浅析水利工程中堤坝防渗施工处理技术论文_江涛涛

深圳市河道管理中心

摘要:本文结合工程实践经验,进一步分析整理了目前水利工程中的堤坝渗漏问题,并通过考察和对文献的研究,依据所发现的问题,提出了相应的解决办法。文中首先分析了堤坝渗漏的原因;然后介绍了堤坝防渗处理原则,并对堤坝防渗处理技术进行了探讨。

关键词:水利工程;堤坝渗漏原因;防渗处理原则;防渗处理技术

引言

由于我国水利工程事业的开展非常迅速,全国各地有大量的中小型水利工程建成,这些工程由于施工条件的不同和设计理念的不同,在我国的各个区域,都获得了有效的防洪抗灾效果。尤其是针对农业灌溉和提供水源的能力,对我国的农业生产和城市用水起到了重要的作用。而在工程施工过程中,根据现有条件完善库区的防渗工作,成为水利工程施工中的重点环节。

一、堤坝渗漏原因简单分析

不同于常见的建筑,堤坝的建筑主要是为了保证水利工程顺利工作,同时,由于其需要承担较强大的防洪作用,除了常见的稳定性的要求,还需要考虑到当地的地理实际情况问题。在现阶段堤坝建设过程中,其主要考虑到以下两个因素,①库蓄水形成巨大的水头压力;②存在着一系列的过水通道。如果坝体内部存在裂缝状况,且其与水库内外相互连通,就会导致裂缝的不断扩张,从而导致一系列的渗漏状况,进而不利于坝体结构安全性的保证,如果水库内的裂缝不存在内外连通状况,其漏水状况就不会过于严重。

在堤坝渗水问题上,需要考虑到地基建设因素,确保其没有建立在断层裂缝上,要选要选择在良好地理条件的地质地段进行施工,需要保证施工地址的优化选择,避免其受到渗水状况的过分影响。地质活动因素也是导致水利堤坝渗透问题的重要因素。

二、堤坝防渗处理原则

(1)针对上游要以“铺、截、堵”的原则进行防渗处理,可通过修建防渗墙以及采用帷幕灌浆技术来进行截堵,对上游的渗漏病害进行处理。

(2)针对下游要以“导、减、排”的原则进行防渗处理,可通过修建导渗反滤体、排水沟或减压井来处理积水,缓解扬压力。

三、防渗墙的主要种类

防渗墙技术是一种较为可靠的垂直防渗技术。防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。随着我国科学技术的不断进步及对防渗墙的不断实践和探究,我国的防渗墙技术已经有了很大的改进。其种类也有很多,主要包括:多头深层搅拌水泥土、锯槽法、射水法、液压抓斗超薄混凝土、链斗法和倒挂井法等成墙工艺。

(1)多头深层搅拌水泥土防渗墙

多头深层搅拌桩机一次多头钻进,可以有效的加固土体,通过水泥的有效浸入,实现混凝土桩,再根据地理条件,形成相应的防渗层。这种方式最大优点就是能够保证施工的快捷性,尤其是对于库区环境的影响程度较小,同时施工造价较低,不会受到过多的其它因素影响。以上优点导致了这种方式在施工中被普遍采用,其成为水利工程防渗透的主要方式。

(2)锯槽法防渗墙

先导孔中,锯槽机的刀杆在按照某个倾角上下往返切割运动的同时,还以0.8-1.5m/h 的速度往前移动开槽;通过正循环方式或者反循环方式的排渣系统,被锯切割下来的土体排出槽外,同时使用泥浆护壁进行塑性混凝土的浇筑,形成0.2-0.3m宽度的防渗墙体,行走底盘、动力(传动)系统、电气控制与起重设施系统、刀杆与支架加压系统以及排渣系统组成锯槽机,传动方式主要包括液压式及机械式2种,按照不相同规格的刀杆实施组合,开槽深度能达40m,宽度能达到0.2-0.5m。锯槽法的突出优点就是:墙体连续、连续成槽、工效高以及质量好,同时成墙深,往往适合于粘土与100mm粒径卵石的砂砾石地层;能够使用自凝灰浆 固化灰浆,保证不同抗渗指标与强度的防渗墙形成。

(3)射水法防渗墙

这种方式主要是利用造孔机器,通过混凝土浇筑来形成相应的防渗层。利用机器中喷射出来的水流带来的反复冲击,进而达到转孔的目的,同时利用泥浆进行加固,形成宽度0.22-0.45m,深度可达30m的防渗墙,通过加注沙砾和粘土,保证了性能优良的防渗墙体得以形成。

(4)液压抓斗超薄混凝土防渗墙

该墙厚度一般为25~30cm,成槽最大深度可达70m以上。由于其厚度只有常规混凝土防渗墙的1/3~1/2,在一般情况下可采用液压抓斗直接挖凿成槽,施工机械化程度和工效大大提高,并可节省大量的混凝土及其他相关材料,工程造价大幅度降低。同时,墙体的垂直度和连续性也能得到更好保证,防渗效果完全能够满足各种设计要求,真正体现了混凝土防渗墙防渗性能好、施工周期短、造价低、见效快等优点。

