水利工程的防滲施工技術(shù)論文
21世紀(jì)以來(lái)，水利工程的發(fā)展速度十分迅猛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2014年水利工程投資總額超過(guò)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(shè)過(guò)程中，滲漏問(wèn)題不斷暴露，對(duì)水利工程的質(zhì)量造成了不小的影響。因此，在實(shí)際的施工中，必須結(jié)合水利工程的實(shí)際情況，選擇合理的防滲技術(shù)進(jìn)行施工，以提升水利工程的防滲性能，切實(shí)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(yīng)用
�。�1）劈裂灌漿劈裂灌漿在實(shí)際的應(yīng)用中表現(xiàn)出了非常顯著的應(yīng)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(shuō)來(lái)，在水利工程的壩體出現(xiàn)滲漏問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)劈裂關(guān)鍵對(duì)其進(jìn)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(yīng)力分布情況，設(shè)計(jì)符合實(shí)際要求的劈裂灌漿的劈開(kāi)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(shè)施，其防滲性能等級(jí)必須滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，灌注漿液也必須達(dá)到對(duì)應(yīng)的性能要求。三是在完成前兩步工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)專門的施工設(shè)備對(duì)壩體按照設(shè)計(jì)好的線路和方向進(jìn)行劈裂施工。在進(jìn)行劈裂施工的同時(shí)，還需進(jìn)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(qiáng)其防滲性和穩(wěn)定性。需要注意的是，壩體滲漏問(wèn)題一旦出現(xiàn)，就應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)其展開(kāi)局部劈裂灌漿施工，避免問(wèn)題蔓延擴(kuò)大。比如，某水電站在建設(shè)施工過(guò)程中就出現(xiàn)了壩體滲水的問(wèn)題，該問(wèn)題得到了施工單位的高度重視，及時(shí)對(duì)滲水部位進(jìn)行了勘察，明確了滲水原因，按照壩體的設(shè)計(jì)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(zhǎng)度為2.6m，劈裂深度為2.4m。通過(guò)及時(shí)進(jìn)行灌漿防滲，該水電站壩體的滲水問(wèn)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(duì)傳統(tǒng)的灌漿技術(shù)進(jìn)行一定程度的創(chuàng)新和改進(jìn)�？刂乒酀{的核心在于對(duì)灌注漿液的壓力和流量進(jìn)行了精確的控制，可以切實(shí)根據(jù)水利工程的防滲需求進(jìn)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(yùn)用灌漿施工技術(shù)時(shí)，首先需要對(duì)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(shè)計(jì)合理的控制灌漿施工方案，落實(shí)施工活動(dòng)，確保滲漏問(wèn)題得以解決。
�。�3）噴射灌漿所謂噴射灌漿，主要就是通過(guò)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(guò)較高的壓力破壞出現(xiàn)滲水問(wèn)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(shí)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(duì)一個(gè)部位施工完成之后再進(jìn)行下一個(gè)部位的噴射，其噴射面積較小。而擺噴是噴頭進(jìn)行擺動(dòng)漿液噴射，其面積較大。噴射灌漿施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，不僅成本低廉、施工效率質(zhì)量較高，而且漿液材料來(lái)源廣泛、施工操作方便。但是，根據(jù)實(shí)際情況說(shuō)來(lái)，噴射灌漿施工技術(shù)也存在不少缺陷，比如對(duì)施工場(chǎng)地條件要求較高，所需施工設(shè)備較多，不能對(duì)滲水區(qū)顆粒物作出精準(zhǔn)分析。不僅如此，在顆粒物的粒徑大于200mm時(shí)，還可能出現(xiàn)漏噴的問(wèn)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?yàn)闆](méi)有全面分析施工對(duì)象，導(dǎo)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(yùn)行一月未滿就出現(xiàn)了比較細(xì)微的滲水現(xiàn)象。雖然并不是很嚴(yán)重，但對(duì)圍堰的整體性能還是造成了一定的影響�；诖�，只得通過(guò)另外的防滲技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。比如可以通過(guò)鋸槽成墻或是劈裂灌漿的方法對(duì)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題的部位進(jìn)行處理。
2、防滲施工技術(shù)簡(jiǎn)要介紹
水利工程防滲是水利工程進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格重視的一個(gè)問(wèn)題，在相關(guān)施工規(guī)范中也對(duì)防滲提出了明確的要求。根據(jù)實(shí)際情況說(shuō)來(lái)，水利工程出現(xiàn)滲漏問(wèn)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(guò)程中中對(duì)大面積的混凝土進(jìn)行了分割，導(dǎo)致混凝土之間存在細(xì)小的縫隙，容易引起滲水問(wèn)題出現(xiàn)。而大面積滲水的問(wèn)題相較縫隙滲水要更加復(fù)雜，其主要是因?yàn)榛拥装逶O(shè)計(jì)施工沒(méi)有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致基坑的排水能力不符要求，進(jìn)而在停電、設(shè)備故障等情況下不等及時(shí)排除基坑中的積水，進(jìn)而誘發(fā)大面積滲水的問(wèn)題。此外，混凝土和模板施工不合理，也會(huì)導(dǎo)致滲水問(wèn)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�？焖�，運(yùn)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。灌漿施工的基本原理就是利用特定的漿液對(duì)出現(xiàn)滲水問(wèn)題的地方進(jìn)行封堵，其基本的施工流程就是對(duì)滲水部位進(jìn)行鉆孔，然后利用壓漿設(shè)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(xì)節(jié)的不同還可以劃分為更多細(xì)小的施工方法。