水利大壩工程混凝土防滲加固措施研究

趙靖?jìng)?/p>

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

天然水體蘊(yùn)藏的水能，可以通過(guò)工程措施為人類(lèi)服務(wù)，不論是轉(zhuǎn)化為電能還是作為防洪調(diào)蓄，都離不開(kāi)因地制宜的修建必要的蓄水、引水和水利水電工程，尤其是水利的主體工程——大壩。我國(guó)已建成的水電大壩約有814 萬(wàn)座，根據(jù)水利部門(mén)統(tǒng)計(jì)，約有1/3 的已建成混凝提壩存在不同程度上的病險(xiǎn)問(wèn)題，如不加以防滲加固處理，壩體的問(wèn)題將會(huì)與日俱增，嚴(yán)重影響工程效能及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1-3]。

引起混凝土壩體出現(xiàn)病險(xiǎn)的問(wèn)題有很多，其中最為突出的，是由于設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題而引起的壩體的滲透性過(guò)高而導(dǎo)致裂縫、溶蝕等問(wèn)題。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，將嚴(yán)重影響混凝土大壩的強(qiáng)度與穩(wěn)定性[4-6]。因此，混凝土壩體病險(xiǎn)進(jìn)行防滲加固成為未來(lái)研究的重點(diǎn)水利課題。本文對(duì)灌漿技術(shù)、混凝土防滲墻以及表面柔性防滲體系三種防滲加固措施的方法以及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 灌漿技術(shù)

1.1 概述

灌漿技術(shù)是大壩出裂縫后的主要處理技術(shù)，灌漿技術(shù)的施工過(guò)程主要是利用灌漿機(jī)產(chǎn)生壓力，將漿液灌入裂縫，達(dá)到提高大壩強(qiáng)度以及防滲能力的目的，具有重要的工程應(yīng)有效益。

1.2 分類(lèi)

在灌漿技術(shù)的分類(lèi)過(guò)程中，灌漿可根據(jù)作用、材料、地層、壓力進(jìn)化分類(lèi)，具體分類(lèi)以及各類(lèi)型適特點(diǎn)見(jiàn)表1。

1.3 特點(diǎn)

采用灌漿方法進(jìn)行混凝土壩的防滲加固，其所需要的施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工工期較短且效果較為顯著。同時(shí)灌漿施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)小，加固深度可淺可深，易于整個(gè)施工的精準(zhǔn)控制。

表1 灌漿的分類(lèi)

2 混凝土防滲墻

2.1 概述

在大壩混凝土防滲加固措施中，防滲墻及技術(shù)也是一項(xiàng)重要的組成部分，其技術(shù)的發(fā)明為歐洲國(guó)家所發(fā)明，該項(xiàng)技術(shù)較為復(fù)雜，同時(shí)結(jié)合了水井、石油鉆井以及水下澆筑等多項(xiàng)技術(shù)，在技術(shù)水平上相對(duì)較高。隨著防滲墻技術(shù)的不斷進(jìn)步，其成為了地基與土石工程重要的防滲措施。防滲墻的施工主要是在比較松散的地基上進(jìn)行挖孔，從而形成孔槽，在形成的孔槽中澆筑混凝土或者其他的防滲材料，實(shí)現(xiàn)具有防滲功能的混凝土墻。

2.2 特點(diǎn)

（1）可根據(jù)工程特點(diǎn)的不同，進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸選擇。應(yīng)用材料以及力學(xué)性能上的重新設(shè)計(jì)，其應(yīng)用起來(lái)較為靈活。

（2）防滲墻的應(yīng)用幾乎可包含各類(lèi)地質(zhì)環(huán)境，只是在施工上存在不同的差異，應(yīng)用環(huán)境十分豐富。

（3）用途廣泛，既可防滲，又可防沖刷、擋土、承重；既可用于大型深基礎(chǔ)工程，也可用于小型的基礎(chǔ)工程；既可作為臨時(shí)建筑物(如圍堰上)，也可作為永久建筑物(如堤庫(kù))。

