水利工程中堤坝防渗施工技术
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作者: 郑国强
摘要：造成堤坝渗漏的原因有很多种，如何找出堤坝渗漏的真实原因，选择合适的防渗施工技术一直是施工单位急待解决的重要问题，施工单位必须根据相应的地理环境和不同的坝体机构选择合适的施工技术进行防渗处理。本文首先阐述了我国的堤坝现状，然后论述了现有堤坝防渗技术的原理、优缺点和适用性。
关键词：堤坝防渗 灌浆施工 灌浆设计
我国现有的水利工程中大部分都已经修建了很多年，其中有很大一部分年久失修，存在着很大的安全隐患。诸多安全隐患中又以渗漏为主要问题，对这些大坝进行防渗施工已经迫在眉睫。根据大坝所处的具体环境不同，大坝自身特点的不同，所采用的防渗技术又不一样。在各种防渗技术当中，劈裂灌浆施工技术运用最为广泛，在大坝防渗漏处理和工程加固处理中具有明显的技术优势与经济效益。
1 我国堤坝目前现状
我国水资源丰富，水库数量全世界排第一，其中大、中、小水库加起来有9万余座之多，水岸堤防共计27万余千米，这些水利工程在经济建设和抗洪抗旱方面起到了非常大的作用。随着时间的流逝，很多水坝年久失修，存在着一定的安全隐患，既不能为经济建设做出应有的贡献，也无法保证广大人民的生命财产安全，偶尔还有决堤溃坝事故的发生，因此，大坝安全备受关注。对已发生的大坝事故进行分析，事故发生原因大致可以归结为以下几类：渗漏管破损导致渗漏约占31.7％，坝体裂缝导致渗漏约占25.3％，运行年份长且年久失修导致事故发生的约占14.2％，由于大坝护坡坍塌导致事故发生的约占6.5％，其他原因导致事故发生约占11.4％。从以上分析中我们可以得出的结论是，我们需要对问题大坝进行加固防渗或工程修改。这就需要研究一种工艺简单，造价低廉，效率高的防渗技术来处理这些问题大坝。在现有的各种防渗技术当中，劈裂灌浆防渗加固技术运用最为广泛，比较符合现实的需要，具有多、快、好、省的特点，是最适用且效率最高的技术之一。
2 劈裂灌浆与解决同类问题其它技术的优势
2.1 劈裂灌浆技术的施工工艺
劈裂灌浆技术方案最主要的特点是造价低、施工快。劈裂灌浆的主要施工工艺是：施工过程中沿坝轴线布孔，由于坝体小主应力大体上沿坝轴线分布，施工过程中利用灌浆压力沿坝轴线将坝体劈裂，然后灌入泥浆构造浆体防渗帷幕，在构造帷幕的同时还消除了坝体中原本存在的裂缝和洞穴等坝体隐患，也就是说在防渗的同时还达到了加固的目的，这种施工工艺即简便易行又经济合理。
灌浆材料采取就近原则，这样就可以有效降低工程成本，同时还减少了对坝体周围环境的污染问题。劈裂灌浆技术另一个优点就是在构造新施工技术的同时不需要释放原有的坝体应力，这一优点使得劈裂灌浆技术有很广的适用范围。这一特点是劈裂灌浆技术与其他技术的区别所在，其它防渗技术大多数采用的是制作新的防渗体这一方法，而不是对原有的坝体进行恢复，这种做法首先造成一种浪费，然后新做的防渗体的断面无法与原有的防渗体进行调节，防渗效果不佳。综上所述，在对各种防渗技术进行对比以后可以发现，劈裂灌浆技术无论是在施工工艺、工程造价还是在防渗效果方面都要优于其它方法，值得大力推广。
2.2 我国劈裂灌浆技术的发展
在我国，目前劈裂灌浆技术的主要作用对象为低坝，80年代通过大量的实践证明了压力劈裂坝体灌浆的可行性，同时在实践过程中劈裂灌浆工艺合理、机理明确、灌浆质量好、施工速度快，经济效益好等优点被逐步证明。劈裂灌浆被大力推广并得到进一步的研究，取得了丰富的研究成果。劈裂灌浆技术发展到现在已经相当的成熟，该技术现在主要的作用对象为均质坝和心墙坝，而且对坝体质量交叉，坝体存在裂缝或空隙、下游坡漏水，甚至存在渗透变形的坝体也同样适用。单劈裂灌浆并不是适用于所有的情况，以下几种情况就不适用：一是粗砂及卵砾石坝基，二是坝体存在滑坡裂缝，三是斜墙坝和面板堆石坝。这些坝体都不适用于劈裂灌浆技术。
