防水堵漏技術在水利工程中的應用

李 強 王 萍

(1.新疆水利廳喀什水文水資源勘測局，新疆喀什 844000；2.喀什地區長河水利水電工程有限責任公司，新疆喀什，844000）

水利工程的防水技術具有要求高、難度大、更復雜等特點。水利工程發生滲水的形式多種多樣，其成因也各有不同，找出滲漏的原因才是解決水利工程滲漏的根本。

1 滲漏原因

1.1 結構滲水

結構滲水包括點滲水和大面積滲水。點滲水一般是由于結構局部孔洞造成，對結構危害不大，處理也較簡單。例如：水利工程中，主體工程與不同用處的管線相連，在混凝土的澆筑過程中，一旦管線的止水環部位焊接不嚴密，或者混凝土振搗不密實，往往會造成混凝土表面蜂窩麻面或孔洞，容易導致滲水；大面積滲水通常發生在結構的底板上，其主要原因主要有以下兩點。

第一，基面四周的降水基坑一般設置在墊層以下，很難達到降水的要求，不易即時排出積水，然而為保證施工進度，帶水施工在所難免。

第二，混凝土澆筑時，由于混凝土拌合不均或振搗不當等原因通常會造成混凝土強度達不到設計值，進而導致大面積滲水。

2.2 施工裂縫

施工縫隙包括施工縫和變形縫。當建筑物施工面積很大時，通常人為地將混凝土劃分為多個連續單元施工，這就致使結構中施工縫的存在，是滲水問題發生的常見部位。在處理施工縫時，需嚴格按照相關規范來施工，必須清除干凈縫面的雜物、浮塵等垃圾，并保證模板支撐牢固、連接可靠，無跑漿漏漿現象；變形縫造成滲水的主要原因包括：混凝土振搗不密實、止水帶固定不牢或偏離中心等，容易造成混凝土表面蜂窩麻面或出現孔洞。

3 防水堵漏施工技術

3.1 防滲墻施工工藝

防滲墻具有墻體厚度小、滲透系數低、柔性強、耐久性好及成本低等特點，從而在水利工程中應用很廣泛。根據防滲墻施工成墻工藝，其施工工藝大體可以分為：射水法成墻工藝、多頭攪拌深層水泥土成墻工藝、鋸槽成墻工藝等，下面就據各成墻工藝的施工原理和特點進行細述。

(1) 射水法成墻施工。射水法成墻施工所需設備有：澆筑機、鉆孔機和混凝土攪拌機，較適應于砂土、粘土及粒徑小于100mm 的砂礫層。其施工工序為：鉆孔機內的成型器從噴嘴中噴射出高速水流并通過上下反復運動切割并修整孔壁，進而形成具有保護作用的泥漿護壁，再通過正循環或反循環的將多余的土排出。槽孔形成以后，澆上混凝土薄壁防滲墻便形成了，射水法工藝的成墻厚度為0.22～0.45m，最大深度約30m左右。

(2) 多頭深層攪拌水泥土法。此法具有施工方便、成本低廉、清潔等優點，較適宜用在砂礫土、砂土、粘土和淤泥質土。其成樁原理是：將具有多個鉆頭的攪拌樁機的鉆桿鉆入土層，將水泥漿通過鉆桿注入并與土體一起攪拌，使土體和水泥漿凝結成水泥土樁，再通過樁與樁之間連接成整體性較好的水泥土防滲墻。目前，多頭深層水泥土發的最大成墻深度約22m，水泥土的滲透系數低于10cm/s，抗壓強度超過0.3MPa。

(3)鋸槽法。此法的主要設備是鋸槽機，其主要組成部件有：動力系統、行走底盤、傳動系統、支架、起重設施、排渣系統、加壓系統和電氣控制系統。

其工作原理：鋸槽機的刀桿在導孔中同時開槽及排土，開槽移動速度為0.8～1.5m/h，通過上下運動切割土體，再以正循環或反循環的排土方式將多余的土排出，在整個過程中采用泥漿護壁進行配合。鋸槽機通過不同規格的刀桿組合，開槽深度最大能達到40m，寬度可達0.2～0.5m。其優點有：墻體連續、效率高、質量可靠，且成墻深度大，適應于多種土層。

3.2 高壓噴射灌漿工藝

此法的工作原理是通過噴射高壓水泥漿沖擊需要加固的土層，使被灌地層土顆粒與水泥漿液混合，固結成一個整體而達到提高土體承載力或防滲作用。高壓噴射灌漿施工工藝具有材料廣、設備簡單、效率高、造價低，防滲效果好等優點，但是對地質要求較高、需要施工機具較多。

（1）施工準備。這一階段的主要目的是保證水泥漿的比重、水灰比、攪拌及等。高壓噴射灌漿前需將施工器械準備妥善，包括：注漿管、噴嘴、空氣壓縮機、高壓泵、流量計等，同時需備好的原材料有：普通水泥，其強度不得低于32.5，水灰比為1∶1。

（2）施工階段。施工前先對施工場地進行平整，鉆機定位，排水溝的開挖等工作。為控制施工質量，鉆孔的位置和設計位置偏差不應超過5cm，這就要求鉆孔機定位好后，在利用原漿進行灌注至設計標高過程中需要利用特殊鉆桿進行鉆孔。試噴后進行下管，灌注至設計高程。噴射軸線調整為折線型（折線的軸線和灌漿鉆孔的軸線夾角以小于15度為宜）。

