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摘要:堤坝是水利工程重要的部分,其对水利工程功能的发挥具有着直接的影响,而在水利工程长期的使用中,其堤坝病险情况也逐渐显露出来,渗漏现象是堤坝病险中比较常见的类型,为了避免或者减少这种情况的出现,就需要根据堤坝病险情况合理选择堤坝防渗加固技术,来保证水利工程堤坝具有长期稳定的性能,这也是现阶段水利工程施工中需要关注的重点。
关键词:水利工程;堤坝加固技术
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 水利工程堤坝防渗加固施工关键技术
3.1 渗漏涌水处理技术
3.1.1 导管注浆
如果堤坝只是局部出现渗漏问题,最好选择导管注浆法,这种方法相对来讲能够发挥出更好的效果,在很多水利工程的坝基与坝肩渗漏处理上也是最常见的。通常,技术人员需在预定位置上适当布设高聚物注浆材料,以达成使其膨胀的目的,进一步确保土体空隙与接触缝隙填充的有效性。经实践证明,这种方法能增强土体的密实度,全面提高防渗体系的坚固性与稳定性,更有利于水利工程在完工后的顺利运行。
3.1.2 膜袋注浆与封堵管涌
膜袋注浆与封堵管涌技术简单来讲,即为在充分发挥膜袋膨胀作用的基础上,快速展开对涌水的封堵工作,此时,技术人员也应注意适量使用注浆材料使袋内膨胀,再将管涌入口有效填充。实践证明,通过对膜袋注浆法的合理运用,能快速、高效地实现封堵目的,进一步增强水利工程堤坝的防渗性[3]。
3.2 防渗墙技术
3.2.1 高压喷射法
防渗墙建设也是水利工程堤坝防渗加固的重中之重,但目前高压喷射法只能依托于高压喷浆机械设备使用,其主要是通过高压喷嘴喷射水泥浆,并通过对高压冲击力的利用来扰动堤坝基部覆盖物;水泥浆会在喷射的过程中向堤坝根基灌入,在与砂砾、土一同搅拌的情况下,会逐渐凝结进而以堤坝根基为基点形成一道向上的防渗墙,为水利工程堤坝起到防渗漏的作用。在水利工程堤坝防渗施工实践中,其凭借着自身对施工技术要求与成本造价都相对较低以及防渗漏效果好的优势,得到了愈发广泛的应用。
3.2.2 水泥搅拌桩法
水泥搅拌桩法的原理并不复杂,即充分利用水泥在搅拌过程中的化学反应,也就是在凝结时坚硬度逐渐提升这一特性,在将水泥与土混合之后,坚固性极强的堤坝防渗墙就会形成,此项技术在土质以及填充砂砾的地基中更常用,能够在最大程度上促进防渗墙防渗效果的提升。除此之外,此技术在地基基础质量改善方面的作用也十分显著,能更好地满足对防渗墙整体性能的要求[4]。
混凝土防渗心墙造价较低,且防渗效果较好,其渗透系数随着时间的增长而降低,2年后一般可降低到28d渗透系数的1/100~1/10,如控制好施工质量,建成后可彻底解决坝身渗漏问题。施工工艺和施工设备均比较简单,且库水位骤降时心墙下游面不会产生顶托作用。
3.3 灌浆技术
3.3.1 劈裂式帷幕灌浆技术
劈裂式帷幕灌浆技术最大的优势就在于,其更适合应用于堤身加固与渗漏问题的防治上,其能促进堤坝质量与坚固度的大幅提升,从而将堤坝渗漏问题出现的概率降到最低。在实际进行防渗施工的过程中,由于坝体自身曲直程度存在一定差异,所以,钻机采用的形式也必然有所不同。
3.3.2 灌浆加固技术
灌浆加固技术常见的水利工程堤坝类型为浆砌石重力坝,其主要是针对坝上油面灌浆进行加固,在避免裂缝或漏洞持续增大的同时,稳固坝体并增强其防渗性能,最终达成提高堤坝整体承载力的目的。反之,若是坝体的稳固性较差,如水利工作下游位置不牢固等,则极易造成水平孔与斜孔等现象,这种情况下灌溉期间漏水管道与坝体空间堵塞的问题也难以规避,对水利工程的影响十分恶劣。在实践中若出现上述问题,技术人员可采取反向灌注法,其在坝面抗冲刷力提高方面效果显著。
3.4 水平防渗加固技术的应用
在水平防渗加固技术中,有必要根据大坝的具体情况选择合适的加固形式。常见的加固方法包括:首先,对于大坝大面积渗漏的加固施工而言,其对防渗技术的应用要求是比较高的,所以施工人员应在测量水量后,先结合工程具体情况展开全面分析,再根据结论确定防渗技术应用的重点。其次,基于全坝分析,为具有结构问题的某些大坝选择渗透压力渗透平台技术。虽然建筑效果好,加固效果明显,但会增加建筑量和施工难度。最后,必须控制大坝渗漏率的大坝可以选择水侧拦截技术,以保证防渗加固的连续性,提高大坝的稳定性,进而发挥该技术的实际应用价值。
4 结束语
在我国的水利工程建设中, 渗漏问题是一个给施工者造成长期困扰的难题。我国人口众多, 居住地分散, 且覆盖面广, 因此, 我国水利工程的总基数大, 每年因为堤坝渗漏问题造成经济损失巨大。而且, 我国水利工程建设在处理相关问题上, 技术显得落后。堤坝渗漏现象极大程度上制约了我国水利工程的发展, 堤坝一旦发生渗漏问题, 会对附近生活居民的生命财产安全带来极大的威胁, 因此, 水利工程中堤坝防漏加固技术的提升亟待解决。
参考文献
[1]李奕赞.灌浆技术在农业水利工程堤坝防渗施工中的应用研究[J].时代农机, 2016, 43 (3) :173~174.