從其實(shí)際運(yùn)用來(lái)講，灌漿防滲施工技術(shù)主要是在地層施工時(shí)進(jìn)行，通過(guò)對(duì)地層進(jìn)行加固，提升其整體性。隨著水利工程的滲漏問(wèn)題凸顯，其在防滲處理中的運(yùn)用也越加廣泛，對(duì)消除滲水問(wèn)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(gè)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(yīng)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(shí)用攪拌樁機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，在達(dá)到設(shè)計(jì)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(jìn)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(qiáng)度達(dá)到一定程度之后，將其有機(jī)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(shí)際應(yīng)用看來(lái)，其施工深度小于22m，過(guò)程簡(jiǎn)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(duì)水電站的沖擊作用比較明顯。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(guò)專門的施工隊(duì)伍。利用多頭成墻施工技術(shù)，對(duì)這些出現(xiàn)滲水問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行鉆孔成樁，然后設(shè)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(yùn)行沒(méi)有再出現(xiàn)滲水。
�。�2）鏈斗成墻鏈斗成墻的施工工藝稍顯復(fù)雜，其主要是利用鏈斗開(kāi)槽機(jī)展開(kāi)挖槽施工，同時(shí)將排樁插入槽中。和鋸槽成墻相比，其都是通過(guò)機(jī)械設(shè)備開(kāi)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(dá)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(shí)用性很高的施工技術(shù)，其需要優(yōu)先設(shè)置先導(dǎo)孔，然后通過(guò)鋸槽機(jī)往復(fù)切割施工便可完成防滲墻的施工。在實(shí)際施工過(guò)程中，還需對(duì)施工速度和鋸槽施工角度進(jìn)行合理控制。根據(jù)施工場(chǎng)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(dāng)，具體值則需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。在進(jìn)行切割施工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的廢土廢渣，其可以通過(guò)正循環(huán)或反循環(huán)的方式進(jìn)行清排。完成切割施工之后，就需要通過(guò)澆筑漿液對(duì)鋸槽進(jìn)行灌注填充，以構(gòu)成防滲墻。比如，在某水泵站進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)，其5號(hào)泵站的改造重點(diǎn)在于防滲改建。根據(jù)其實(shí)際的地質(zhì)條件，決定采用鋸槽成墻的方式進(jìn)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(jìn)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(duì)其進(jìn)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(shí)踐
�。�1）滲透系數(shù)的計(jì)算在使用高噴灌漿防滲墻技術(shù)進(jìn)行水利工程施工時(shí)，防滲系數(shù)計(jì)算是一個(gè)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(duì)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(shí)際情況進(jìn)行計(jì)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(duì)水頭、行洪時(shí)間等再加強(qiáng)考慮，可以適當(dāng)增大防滲系數(shù)。同時(shí)，對(duì)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(jìn)行合理選擇；對(duì)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(jì)算高噴灌漿防滲墻技術(shù)的應(yīng)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(huì)影響到墻體厚度，因此可以通過(guò)允許坡降法計(jì)算墻體的厚度，對(duì)應(yīng)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(jì)算厚度的基礎(chǔ)上，還需對(duì)應(yīng)計(jì)算彈性模量。對(duì)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(huì)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(duì)水利工程展開(kāi)防滲施工時(shí)，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(duì)水利工程無(wú)特別要求，使用強(qiáng)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(xué)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(qiáng)度達(dá)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(kuò)散劑，則得到的是高強(qiáng)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(shí)際情況進(jìn)行選擇。
（4）樁徑設(shè)計(jì)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(guò)硬，則最終的防滲效果就能達(dá)到預(yù)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以看出，樁體直徑會(huì)受到地層密實(shí)度、噴射流結(jié)構(gòu)的影響，因此需要對(duì)樁徑實(shí)現(xiàn)優(yōu)化選擇，符合相應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。
5、結(jié)束語(yǔ)：
國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展離不開(kāi)水利工程，尤其是在水環(huán)境不斷惡化的背景下，加強(qiáng)水利工程建設(shè)對(duì)保護(hù)水資源也有積極作用。但是，滲漏問(wèn)題對(duì)水利工程的負(fù)面影響非常嚴(yán)重，需要憑借相關(guān)的防滲施工技術(shù)予以消除。
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