（4）與其它防滲措施相比，防滲效果好，耐久性好。

（5）施工方法成熟，檢測(cè)手段簡(jiǎn)單直觀(guān)，工程質(zhì)量可靠。

（6）混凝土防滲墻在施工過(guò)程中，所需要的機(jī)械設(shè)備比較大、且在施工過(guò)程中施工環(huán)節(jié)較多，同時(shí)需要的施工場(chǎng)地面積較大，工程一旦開(kāi)工，需要的工期也較長(zhǎng)。

2.3 影響因素

通過(guò)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，混凝土防滲墻的施工質(zhì)量影響因素有很多，例如：墻底沉淀及接縫夾泥過(guò)厚；斷墻、裹泥；入巖深度不夠或未入巖；鋼筋籠保護(hù)層不夠或露筋；混凝土嚴(yán)重不均勻。

2.4 技術(shù)要點(diǎn)

（1）結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，控制好接頭的時(shí)間。防滲墻在建造過(guò)程中，需要涉及多個(gè)接頭控制點(diǎn)。因此，在接頭控制點(diǎn)一定要控制好時(shí)間，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，如果接頭時(shí)間過(guò)早，將導(dǎo)致混凝土的初凝時(shí)間較短，引起混凝土在輕度以及質(zhì)量方面均不能夠滿(mǎn)足要求，同時(shí)如果接頭時(shí)間過(guò)慢，將導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度較高，對(duì)后續(xù)的施工產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致整個(gè)施工工期的延長(zhǎng)，也可能影響施工質(zhì)量。

（2）成墻混凝土灌筑施工要點(diǎn)。在進(jìn)行混凝土的澆筑過(guò)程中，為保證施工質(zhì)量，需要關(guān)注螺絲的松緊程度，如果松緊程度不滿(mǎn)足要求，將嚴(yán)重影響到導(dǎo)管與導(dǎo)管之間的連接可靠性，從而影響施工質(zhì)量。同時(shí)在防滲墻的整個(gè)建造過(guò)程中，要注意好墻與墻之間的時(shí)間間隔，通常不能超過(guò)40 min，在工程中，如果超過(guò)的40 min，需要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，防治混凝土防滲墻自身發(fā)生泄露。

3 表面柔性防滲體系

大壩表面柔性防滲體系作為大壩防滲措施的一種，其主要是通過(guò)在不放空大壩水的前提之下，在壩的上游安放具有防滲作用的柔性防滲體，大壩通過(guò)安裝這類(lèi)防滲屏障，實(shí)現(xiàn)防滲的目的。從而增強(qiáng)壩體的穩(wěn)定性。該方法在混凝土重力壩、拱壩以及土石壩等的新建和修復(fù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用，表面柔性防滲體系的常用材料，如HEPE 土工膜、高分子防水卷材、PVC 塑膜等柔性防水材料等，具有極低的透水性，防滲效果十分顯著。

伴隨著材料科學(xué)與工程的發(fā)展以及施工技術(shù)水平的不斷提高，柔性防滲材料在設(shè)計(jì)施工工藝上取得了飛速的進(jìn)步。因此，表面柔性防滲技術(shù)對(duì)于混凝土壩的防滲加固將得到更廣泛的應(yīng)用。同樣在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，因此在該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)關(guān)于柔性卷材的拼接、卷材破損的防護(hù)、水下施工作業(yè)等技術(shù)難點(diǎn)和壁壘的研究, 攻破該項(xiàng)技術(shù)中的困難，以達(dá)到更好的效果。

4 三種方法的比較

三種防滲加固措施優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表2。

表2 防滲加固措施優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍對(duì)比表

通過(guò)對(duì)各方案進(jìn)行比較，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)，選擇合適的方案來(lái)處理這類(lèi)問(wèn)題。

5 結(jié)論

本文針對(duì)混凝土防滲加固問(wèn)題，提出三種方法對(duì)混凝土大壩進(jìn)行加固，提出在工程實(shí)際中，可根據(jù)特點(diǎn)選擇合適的防滲加固措施，從而達(dá)到提高壩體強(qiáng)度與穩(wěn)定性的目的。