水利工程防滲技術的應用分析

王 新

(巴州水利水電勘測設計院，新疆 庫爾勒 841000)

水利工程擔負著農田灌溉、工業生產、日常用水和水災防治等重要使命，因此水利工程的建設和運行質量非常關鍵。

我國地廣人多，水利工程不但種類繁多且分布廣泛。水利工程的安全、有效運行，不僅是國家經濟建設的保障，也是維護人們正常、穩定生活的需要。

在水利工程中，防滲一直是水利工程的重點和難點問題，雖然目前的防滲技術越來越先進，防滲材料越來越高級，但是實際防滲的效果卻存在很大差異，面對目前水利工程普遍的防滲難題，我們有必要對各種防滲技術進行剖析，并對防滲技術具體的實施和應用進行深入探討。

1 防滲墻技術的應用分析

在水利工程中防滲墻是一種比較重要的垂直防滲技術，通常要求防滲墻墻體的厚度要小、滲透系數也要小，并且還需要其具有一定的耐久性和經濟性。

隨著科技的進步，防滲墻技術也取得了飛速的發展，目前應用于水利工程中的防滲墻種類較多，比較常見的有多頭深層攪拌防滲墻、射水法防滲墻、鋸槽法防滲墻以及鏈斗法防滲墻等[1]。下面我們就幾種防滲墻的具體應用進行介紹。

1.1 多頭深層攪拌防滲墻[2]

這種防滲墻技術主要是采用多頭深層攪拌樁機來進行多頭鉆進，并將水泥土噴射到土體的內部，然后進行均勻攪拌，進而達到土體與水泥漿均勻混合，并形成一排水泥土樁，然后再將各攪拌樁進行搭接，最終形成一道嚴密的水泥土防滲墻。

防滲墻中，由于水泥的滲透系數較小，通常在10 cm/s以下，所以能夠有效的起到防滲作用。

在水利工程中，多頭深層攪拌防滲墻通常應用在砂土、黏土、砂礫層或者淤泥層的防滲工程中。多頭深層攪拌防滲墻的防滲效果比較明顯，且施工方便，成本較低，非常適合在水利工程中進行推廣。

1.2 鋸槽法防滲墻

此種方法主要是依靠鋸槽機的刀桿以一定的傾斜角度上下反復的切割土體，并且邊切割邊向前移動開槽，通常鋸槽機的移動速度應該保持在0.8～1.55 m/h。被切割下來的土體通過循環排渣的方式被排出鋸槽外。成槽以后采用泥漿進行護壁，并澆筑混凝土，使其形成大約0.2～0.3 m的連續防滲墻體。

通常鋸槽機可由行走底盤、動力及傳動系統、刀桿和支架的加壓系統、排渣系統以及起重系統等組成。鋸槽法形成的防滲墻寬度在0.2～0.5 m，其深度最多可達40 m。

在水利工程中，鋸槽法防滲墻通常適用于黏土、砂土和卵石粒徑較小的砂礫石地區。鋸槽法具有連續成墻、機械化施工效率高、成墻質量好等優點。

另外，鋸槽法防滲墻還可以根據不同的防滲要求，采用自凝灰漿、固化灰漿等不同材料，形成不同抗滲指標的防滲墻。

1.3 射水法防滲墻[3]

射水法防滲墻的成墻設備有造孔機、混凝土澆筑機和攪拌機等。這種方法需要通過造孔機的噴嘴射出高壓、高速的水流來對土體進行切割。并在成型器上下反復運行切割修整后，使孔壁的光滑程度達到要求。然后邊循環出渣邊泥漿護壁。

形成規定要求的槽孔以后，將攪拌機攪拌完成后的混凝土進行澆筑，進而形成一道混凝土防滲墻。

射水法形成的防滲墻厚度通常為0.22～0.45 m，深度可達到30 m左右。此種方法適用于黏土、砂土以及砂礫石地層。近年來，射水法在我國的水利工程中應用頻率較高，它對于堤防具有較好的加固效果，因此具有較好的應用前景。

1.4 鏈斗法防滲墻

鏈斗法防滲墻是采用鏈斗式開槽機排樁上的旋轉鏈斗來取土，將排樁傾斜下放到成墻深度以后，開槽機邊向前移動邊開槽，并采用水泥漿護壁，然后進行混凝土澆筑。

鏈斗法防滲墻的深度通常可達到10～15 m，其寬度通常在16～50 cm。這種防滲墻技術適用于黏土層、砂土層或者砂礫石層中，但要求砂礫石中的粒徑必須小于槽的寬度，且礫石的含量在30%以內。

1.5 薄型抓斗防滲墻

薄型抓斗式防滲墻可采用斗寬為0.3 m的薄型抓斗機進行開槽，然后泥漿護壁，最后進行混凝土澆筑。薄型抓斗成型的防滲墻深度能夠達到40 m。

2 灌漿防滲技術

灌漿防滲技術主要是依靠氣壓或者液壓，將水泥漿等能夠固化的漿液送入到地層當中，以改善地層的物理力學性質，提高地層的防水抗滲能力。

在水利工程中通常應用的是壩體劈裂灌漿、高壓噴射灌漿、壩基礫石層防滲帷幕灌漿等。

2.1 土壩壩體劈裂灌漿法[4]

