养护工作前，预先制订详细的养护计划和工作方案，确定巡视的具体时间、频率和内容，以及维护和维修的方法和措施。堤坝防渗加固养护的具体措施如下。定期巡视。水利工程管理单位定期派专人对堤坝防渗加固结构进行巡视，利用专业的检测设备和测试工具，全面检测防渗加固区域的完整性和稳定性，特别是在大雨、洪水等极端天气后，需要增加巡视频率。保持周围环境清洁。定期清理堤坝周围的杂草、垃圾等杂物，保持堤坝周围环境清洁，避免对防渗材料造成损坏和腐蚀。同时，保持排水系统畅通，及时排除积水，防止水压对防渗加固区域造成不良影响。加强周边安全管理。设置明显的警示标识、护栏等设施，避免人员和车辆对堤坝防渗加固区域造成破坏。记录和档案管理。水利工程管理单位需要建立详细的防渗加固养护记录和档案，包括巡视记录、修复记录、养护人员等信息，方便日后追溯和管理。其中，修复记录中需要记录修复养护措施、问题处理过程以及效果评估等内容。

4 防渗加固技术发展趋势

4.1 环保与可持续发展

防渗技术在环保与可持续发展方面具有重要意义。随着社会对环境保护和可持续发展的日益重视，未来防渗技术的发展趋势将更加注重环保性能和可持续性。一方面，新型防渗材料和技术将更加偏向生态友好型材料，如生物降解材料、可回收材料等，以降低环境影响、减少资源消耗。另一方面，防渗技术还将更加强调维护自然生态系统，改善水土环境，避免防渗技术对环境的负面影响。此外，还有望通过智能化技术和大数据分析等手段来优化防渗设计，提高施工效率，降低能耗排放，推动防渗技术迈向更加环保可持续的发展方向。

4.2 技术创新与智能化发展

防渗技术的发展趋势之一是技术创新与智能化发展。随着科学技术的不断进步，新的材料、工艺和设备不断涌现，为防渗技术的发展打开了新的局面。智能化发展方面，传感器、自动化控制系统以及大数据分析等技术的应用将为防渗工程的施工监测提供更加精准、实时的数据支持，实现对防渗层工作状态、性能变化的全面可视化监控。这将有助于及时发现问题并采取措施进行修复，提高施工质量和效率。技术创新方面，新型材料、新工艺的不断研发应用将为防渗技术注入新的活力。例如，生物降解材料、自修复材料等新材料的研究将带来更具环保性和可持续性的防渗解决方案，而施工机器人、三维（three-dimensional,3D）打印技术的应用也将促进防渗工程的智能化施工和定制化建造。

5 结束语

堤坝防渗加固对于保障水利水电的安全稳定运行具有重要意义。在实际工程中，应根据具体情况选择合适的防渗加固方法和技术，并加强施工过程中的质量控制和安全管理。同时，还应完善小型水库的管理制度、加强检查监测、落实维修资金、提高管理人员素质以及引入先进技术等方面的工作，全面提升小型水库的管理水平和安全性能。

参考文献：

[1] 吴宇.水利工程施工中的堤坝防渗加固技术研究[J].四川建材,2021,47(02):96+99.

[2] 王斌.水利工程施工中堤坝防渗加固技术的探讨[J].居舍,2020,(26):70-71.

[3] 王积功.水利工程施工中堤坝渗漏原因以及防渗加固技术研究[J].河南科技,2020,39(25):60-62.

[4] 卜祥禹,马建强.水利工程施工中堤坝防渗加固技术分析[J].建筑技术开发,2020,47(15):99-100.

[5] 王广昌.水利工程施工中堤坝防渗加固技术的探讨[J].价值工程,2020,39(12):117-118.