3 灌浆设计
本文这一部分以水库围坝为例详细介绍灌浆设计，对于水库围坝而言，解决坝体与坝基接触面的渗漏是灌浆防渗加固的重点，主要目的是防止坝体和坝基的渗透破坏。灌浆的同时还对围坝坝体进行了加固，相当于间接增加了水库的蓄水能力。
3.1 灌浆孔布置
根据围坝的实际情况，布设两排孔平行坝于轴线。主排孔与前坝肩相距2米，钻孔深度8米，深入坝基的深度为3米，这种结构的主要目的是为了满足坝体和坝基的防渗要求，构造浆体防渗帷幕。主排孔与副排孔相距3米，钻孔深4米，这样就能使得坝体产生湿陷固结，达到改善和调整坝休内部应力状态的目的。主排孔和副排孔间距均设计为4米，然后在施工过程中将主排孔最终孔距加密到2米。
3.2 装液材料和灌装质量
保证灌浆质量最重要条件就是必须选用合适的浆液。对浆液的一般要求主要有：稳定性高、可灌性好、析水固结快，最终形成的浆体具有防渗性能强的特点。在很多工程施工中，结合坝体特点为便于就地取材会将灌浆土料选择为粉质壤土。对灌浆的质量要求主要把握好以下几个方面：①主排孔形成竖直连续的浆体防渗帷幕；②有效防渗帷幕厚度15cm以上；③浆体的干容重1.609/cm3；④浆体的渗透系数1×10-6cm/s。劈裂灌浆的过程是先压密后劈裂，土体和浆液的作用过程可分为三个步骤：第一:初始鼓泡压密，第二：劈裂流动，最后是被动土压力阶段。
4 灌浆施工
在灌浆的时候所采用的原则是先两边后中间的原则，内外坡的两排孔最先灌浆，这两排孔完工三到五天后，水分会逐渐渗透，应力会得到调整，此时再进行中间一排孔的成孔和灌浆。
第一、随着成孔和灌浆的逐步增加，在灌浆过程中应采用间隔成孔和灌浆的方法，如果采用一次性成孔有可能产生穿孔现象。
第二、灌浆施工过程中，采用钻孔一次钻孔到位、自下而上分段、孔内纯压式拔管灌浆工艺，孔内灌浆分段的长度一般为二到三厘米，一个孔分为两段灌浆，先对孔的下段(孔深二到三米)进行纯压式灌浆，待达到灌浆结束标准后，再拔管对上段进行纯压式灌浆。
第三、灌浆材料：灌浆材料是指为了达到防止渗漏增加承载能力、及提高构筑物整体性能等效果，在高压作用下注入岩石、地层或构筑物的孔洞、缝隙里的流体材料。在施工中一般采用黏土和水泥的混合材料进行灌浆，黏土和水泥的配比为9:1；这样配比的灌浆既有粘土浆的浆液稳定性好的优点，也有水泥浆的结石强度高的优点，这里一定要注意比例问题，水泥的比例并不是越高越好，为了达到工程实际效果黏土和水泥的比例必须要严格控制，灌浆材料以就近原则为宜，土料以粉质黏土或重粉质壤土为最佳，根据相关规范要求做相关试验检测土料场土样作， 检测土料的有机质含量、颗粒组成、容质量、碱性物质含量、塑性指数、液限等是否满足施工的具体要求。
堤坝劈裂灌浆施工专业性强、施工要求高。单凭一个好的灌浆设计是无法达到好的灌浆质量的，还需要高质量高经验的施工队伍的施工配合。施工队伍必须具有对灌浆施工过程进行全面监测的能力和手段，在整个灌浆的过程中，对灌浆工程进行全面监测，发现异常及时向建设和设计单位反映情况，并能及时地采取正确的处理措施，使隐患消灭在萌芽之中。
参考文献：
[1]李国学，刘世鹏.辽宁省中型土石坝的病险与除险对策[J].东北水利水电，2010，(61).
[2]冯耀奇，孙秀喜，李泉然.土石坝渗流及防渗技术措施研究[J].地下水，2009，(21).
[3]刘裕鸿，刘群.上饶市大中型水库土石坝坝下涵管渗漏原因分析及处理方法[J].水利与建筑工程学报，2010，(31).
[4]邹振宇.广东省大中型水库土石坝工程渗漏问题及处理[J].广东水利水电，2011，(5).
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