在水利工程中土壩壩體劈裂灌漿技術對于處理壩體的防滲非常重要。這種技術應用了壩體的應力分布規律，沿著壩體的軸線進行單排的布孔，然后采用漿泵將漿液注入到孔內。

它采用水力控制性地劈裂壩體，使所有與劈裂縫連通的裂縫和漏洞等隱患被堵塞或者切斷，進而形成一道連續的防滲墻體。并且這種方法也能夠使泥漿和壩體產生相互擠壓和滲透作用，對壩體的應力分布也起到了改善的作用，使壩體能夠更加穩定。

在應用土壩壩體劈裂灌漿技術時，應根據壩體條件和裂縫情況的不同進行針對性的處理。如果壩體的裂縫均勻分布在局部區域，可采用局部灌漿的方法進行處理;如果壩體的整體質量較差，且存在各種貫通性裂縫，則必須進行全線的劈裂灌漿處理。

土壩壩體劈裂灌漿技術在我國的很多水利工程中，均得到了有效的應用。從目前的應用效果上來看，全線劈裂灌漿技術的防滲效果比較明顯，壩體的密實度也得到了全面的提高。

2.2 高壓噴射灌漿技術[5]

這種技術主要是依靠鉆桿端噴嘴所噴射出的高壓水泥漿，來與土體均勻混合，然后形成一道水泥土加固防滲體。高壓噴射時，漿液或者水從噴嘴里被高壓噴射出來，并沖擊破壞土層，使漿液與土顆粒充分混合，在土體中形成固結體。

根據噴射方式的不同，高壓噴射灌漿可分為旋噴、定噴及擺噴。采用高壓旋噴方式所形成的旋噴樁，可廣泛應用于基坑加固及防水工程中;采用定噴和擺噴的灌漿形式可應用在板墻防滲工程中。

目前在水利工程中應用比較頻繁的是高壓旋噴技術，它適用于淤泥土層、流塑、軟塑或者可塑性黏土、粉土、砂土、黃土等土層中。采用高壓旋噴灌漿施工技術時，如果土中的石塊粒徑過大，地下水流速過大或存在植物根莖等雜物時，則應該做好現場的噴射試驗，以確定其適用性。

高壓噴射灌漿技術具有可控性好、連接性強、施工靈活等優點，但這種方法對土層的要求較高所以處理時應該注意。

2.3 卵礫石層帷幕灌漿技術

這種技術與在普通土層進行灌漿有所不同，它所采用的灌漿材料為黏土與水泥混合漿液，適用于卵礫石層。由于在卵礫石層中鉆孔比較困難，所以可采用循環鉆灌閥跟管灌漿、套閥灌漿或者打管灌漿的方式。

受到卵礫石層的條件限制，很難控制好填充漿液的灌漿范圍，所以為了使灌漿效果更加明顯，通常采用的是3排以上灌漿孔的形式。

因為卵礫石層灌漿在實際施工中很容易受地層條件的限制，在工程中應用的范圍有限，通常可將這種方法作為補充防滲的手段，這樣既能解決防滲問題，又可節省工程用料。

2.4 控制性灌漿技術

控制性灌漿技術是一種比較先進的防滲加固技術，它是對傳統灌漿技術的一種改進。通常控制性灌漿所使用的主要材料為水泥，并根據地層條件的不同，選擇一些有針對性的材料作為輔料。

依據地層條件的不同，可分別摻加入砂、纖維等材料，來改善漿液的物理性能，加強了材料的抗水流沖擊能力，提高其防滲效果。控制性灌漿技術能夠有效控制漿液在土體中的擴張問題，并且能夠得到非常好的防滲效果。

我國近年來廣泛的將此項技術應用于堤防、圍堰和壩體基礎當中，對于解決大孔洞和高流速水流條件下的防滲問題效果非常明顯。

3 結論

水利工程中的防滲技術比較復雜，工程中許多地方都會應用到防滲技術，所以對各種防滲技術進行系統性的研究非常必要。雖然防滲技術的施工工藝正在不斷的改進和完善，但是根本的防滲問題仍然存在，在實際工程中采用何種防滲技術、何種施工工藝仍然需要廣大從業者不斷的累積經驗和深入探索。

[1] 曾金拔.芻議水利工程中的防滲施工技術[J].黑龍江水利科技，2012，40(7):117-118.

[2] 李賢業.多頭深層攪拌防滲墻技術(水泥土加固法)在實踐中的應用[J]. 科技資訊，2009，5(2):154-155.

[3] 張庭志.射水法防滲墻施工的應用[J].云南水力發電，2002(Z1):71-73.

[4] 盧超.土壩壩體與堤壩地基劈裂灌漿防滲技術[J]. 水利與建筑工程學報，2003，1(1):13-15.

[5] 彭德釗，王松鶴.高壓噴射技術新工藝試驗及應用[J].人民黃河，1995(02):57-58.