水利工程土石坝防渗施工技术研究

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摘要：在水利工程建设过程中，土石坝是常见的坝型，对于水库工程发挥着至关重要的作用，防渗施工技术对于工程整体建设的质量与水平起到了决定性作用，尤其与工程使用年限直接相关。在此情况下，相关单位应该立足于土石坝施工的防渗技术要求，加强相关管理工作，不断创新与完善施工工艺，进而为水利工程建设效果提供充分保障。介绍了土石坝渗透变形的主要形式，并对各项土石坝防渗施工技术进行了详细分析。

关键词：水利工程；土石坝；防渗施工技术

1概述

对于水利工程项目而言，土石坝是在利用当地土石原料的基础上，对其做进一步的抛填与碾压堆筑等处理而成的。其优势主要体现在：结构简单、原料可就近获取、施工简便、造价低廉，对于施工建设区域的水文与地质条件等要求较低。而土石坝也有一个较大的缺陷，就是比较容易产生渗漏，一旦发生渗漏现象，如果不及时采取合理有效的处理措施，则会对人们的生命财产安全构成严重威胁。

2土石坝渗透变形的成因

2.1坝基的不透水层与截水槽未连通，地基的稳定性得不到有效保障，在坝基出现渗流现象以后，不加以处理就会导致坝基变形甚至溃坝。2.2没有正确认识所选取土石材料的力学性能，在土石坝建设过程中，在对储存水源部分进行设计时，没有科学合理地设置好浸润线，从而影响到了下游坝的安全性与稳定性。2.3在涵洞的施工过程中，存在所用浆液不均匀、混凝土比例错误等问题，从而导致周围黏土的密实程度不足，使得土石坝出现涵洞，并发生渗透变形问题。2.4没有采取合理有效的基础防渗措施，对土石坝建设标准不够严格，造成基础漏水现象频发，进而导致土石发生严重变形。

3石坝渗透变形的形式

在我国很多地区，尤其是降水量比较丰富的南方，导致土石坝出现渗漏与变形原因可以归结为两个方面：机械作用与化学作用。在土石长期作用下，坝体中的一部分结构可能遭受破坏。因为土石坝的土质、土料质量、防渗漏与排除渗漏的方式以及水流基本条件等存在一定的差异性，土石坝渗流现象可总结为以下四种情况：3.1流土。在发生土石坝渗流现象时，泥土颗粒会出现一定程度的增大，被水流带走，同时，从坝体表层也会观察到隆起或者冲出现象。该情况主要发生在土石粒径均一的粘性土壤，或者是粘性较低的土体。在发生渗流现象时，通常还会伴随着严重的土体断裂、凸起与掉落等不良现象。3.2管涌。管涌现象通常发生在土石坝的下方地基、下游坝坡出现渗流迹象的表层等常见位置，非粘性土壤的微小土粒在土石块的渗透作用下，不断地从孔洞中涌出，在达到一定速度以后，就会被冲刷带走。而如果不加干预，在长时间作用下，坝体中的土壤颗粒会被大量冲走，从而在原来位置留下一个空洞，当空洞增加到一定限度以后，则会导致土石坝的内部结构出现不可控制的变化，从而导致土石坝在渗透作用下发生不可控的变形问题。3.3接触流土。对于土石坝而言，相邻土层之间的接触面也会存在渗入现象，通常是渗透系数较小的土层向渗透系数较大的土层进行渗透，上述接触性流动的土壤也会对土石坝造成严重损坏。3.4接触冲刷。在土石坝的使用过程中，对接触冲刷现象所造成的损坏程度进行分析，可以得出土石坝使用年限等信息。在坝体渗流经过地基而产生接触的位置，以及与建筑物等接触系数存在差异的土层接触的过程中，粒径较小的土石会被冲走。对于接触冲刷现象而言，土石坝渗透变形的形式较为单一，只有在部分特殊情况下，才有可能出现两种或者两种以上并存的情况，而根据实际情况之间的差异性，包括渗透坡降情况、位置、土料状况等，需要对其进行针对性研究，并制定出合理有效的预防与保护措施。