高壓噴射灌漿施工需嚴格按照施工技術規程操作，利用施工中的技術參數對灌漿質量進行控制。高壓噴射灌漿通常需要進行二次靜壓灌漿，這是由于套管在灌樁至設計標高后被拔出，水泥漿由于凝固收縮，孔口伴隨下沉現象的出現。進行二次靜壓灌漿時，以漿面不再下沉為準。

（3）高壓噴射灌漿時需注意的問題。

第一，高壓噴射注漿施工前，應對具有代表性段區的地質條件按室內試驗選定的配合比進行試射，從而確定孔距、布孔方式、孔深、排距、噴射壓力、提升速度、流量等施工參數。

第二，遇到漿耗量較大，孔口漿濃度偏低甚至不返漿返的孔時，可采取以下措施進行處理：第一種方法是采取加大注漿的濃度，待返漿正常后開始旋轉噴具與提升；另外一種方法是在漿液中摻入適量的速凝劑，以減短凝結時間。

第三，對鉆孔過程中發生漏水滲水的地段，應先回填一定級配的砂石以減小空隙縫隙，然后進行灌漿施工，待灌注的漿液凝結以后再進行噴射。

第四，若在噴射過程中發生中斷且時間超過30min時，必須準確記錄樁中斷點，以便復噴時將噴桿伸至中斷處下30～50cm，如中斷位置超出噴桿下伸長度，需對中斷點采取掃孔處理，再噴射注漿。如噴射注漿過程中出現噴嘴堵塞時，應馬上對噴具進行疏通。

4 工程實例

某水庫占地面積164 km2，水庫蓄水面積152.5km2，設計堤高9.50m，最高蓄水高度7m，水庫總容量5.0億m3，是一座以城市供水蓄水為主，兼顧防洪、養殖、灌溉等一系列綜合效益的大型水利樞紐工程。

由于該水利樞紐工程的圍堤存在大量裂縫，其中以東圍堤、東南圍堤、西南圍堤為主，裂縫深度達2.0～25m，其主要原因是堤身土質不佳且壓實度過低，土壤含水量大，加之氣候干燥致使土壤干縮，嚴重影響壩體質量。擬對堤身裂縫位置進行加固處理，對大于1cm的裂縫采取高壓灌漿方案。

（1）高壓灌漿施工工藝流程,見圖1。

圖1 高壓灌漿施工工藝流程

（2）漿液的配置。按照試驗中各材料的設計用量量取，粘土需浸泡4～8h，將各種材料充分混合攪拌，攪拌時間不得少于30min，攪好的漿液需過35cm2孔篩過濾。

（3）打孔。用打孔機打孔，孔深需超過裂縫深度1.0m，打孔深度為4.5m，打孔過程中需留意孔斜度。

（4）灌漿。用灌漿管灌漿，并做好孔口的封堵。灌漿壓力從無壓力或小壓力逐漸加大至設計灌漿壓力。開始灌漿時采用稀漿，逐漸加大漿液濃度到預定濃度，根據裂縫的吃漿大小重復灌漿。

灌漿過程中要留意灌漿管的進漿情況，并詳細記錄灌漿量，以作為試驗分析的依據。同時還要注意堤身變形和裂縫，確保大堤安全的前提下進行施工。

在最大設計壓力下，當灌漿孔停止進漿或進漿量小于40mL/min時，即可結束灌漿。有時達到設計壓力的情況下，灌漿孔的單位進漿量經很長時間還達不到40mL/min，而回漿量又明顯加大，這時可控制進漿量在1L/min左右，持續30～60min即可結束。

（5）封孔。灌漿結束后，排出孔內稀漿及雜物，用濃漿對孔口進行密封，再用土回填并夯實。

該樞紐工程采用灌漿加固以后，結構的抗滲性能和抗傾覆能力得到極大的提高，排除了壩體的安全隱患，并順利通過驗收。

5 防水施工質量控制要點

水利工程防水施工是一項系統工程，施工質量對水利工程至關重要，以材料為基礎，施工為保障。實踐證明，水利工程出現滲漏水等質量問題與施工質量有著直接或間接的關系。為了提高工程質量，必須嚴把質量關，在施工建立工程質量保證體系，同時，應該加強工程管理人員的質量意識，只有這樣才能保證水利工程中的施工質量。

（1）水利工程中的防水措施通常是多種手段結合使用，采取“堵防結合，剛柔并濟，綜合治理”的方式，對水利工程進行多道設防，以增強結構的抗滲能力。

（2）材料的選擇。隨著科學技術的不斷發展，防水材料的種類也越來越多，但其特性也存在著很大的差別，僅僅依靠材料性能解決各類滲水問題還不打現實，對不同形式的滲水應選擇不同特性的防水材料。

（3）加強質量管理意識。水利工程是系統工程，是千秋大業工程，直接關系著老百姓的生命財產安全，施工質量的好壞對水利工程的質量至關重要。實踐證明,凡事出現質量問題的水利工程，均或多或少與施工質量有關。為了提高水利工程的施工質量,在建立健全工程質量保證體系的同時,還需不斷加強現場施工管理人員的質量管理意識,對施工工序進行嚴格把關。

6 結 語

水利工程建設具有技術含量高、施工周期長、規模龐大、質量要求高、影響因素多等特點，因此，水利工程在施工技術方面的要求也比其他方面工程要求高。防滲技術作為水利工程中的關鍵技術，關系著整個水利工程的成敗。

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