水利工程防渗施工分析
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摘要：本文作者介绍了我国的堤坝现状，并且对现有堤坝防渗技术的原理、优缺点和适用性等进行了论述。
中图分类号：F416.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
堤坝防渗是水利工程建设中的重要内容，是水利工程安全运行的重要保证。我国现有的水利工程很大部分存在着渗漏隐患，因此迫切需要防渗漏的施工技术。劈裂灌浆技术是水利工程堤坝防渗施工一种方法，具有施工工艺简单，防渗效果好、造价成本低、效率高、经济效益高等优势，因此成为堤坝防渗的重要施工手段。文章通过介绍劈裂灌浆的施工的注意事项，为水利工程防渗工作提供借鉴。
1 我国堤坝目前现状
由于我国具有比较丰富的水资源，有各种各样的水利工程，包括各类的水库、水岸堤防等，而且水利工程的数量比较多。这些水利工程的存在，使得自然界的地表水和地下水能够得到有效的控制和调配，为我国的经济建设作出巨大的贡献。然而，那些早期修建的水利工程由于受多种因素的影响，例如当时的修建技术不成熟，没有做好维护保养工作等，很多已年久失修，显露出巨大的安全隐患，严重威胁着群众的生命及财产安全。此外，多种安全问题的存在使其在经济建设中的贡献大打折扣。通过分析先前的水利工程中的大坝事故原因，可以大致把堤坝事故分为5类：
1.1 渗漏管破损引起的大坝渗漏，这是最常见的事故原因，发生次数约占总事故次数的31.7%；
1.2 坝体出现裂缝引起的渗漏，这也是比较常见的事故原因，约占总次数的25.3%；
1.3 投入使用年限较长，维护保养工作不到位引起的渗漏，约占总次数的14.2%；
1.4 大坝护坡坍塌引起的渗漏，约占总次数的6.5%；
1.5 其他原因，约占事故总次数的23.3%。这些数量众多的问题堤坝急需做防渗和加固处理，而且防渗技术要经济可行，施工工艺简单，有较高的效率。劈裂灌浆技术是一种有技术优势的堤坝防渗技术，目前在堤坝防渗施工中的应用比较广泛。
2 与其他堤坝防渗技术相比劈裂灌浆的优势介绍
2.1 劈裂灌浆技术的施工工艺
劈裂灌浆技术有较高的经济效益，成本小，施工迅速，施工周期短。在进行劈裂灌浆施工的时候，首先顺着大坝的轴线布孔，在灌浆压力的作用下坝体被劈裂，灌浆后就在坝体内形成了防渗帷幕。此种施工方法还同时消除了坝体内的裂缝和洞穴等安全隐患，对堤坝的坝体起到了保护和维护的作用。
在劈裂灌浆施工时，采用就近取材的方法来获取灌浆材料，不但能有效降低工程施工的成本，降低运输的困难并减少运输的费用，还能够有效减少施工难度并且有效减少环境污染。劈裂灌浆施工技术还有一种优势就是施工过程中不需要消除原有的坝体应力，由于不需要制作全新的防渗体，只是在原有的坝体基础上恢复或者构造新的防渗体，不但施工起来简单容易，工程量大大减小，而且可以极大地节约施工成本。综上，简单的施工工艺、较高的经济效益、优良的防渗效果决定了这种技术有更广泛的适用范围。
2.2 我国劈裂灌浆技术的发展
堤坝是我国劈裂灌浆施工技术的主要施工对象。上世纪八十年代，经过大量的实践，劈裂坝体施工技术的可行性得到验证，其施工工艺的科学性、优良的灌浆效果、较低的施工成本、施工的高效率逐渐在实践中得到验证。目前，劈裂灌浆技术在不断的实践中得到较快的发展，技术不断完善成熟，并取得了众多的研究成果。心墙土坝与均质土坝是劈裂灌浆技术的主要施工对象。不管是渗透性较好的砂层，还是渗透性差的粘性土层都可以用此种技术进行施工。对那些有裂缝、洞穴甚至是由于渗透已经变形的坝体也可以采用劈裂灌浆技术进行施工。尽管劈裂灌浆技术有诸多的技术优势，但是也要科学地运用，有些坝体是不能采用这种施工技术的，例如：坝基材料为卵砾石和粗砂的坝体不能采用劈裂灌浆技术；坝体存在滑坡裂缝的不能采用劈裂灌浆技术；面板堆石坝和斜墙坝不能采用劈裂灌浆技术。
3 以水库围坝为例的灌浆设计
3.1 灌浆孔布置
