水利工程施工中堤坝防渗加固技术思考

水利工程施工中堤坝防渗加固技术思考

[摘要]水利工程周围水源较多,因此会增加堤坝的防渗概率。堤坝防渗加固施工决定了工程效益,造成堤坝渗漏的因素有很多,如结构变形、材料质量低、技术缺陷等,如果施工中存在缺陷,很可能产生堤坝渗漏。对于水利工程建设而言,必须加强堤坝防渗加固技术研究和分析,保证堤坝工程施工质量,延长水利工程使用寿命。基于此,首先提出水利工程堤坝常见险情,分析这些险情产生的主要原因,探究堤坝防渗加固技术的应用,可为相关工程提供借鉴。

[关键词]水利工程;堤坝;防渗加固技术

1堤坝常见病害与防渗原则

1.1常见病害

在水利工程建设中,堤坝的作用不言而喻,也是水利工程的建设重点。堤坝工程具有工序多、难度大、工艺复杂等特性,任何施工环节出现质量问题都可能产生病害和险情。水利工程由于长期在水环境中运行,受河水冲刷、剥蚀的影响,会造成局部破坏,易产生剥离、坑槽、裂缝等情况,长期影响下就会增加渗透率,常见的还有堤坝险情、病害有裂缝、滑坡、表层剥落等。渗漏情况会直接降低堤坝结构的稳定性、安全性,水流不断冲刷会导致裂缝不断扩大,结构内部钢筋也会遭受腐蚀;堤坝渗漏也会影响运行效果,严重时产生坍塌情况。易产生堤坝渗漏的部位包括坝身、坝基。坝基渗漏主要是因为工艺不科学、结构强度低、不够牢固、稳定性差等问题;坝身由于结构材料紧密度不足、结构孔隙率大,增加了渗漏概率。

1.2防渗加固原则

堤坝防渗加固施工中必须根据堤坝施工现场的水文地质特性,采取科学有效的防渗加固技术,如防渗墙技术、灌浆防渗技术等,从而降低堤坝的浸润线,通过堤坝进行适当压重,全面提升水利工程整体的稳定性、可靠性。在堤坝滑坡险情处理中,要分析堤坝产生滑坡的具体原因,针对性采取解决措施,保证施工方案的可靠性,提升堤坝整体结构防渗性能。如今,市场上土工合成材料种类繁多,也让堤坝防渗加固有了更多的选择,如土工膜防渗材料、加筋材料等,这些材料均可起到防渗加固的作用,并且可以和灌浆技术组合应用进行综合防渗处理。堤坝防渗加固中,上游施工要贯彻“堵、截、铺”原则,下游施工要贯彻“排、减、导”原则,采用合适的防渗加固技术处理,从而降低堤坝渗漏产生率。除上述方法,还可采用导流反滤、排水沟、减压井等措施,减少堤坝的水流压力,保证堤坝结构整体的稳定性、安全性。

2造成堤坝渗漏的原因

2.1工艺问题

堤坝建设中,要先设计方案,并按照设计方案施工,工程设计要严格按勘查数据、业主要求进行,还要考虑水利工程所处运行环境的影响因素,防患于未然。影响堤坝稳定性的因素很多,如计算设计不精、设计方案不合理、管理不完善等。堤坝基础夯实中,如压实度不足、碾压不到位,会造成堤坝不均匀沉降,影响堤坝的整体质量。考虑到堤坝施工在水环境中进行,填料压实的周边环境不得低于10℃,避免产生冻土。同时,填料掺杂率较高也会影响施工质量,主要原因是增加了坝体缝隙产生率。接头处理、分段施工中没有严格按照设计标准进行施工,导致防水层分层、结构层分层,渗漏概率大幅增加。