4土石坝防渗技术

4.1混凝土防渗墙。混凝土防渗墙需要用到专门的造孔机械设备，在操作过程中，需要不断地在松散、透水的地基上造孔，以泥浆固壁，在泥浆下向孔内灌注混凝土，从而得到一整道直立且连续的防渗墙，以充分发挥拦截坝体与坝基渗漏的重要作用。就目前而言，该项技术不断趋于成熟，在砂层、淤泥层等多个领域都取得了一定的成果。混凝土防渗墙主要应用于地形复杂的基础防渗，同时在土石坝的坝身防渗等工作中也可以起到一定的作用，具备工艺先进化水平高、施工效率高、成墙效果直观、适应范围广、防渗效果显著以及节省成本等显著优势，在实际的施工过程中，需要对接缝质量等细节问题引起足够的重视。混凝土防渗墙的布置如图1所示。4.2高压喷射灌浆防渗。高压喷射灌浆需要用到钻探机钻孔完成具体操作，首先需要按照设计要求将安装有特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置，然后使用高压泵喷射浆液破坏原有土体，实现土粒与浆液的充分混合并得到固结体，固结之间体交互连接即可得到连续性的防渗帷幕，主要发挥拦截渗漏的防渗作用。现阶段，该项技术广泛应用于众多防渗工程施工中，尤其在软基加固方面取得了一定的成果，而很少应用于全风化花岗岩地层方面的防渗工程。高压喷射灌浆防渗主要适用于以下土质：砂土、淤泥、软弱黏性土和粒径不超过5cm的砂卵石等，在灌浆过程中，其深度始终低于50m，具备施工效率高、防渗效果好、不受水位影响、安全性与可靠性高以及造价成本低廉等显著优势。4.3劈裂灌浆防渗。劈裂灌浆采取高压灌浆的处理方式，将浆液灌入土层以后，可以改变土层原本的性质，使土体发生剪切裂缝，浆液顺着所产生的裂缝，由强度低的地方向强度高的地方劈裂，顺利劈入的浆液固结形成防渗墙体，并与坝体紧密的连接在一起，起到有效的拦截渗漏的作用。劈裂灌浆防渗技术是一种新兴的土石坝防渗加固新技术，并逐渐得到推广与应用。该项技术主要适用于粉细砂与黏土层，对于这部分土体而言，颗粒浆材无法顺利顺入。该防渗施工技术的优点主要体现在原料易获取、施工简便、造价成本低廉以及防渗效果优良等方面。4.4帷幕灌浆防渗。帷幕灌浆需要在特定的压力条件下，将浆液压入坝身或者坝基内部，以填充各部分土体之间存在的大量空隙，在对原有土层的结构与组成进行改造的基础上，依靠胶结作用得到连续的防渗帷幕。就目前而言，帷幕灌浆已经成为水利工程对地基进行防渗处理的重要手段，为水工建筑物的安全性与可靠性提供了重要保障。该项施工技术主要应用于局部透水性较强的岩基防渗，可以取得良好的防渗效果，且施工操作相对简单，无需投入较大成本。4.5套井回填黏土防渗。在套井回填施工过程中，需要用到冲爪机进行造孔操作，将坝体渗漏的涂料取出以后，需要及时回填黏土，并将其夯实压平，得到具备防渗功能的黏土防渗墙。套井回填技术实现了对险堤险坝防渗处理，对于坝高较小的均质坝与宽心墙坝等相关类型而言，应用冲抓套井回填黏土防渗可以取得良好的防渗效果，具备施工设备要求低、施工便捷、材料来源广泛以及投资成本低等优点。4.6土工膜防渗。土工膜防渗需要用到链条开槽机完成开槽操作，并在垂直方向铺设土工膜防渗，通常情况下，所用原材料多为所料类，尤其是聚氯乙烯膜（PVC）与聚乙烯膜（PE）的应用最为广泛。在施工过程中，需要将开槽宽度控制在0.17~0.3m的范围内，且开槽深度不能超过12m。相较于黏土、混凝土、钢材等传统材料而言，土工膜是重要的大坝防渗构件，有着广阔的发展前景。该项防渗技术主要应用于砂性土地基，具备高度的经济性、可靠性、便捷性与防水性，且适应变形的能力较强。综上所述，随着科学技术的进步与发展，大量的新型技术、工艺与材料得到了广泛普及，土石坝防渗技术也处于不断的创新与完善的过程中。对于上述所提到各项防渗施工技术而言，其应用与发展都在一定程度上促进了水利工程所发挥效用的最大化，有利于水利建设领域的健康可持续发展。

参考文献

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作者:凌双云 单位:广东科能工程管理有限公司