水利工程中防渗处理技术研究

王春海

（富锦市水利勘测设计队，黑龙江 富锦 156100）

0 引言

近年来，我国水利工程得到了快速发展，对水利工程技术水平和工程质量也提出了更高的要求。我国大多数水利工程始建于20世纪50年代，受当时经济技术条件制约，挡水建筑物仅仅是土石坝，经过多年运行，许多水库都存在不同程度的渗漏问题。本文就水利工程中的防渗处理技术进行深入研究。

1 水利工程中的防渗技术

1.1 劈裂灌浆

劈裂灌浆是以土体水力劈裂原理，沿堤轴线布孔，利用堤身的最小主应力面和堤轴线方向一致的规律，在灌浆压力下，以适宜的浆液为能量载体，将堤身有控制地劈裂，在堤身上形成密实、竖直、连续、一定厚度的浆液防渗固结体，浆液能够充填密实与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患。该方法能够有效的处理堤身浸润线出溢点过高、有散浸现象、裂缝（其中不包括滑坡裂缝）、各种洞穴。劈裂灌浆防渗处理技术，多采用单排布孔。孔距6～10m。在弯曲堤段需要适当缩小孔距。灌浆孔口压力以产生沿堤线方向脉状扩散形成一连续的防渗体，但又不得产生有害的水平脉状扩散和变形为准，需要现场灌浆试验或施工前期确定。堤防灌浆口压力多在0.1～1.0MPa之间。堤身劈裂灌浆应“多次适量灌”，按工序灌浆，推迟坝面裂缝的出现和控制裂缝的开度在5cm之内，并在灌后能基本闭合。每孔灌浆次数应在6次以上，形成的脉状泥墙厚度应在4～18cm之间。考虑到堤身应力，劈裂灌浆应在坝体的枯水期进行，为了坝体安全，还应核算灌浆期堤坡的稳定性，对堤身变形、裂缝等数据进行合理观测。对于较宽的堤防，也应核算堤身应力分布，避免产生贯穿性横缝。

劈裂灌浆钻孔一般是一次成孔。在冲击钻进中一般采用两种方式，第一是取土钻头干钻钻进；第二是冲击锤头锥击钻进。在回转钻进中普遍采用泥浆循环钻进，特别是在一些中大型的水利工程施工中，应合理选用冲洗液循环钻进，一般不采用清水钻进，在冲洗液选择上应依据堤坝的土质条件、渗透程度来择优选用。钻孔孔径可小到Φ20mm，一般孔径在Φ70～Φ130mm之间。所有灌浆钻孔均需埋设孔口管，使顶部灌浆压力由孔口管承担，可施加较大的灌浆压力，促使浆液析水固结，有利于提高浆液的固结速率和浆体结石的密实度。

1.2 槽段式防渗墙

槽段式防渗墙可采用抓斗、冲击钻劈打、轮铣、射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分为薄墙，规格为20～60cm和厚墙，规格为60～120cm。受机械尺寸所限，抓斗、冲击钻劈打、轮铣等机具仅能形成厚墙，槽孔长度多依据地质条件、混凝土供应强度、施工工艺等确定，多在2～5m间。而射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具和改进的薄型抓斗（30～40cm）、轮铣(20～60cm)机具可以形成较薄的薄墙。各种机具都有其适用地层的问题，如卵砾石含量高且大的地层，多采用冲击钻造孔，抽桶出渣，甚至采用预爆破或定向聚能爆破作业处理。墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、土工膜、自凝灰浆。混凝土、塑性混凝土采用槽孔内下道管泥浆中浇筑成墙工艺。钢筋混凝土则在浇筑前置入钢筋笼。

1.3 高压喷射灌浆技术

高压喷射法就是用高压泥浆泵，通过安装在钻杆顶端置于孔底的特殊喷嘴，利用工程钻机钻孔至设计标准的深度后，向周围土体高压喷射固化浆液，一般使用水泥浆液，同时钻杆以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，强制性的让固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。

固结体的形状一般与喷射流的移动方向有着密切关联。一般分为三种：第一，旋转喷射；第二，定向喷射；第三，摆动喷射。旋转喷射桩主要用于加固地基；定向喷射固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定向喷射和摆动喷射通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等水利水电工程。

1.4 水泥土加固法

水泥土加固法是当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与黏土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提高。通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。

根据目前的水泥加固法施工工艺，搅拌桩可布置成三种方式，分别为柱状、壁状和块状，在堤防上用于地基加固，主要采用桩式，而用于防渗加固，应采用壁状式，壁状式是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式，组成水泥土挡墙，这种挡墙具有较高的抗渗性能，可以形成良好的隔水帷幕。

水泥土的无侧限抗压强度一般为300～400kPa，比天然软土大几十倍至百倍，但影响水泥土无侧限抗压强度的因素很多，如水泥掺入量、龄期、水泥标号、土样含水率和有机质含量以及外掺剂等等。为了降低工程造价，可以采用掺加粉煤灰的措施。掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般比不掺粉煤灰的高。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高10%，因此采用深层搅拌法加固软土时掺入粉煤灰，不仅可消耗工业废料，还可提高水泥土的强度。

1.5 排水固结法

排水固结法是软粘土地基在荷载作用下，土孔隙水慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形。同时，随着超静水压力逐渐消散，土的有效应力增大，地基土的强度逐步增长。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成的。排水系统可以在天然地基中设置竖向排水体，例如普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等，以及利用天然地层本身的透水性。加压系统有堆载法、真空法等。排水固结法主要可以解决粘土地基的沉降问题和稳定问题。

2 结束语

综上所述，在水利工程防渗技术中我们应综合采用隐患探测技术进行堤坝隐患探测，并结合钻孔进行验证，点、面结合，提高了堤防隐患勘察结果的准确性和可靠性。同时利用隐患探测技术对垂直防渗施工质量检测进行有效监督，确保水利工程的质量过关，保障人民生命财产安全。

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