2.2结构问题

堤坝底部需要长时间在水下,而水下、水上工程主体的温湿度存在差异,导致局部应力过于集中,增加了堤坝结构变形率。这种变形率是常年累积的,达到一定程度之后内部结构平衡被破坏,从而产生渗漏,严重的会造成崩塌。通过堤坝变形渗漏案例分析可知,坝基是最常见的变形部位,由于受到水流冲刷影响,荷载较为集中,再加上排水孔堵塞等,坝基可能会下滑、塌陷。在防渗加固中,必须重点考虑坝基变形控制,做好堤坝整体日常维护工作,使用传感器检测堤坝的微量变形。

2.3材料问题

水利工程施工材料必须满足行业质量标准,很多堤坝工程基础部位为岩石结构,但岩石在水流冲刷作用下,岩石颗粒会逐渐被侵蚀、剥落,破坏内部结构。堤坝施工材料中含有砂石,长期受到水流影响其结构自身抗剪度也会降低,特别是水流较强的情况下,冲刷速率会进一步提升,加上结构自身重量,容易出现下滑甚至是坝体崩塌。

3水利工程施工中堤坝防渗加固技术

3.1灌浆防渗技术

3.1.1劈裂式灌浆技术

坝身部位出现渗漏问题可采用劈裂式灌浆技术,通过裂缝渗漏的形式,让泥浆在结构裂缝中凝固,起到防护作用。在正式施工前,需调查堤坝曲直度,之后进行钻孔施工,主要分为直线钻孔、梅花形钻孔。大部分工程都是采用直线钻孔方案,沿着纵向轴线在坝顶部位钻孔,钻孔与堤外肩保持1.5m间距、与孔洞保持3m间距,根据堤坝高度确定钻孔深度。灌浆要由上到下进行,避免一次性灌注量过多,以少量多次为主。灌浆施工前要提高泥浆稠度,注浆压力逐渐提升,控制泥浆用量,时刻关注是否出现冒浆、鼓包、串浆等问题,出现问题应及时解决,保证灌浆质量。劈裂式灌浆施工可在堤坝轴线部位形成防水帷幕,从而提升堤坝坝身的整体防渗性能。

3.1.2高压注浆技术

坝基部位渗漏可以采用高压注浆技术,也可填充溶洞、蚁穴。高压注浆技术是指借助高压注浆机械将砂浆压入到结构中,起到结构填充作用,减少渗漏缝隙。施工机械为大型钻孔机,在堤坝顶部钻孔,钻孔间距为2m。为避免钻孔压力过大破坏结构,要将钻孔压力控制在0.15MPa左右。套管深入到砾石层,为减少堤坝受潮概率,向砂砾层中压入一定量砂浆,一边注浆一边提升,直到提升到土层中,使用黄泥浆液封堵孔洞。

3.1.3灌浆加固

灌浆加固主要是强化堤坝整体的抗渗性、承载性。在防渗加固施工中,要先确定产生渗漏的具体部位,将渗漏周围进行凿孔,形成一个倾斜孔槽,将孔槽中的杂质清理干净。在孔槽内插入注浆管,灌注浆液,直到孔槽内浆液不产生气泡均匀溢出为止。在灌浆材料选择上,以高强度等级水泥为主,并掺入一定量的防水材料,更好地封堵缝隙,提升抗渗性能。

3.2土工膜防渗

随着我国工业生产技术不断发展,当今土工膜材料的生产成本不断降低、产能不断提升,土工膜使用率也有所提升。常见土工膜包括聚乙烯土工膜、乙烯土工膜等,还有新型乙烯乙酸改性沥青土工膜,这种复合型土工膜可在防渗施工要求较高的工程中使用,但造价相对较高。复合土工膜作为一种不破坏结构本体的防渗技术,可有效提升堤坝的防水性,并且具有延展性好、重量轻、施工便捷、防渗性能优良等特点。在复合土工膜使用中,要结合具体的施工标准和渗漏严重程度,科学选择土工膜种类。