(5)链斗法防渗墙

链斗法防渗墙是使用链斗式开槽机和可旋转链斗,在排桩上面进行土壤的移动工作,并将排桩下放置成墙体需要的深度,开槽机前进开挖沟槽,同时还要用泥浆进行护壁,链斗式开槽机最大开槽宽度可达16~50 cm,深度最深达10~15 m。链斗法成墙防渗墙技术主要适用于砂土、砂砾含量≤30%、粒径不大于槽厚的砂砾地质或粘土地质中。由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土,同时将斜放的排桩下放到成墙深度,开槽机前进开挖沟槽,并采用泥浆护壁,其浇筑混凝土方法类似锯槽法。

(6)倒挂并法成墙工艺

倒挂井式防渗墙是一种用土法修筑的垂直防渗墙,其主要特点是用人工挖,井的方法来代替冲击钻造孔,每井浇成一个混凝土井,各井柱互相搭接,构成整片的混凝土墙,切断透水地层,这样,就达到防止渗漏的目的。利用倒挂井法成墙工艺,不需要专门的成槽机械,也不需要用泥浆护壁。

四、堤坝防渗施工的常见技术

(1)高压喷射防渗墙施工技术

此技术即在高压喷射浆液的过程中对堤防产生较强的冲击,使水利工程原本的土层受到破坏,然后将浆液和土层中含有的颗粒混合搅拌直至其凝结硬化形成防渗墙,此技术不仅可以达到防渗透的目的,而且对于加固坝体也有积极地作用,有效扭转了传统钻井机钻孔灌浆技术繁杂、造价成本高、施工效率低的缺点,所以近年来得到了广泛的应用,在发展的过程中除定位喷射外,出现了摆动、旋转等多种喷射方式,如图1所示,其中旋转喷射可有效提升坝体地基的抗变形能力,摆动喷射可提升堤防边坡的稳定性,都能够达到较理想的防渗透效果。

 

图2 帷幕灌浆防渗施工技术的主要实施方式(a)纯压式(b)循环式

(3)水泥土搅拌桩防渗墙施工技术

此技术利用深层搅拌桩机实现水泥浆向对应的孔喷射,然后立即对水泥浆进行搅拌,使其与孔内的土体充分的混合,直至其凝固冰洁硬化形成土柱,多个土柱相搭接形成防渗墙,可见其在防渗透的同时可加固坝体,近年来此技术凭借施工成本小、施工工艺难度低、性能强等优点已经得到较广泛的应用,但在实践中人们发现此技术在土砂层、砂砾层等颗粒细、少砾石的土层的应用效果更为理想,所以其应用深度通常在15m以内,在施工的过程中要保证喷浆的连续性,其具体施工流程如图3所示。

图3 水泥土搅拌桩防渗墙施工技术的施工简图

(4)混凝土防止渗漏墙技术

此技术以混凝土为主要运行主体,由于水利工程防渗透施工环境在地下,存在的安全隐患发现的及时性存在缺陷,所以其危险性和困难性不容忽视,但其自身噪声污染小、环境影响低、墙体持续均匀、载重性能强等优点相比其他技术更为突出,而且其防渗透效果具有全面性和彻底性,所以现阶段也得到较为广泛的应用。

(5)劈裂灌浆技术

此技术是通过向坝体中的裂缝施加压力,使其以轴线方向劈裂,针对性的向劈裂部位灌注相应的浆体材料,以此实现对软弱层和坝体裂缝的控制,此技术的应用以坝体出现裂缝为前提,所以其通常适用于坝体本身受到较严重破坏的情况,以全孔灌注和小主应力面劈开两种方式作业。

由此可见,现阶段常见的水利工程堤防防渗透技术都是针对具体出现渗透的原因进行,所以在实际应用的过程中应结合水利工程出现渗透问题的具体原因、渗透程度等选择合适的防渗透技术,不能完全以经验、施工成本等作为施工技术的选择标准。

结束语

综上所述,作为我国水利工程建设的关键组成内容,堤坝防渗施工可以为其工程的安全、稳定运行提供保障。本课题的研究希望能为日后的实际施工中提供相应的技术支持和参考,为今后这方面的研究提供较为详实的基础。总之,应该注意分析堤坝渗漏的原因,并掌握堤坝防渗处理原则,同时需要认真探讨和创新堤坝防渗处理技术,以保证水利工程施工能够顺利进行。

参考文献:

[1] 王洪恩,卢超.堤坝劈裂灌浆防渗加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,2016.

[2] 田艳萍,杨文,孙小丹.简述堤防工程截渗墙施工技术[J].水利科技与经济,2017.

[3] 傅杰民.小型水库渗漏原因分析及灌浆技术在防渗处理中的应用[R].奉化:奉化市水利水电勘测设计院,2016.

论文作者:江涛涛

论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期

论文发表时间:2019/5/21

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