依据水库围坝的具体特点，当坝体质量普遍较差，坝体有裂缝、塌陷，浸润线出逸点过高，坝后出现大面积散浸时采用劈裂灌浆。施工时在围坝的轴线布设两排平行于围坝轴线的孔。灌浆孔的排数根据坝体隐患的范围和程度确定，灌浆孔的孔距，孔深大于20m时用5m～10m，孔深小于20m时采用3m～5m，灌浆孔深度超过隐患深度不小于2m。劈裂灌浆按河槽段、坎肩前、弯曲段等分别进行施工。坝肩与主排孔的间距为2m，钻孔深度为8m，深入坝基的深度为3m。灌浆之后形成浆体防渗帷幕。主排孔和副排孔之间的间距为3m，副排孔处如无隐患，其孔深为主排孔深度的1/3，即钻孔深度为4m，目的就是为了使坝体形成湿陷固结，以便改善坝体的应力状态。主排孔在施工的最后要把孔距加密到2m。
3.2 浆液材料和灌装质量
灌浆的浆液质量决定了劈裂灌浆施工工程的质量，因此要选用适合施工工程特点的浆液。一般来说，浆液需要具有良好的可灌性，有比较高的稳定性，析水固结时间不能太长，最重要的是施工最后阶段形成的浆体的防渗性能必须达到设计的标准，有优良的性能。在诸多的灌浆施工中，灌浆材料一般就地取材，通常是选用粉质壤土。为了保证劈裂灌浆的质量，需要注意以下几点：首先，浆体防渗帷幕要通过主排孔构成，并且保证竖直连续。其次，浆体防渗帷幕按坝体土质、碾压质量、坝高综合确定，要保证5cm～20cm厚度，固结后泥墙
的干密度为1.4g/cm3～1.6g/cm3。最后，浆体的渗透系数为数1×10-6cm／s。在进行劈裂灌浆施工时，应该先在坝体压密，然后再进行劈裂的施工。
4 灌浆施工的注意事项
灌浆施工的顺序一般采取从坝体两边向中间的顺序，即首先从内外坡的两排孔开始进行灌浆，需要注意的是当这些孔的灌浆工作完成72～120小时之后，孔周围的水分得到充分的渗透，应力也会逐渐调整。最后再对坝体中间进行钻孔，并进行灌浆工作。具体的注意事项如下：
4.1 随着施工的进行，坝体上的孔和灌浆会越来越多，这种情况下应当采取间隔钻孔并灌浆的形式。否则可能由于孔的间隔太小而导致穿孔情况发生。其次，在进行灌浆的施工时，应当保证钻孔一次到位，从上到下进行分段、孔内纯压式拔管的灌浆方式。需要注意的是要保证2cm～3cm的孔内灌浆分段长度。纯压式灌浆的顺序是先下后上，下段的灌浆达到设计标准后进行拔管，再对上段进行灌浆。灌浆时采用“少灌多复”的方法进行。
4.2 对灌浆材料也有特定的要求。通过高压把灌浆材料注入坝体的孔洞中。灌浆材料的作用就是防止渗漏，加固坝体。所以灌浆材料也需要满足特定要求。通常情况下灌浆材料选用水泥和泥土的混合体，其中水泥含量占总质量的15%。实践证明采用这种比例的混合材料浆体有较好的浆液稳定性和较高的结石强度。并非水泥的比例越大浆液的质量就越好，采用此种比例刚好能够满足劈裂灌浆施工的具体要求，达到预期的工程质量效果。这样还能够节约造价成本，减少运输费用及运输困难，有较高的经济效益。此外灌浆材料一般是就近取材，最好的土料是重粉质壤土或者黏土。施工前要根据有关的操作标准对土料的成分做鉴定，看土料是否符合灌浆的要求。
4.3 劈裂灌浆的施工技术虽然有简单的施工工艺，但其有较高的专业性。这就需要专门的施工队伍来实施。施工人员需要有过硬的劈裂灌浆技术素质。不仅要掌握施工工艺的每个流程的操作标准，还要有对整个工程进行检测的能力。能够及时发现施工过程中出现的问题，及时采取相应的处理措施，保证整个施工高质量地顺利完成。
5 结论
为了开发利用水资源和消除水害，我国已经建立了众多的水利工程，然而这些水利工程很多都已经投入使用了很长时间，有些因为维护保养工作不到位，出现了一系列的安全隐患，其中堤坝渗漏是这些安全问题中的主要问题。因此，堤坝防渗施工对于水利工程的安全运行有重要的作用。处在不同地理位置的堤坝会有不同的特点，就要采取不同的防渗技术。目前，常用的技术是劈裂灌浆的防渗技术。采用此种方法在对大坝进行防渗和加固中有比较好的效果，并且能够获得比较好的经济效益。
参考文献：
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