3.3防渗墙施工技术

防渗墙主要起水流隔离作用,是一个独立的防水功能,不会作用于堤坝本身。防渗墙作为一种连续墙体结构,防渗性强、结构可靠,并且多年发展中造价也逐渐降低,工艺更加成熟。防渗墙施工前要进行钻孔、清孔,在前期工作完成后即可灌浆。孔内杂质可用抽桶法,将孔内杂质、余浆清除干净,1h之后观察孔内的换浆情况。孔内淤泥或泥浆厚度在10cm以内、含砂量在5%以内表示合格。成槽施工中,每个槽保持4m间距,严格控制槽孔偏差,允许偏差为±30mm。使用钻抓法施工,空斜率工期不得超过总工期的4%,槽壁四面要保持水平、垂直,不得出现“小墙体”“梅花孔”情况。墙体连接施工中,主要施工方法包括接头管连接、钻凿法施工。在孔位中心连接钻凿接头套接,钻凿深度要小于墙体厚度的1/3。二期槽清孔换浆完成后,要清除接头槽壁上附着的泥浆,使用钢丝刷等工具清除表面泥浆皮。墙体连接部位不得产生淤泥、石屑等杂质,连接部位不得产生孔洞、裂缝,避免连接部位渗漏。防渗墙连接当中,可使用2个双管高压喷旋桩,提高墙体的防渗性。在完成施工后进行质量检查,采用钻芯取样法,检测到试样防渗系数、抗压系数,确保防渗墙满足堤坝防渗加固使用要求。

4加强堤坝防渗加固技术有效性的措施

4.1对堤坝加固方案进一步优化

无论采用何种防渗加固技术,都要针对工程实际情况优化防渗加固方案,完善的施工方案可更好地指导施工。在堤坝防渗加固中,如决定采用灌浆法进行堤坝防渗加固技术,要结合堤坝渗漏、破损实际情况做好施工准备工作,这样不仅能提升防渗加固效果,还可更好地应对突发事件。做好灌浆施工方案计划,提前制订砂浆配置方案、工艺施工流程,从凿孔、清理、灌浆到修复一气呵成。再者,我国近些年大力倡导绿色环保施工工艺,不仅要保障防渗加固施工质量,还要确保工程的环保效益。在落实施工方案时,要提前成立技术小组,灵活调度施工小组、监理人员、执行人员,各参建单位总结经验、创新方法,保证施工方案的有效性,为全面提升工程防渗加固质量奠定坚实的基础。

4.2清除滑坡治理崩岸

为保证堤坝防渗加固施工质量,必须做好水利工程周边自然灾害防治工作,特别是滑坡和崩岸问题,治理好自然灾害可更好地防护堤坝。堤坝滑坡主要是因为内部结构渗漏、流水冲刷、荷载过高等因素造成的。如果堤坝存在滑坡隐患,要全面加强防渗排水工作,及时加固堤坝,削坡减载、固脚压重。贯彻“前截后导”原则,减少滑坡问题导致的经济损耗,降低人员伤亡率。在施工中要重点清除主要滑坡体,清除危险区域圆弧圆心上方土体后再进行填筑工作。在防渗加固中要确保结构稳定性,适当增加滑坡重力阻力,有助于保持坝坡体整体稳固性。滑坡治理中,还要做好崩岸防渗治理工作,由于在重力作用下,岸坡内部应力较为集中,内部应力失衡就会出现坝岸边土石崩落,常见的有阶梯崩塌、弧形坐崩、条形倒崩等形式,崩岸会导致河床位移,造成堤坝结构变形。针对此类问题可采用抛石护坡形式,在抛石和堤基之间使用土工织物,减少桩体沉降量,还可采用沉排、木桩、钢板桩等形式治理。

5结束语

水利工程建设可以促进社会经济发展、为人们提供服务,这就需要充分发挥水利工程的综合效益,保证堤坝的防渗性、耐久性、使用寿命,避免产生病害等问题。因此,须掌握堤坝的主要病害及其产生原因,并科学选择防渗加固技术,以综合防渗施工方案为主,整体提升堤坝的防渗性能,保持堤坝长期平稳运行。

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作者:卜祥禹 马建强 单位:潍坊鲁鸢水务有限公司