水利水電工程中堤壩滲漏原因以及防滲加固技術研究

亢春波

（靈寶市黃河河務局，河南 三門峽 472500 ）

0 引言

在水利水電工程中，最關鍵的就是水利水電工程中堤壩的防滲漏問題。水利水電工程中一旦出現堤壩滲漏的現象，必然會產生嚴重的安全問題。因此，針對水利水電工程中堤壩滲漏問題一直是相關部門的重點研究內容。在以往針對水利水電工程中堤壩滲漏方面的研究中，主要采用虹吸放水管加固水利水電工程中堤壩，起到堤壩防滲漏的作用，但此種方法在應用中仍然偶然會出現堤壩滲漏現象，證明傳統方法無法徹底解決水利水電工程中堤壩滲漏問題，在以往研究中仍有不足之處有待加強。為此，本文通過設計一種水利水電工程中堤壩防滲加固技術，致力于彌補傳統技術中的不足，徹底解決水利水電工程中堤壩滲漏問題。

1 水利水電工程中堤壩滲漏原因

考慮到造成水利水電工程中堤壩滲漏的原因多種多樣，主要包括外部的自然環境、堤壩磚砌體的材料以及施工過程中造成的泄漏，針對以上原因的具體分析內容如下。

1.1 外部的自然環境

基于外部自然環境差異大的特點，水利水電工程中堤壩會受到外部自然環境的影響，尤其是在汛期，降雨量極大，由于雨水的不斷沖擊，進而造成水利水電工程中堤壩滲漏問題。在北方，常見的為冰凍現象，破壞水利水電工程中堤壩的外墻硬度；在南方，常見的為汛期暴雨現象，由于雨水大量、長時間的沖刷，也會在一定程度上破壞水利水電工程中堤壩的外墻硬度。尤其是酸雨，會大面積侵蝕水利水電工程中堤壩的外墻，導致水利水電工程中堤壩滲漏問題加劇。

1.2 堤壩磚砌體的材料

由于目前我國水利水電工程中堤壩施工主要采用輕質的磚砌體材料作為堤壩建筑材料，雖然屬于環保型建材，但這種磚砌體的材料普遍具備易吸水的特質，存在較大的孔隙率，導致很容易出現滲漏的問題。不僅如此，磚砌體的材料存在硬度低的問題，一旦產生裂縫，必然會伴隨出現水利水電工程中堤壩滲漏的問題。

1.3 施工過程中造成的泄漏

在水利水電工程中堤壩施工時，必然會留有孔洞，便于施工，但在施工結束后，如對孔洞的處理不當，這些孔洞就會成為水利水電工程中堤壩滲漏的隱患。與此同時，一旦出現對裂縫的密封不當，也同樣會導致水利水電工程中堤壩滲漏。在施工過程中安裝不規范，導致存在縫隙，是水利水電工程中堤壩滲漏的主要誘因。

2 水利水電工程中堤壩防滲加固技術

在明確水利水電工程中堤壩滲漏原因的基礎上，為防止水利水電工程中堤壩滲漏問題的發生。本文設計水利水電工程中堤壩防滲加固技術，通過在堤壩設置鋼圍堰導流管，起到對水利水電工程中堤壩防滲加固的作用。水利水電工程中堤壩防滲加固技術流程圖，如圖1 所示。

圖1 水利水電工程中堤壩防滲加固技術流程圖

結合圖1 所示，本文針對圖中5 步主要流程加以詳細研究，具體研究內容，如下文所述。

2.1 安裝鋼圍堰導流管

為實現水利水電工程中堤壩防滲加固，本文在堤壩處安裝鋼圍堰導流管，通過鋼圍堰導流管的導流能力，對水利水電工程中堤壩起到防滲加固的作用。在應用鋼圍堰導流管防滲加固堤壩過程中，必須確定鋼圍堰導流管在堤壩中安裝位置。考慮到鋼圍堰導流管對架體的側壓力大，為增加水利水電工程中堤壩架體的整體穩定性，將鋼圍堰導流管與堤壩溢洪道位置兩側結構柱進行剛性連接。為達到防滲加固效果，鋼圍堰導流管在安裝過程中采用雙層木膠合板，上下層面板用鐵釘固定，保證其安裝位置適用于堤壩防滲加固的具體情況。這樣一來，通過安裝鋼圍堰導流管提高堤壩防滲加固的抗側剛度，還可以結合剛度較大的外套筒擬制中心直接與支撐進行連接。

2.2 計算堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流能力

安裝鋼圍堰導流管后，還需要計算堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流能力。鋼圍堰導流管導流能力作為堤壩防滲加固中最關鍵的核心指標，能夠直接決定水利水電工程中堤壩防滲加固效果。本文考慮到鋼圍堰導流管在不同狀態下的導流能力，分別為：自由出流、過度出流以及淹沒出流。設堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流能力的表達式為N ，可得公式（2）。

公式（2）中，m 指的是鋼圍堰導流管在堤壩防滲加固中自由出流的流量系數；p 指的是水利水電工程中上游水深；B 指的是堤壩的寬度；δ 指的是鋼圍堰導流管在堤壩防滲加固中過度出流的流量系數；φ 指的是鋼圍堰導流管在堤壩防滲加固中淹沒出渡的流量系數。通過公式（2），計算得出堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流能力。以此為判據，為下文設定堤壩防滲加固中進、出口高程提供理論依據。

2.3 設定堤壩防滲加固中進、出口高程

根據計算得出的堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流能力，合理設定堤壩防滲加固中進、出口高程，其最核心的目的就是保證水利水電工程中堤壩防滲加固后能夠正常導流供水，尤其是在直角、轉彎處不出現擁塞，進而加快加固后堤壩斷面平均流速，達到堤壩防滲加固的目的。在設定過程中，必須保證鋼圍堰導流管在堤壩防滲加固中的水口底部完全淹沒在死水位下，保證水利水電工程中堤壩的潛水進口裝置處于密封狀態，不會出現進水的現象。與此同時，在設定堤壩防滲加固中進、出口高程時還要與地庫能夠保持一定的安全距離，需要預留出1 米的安全距離。

2.4 復核堤壩防滲加固中高程真空度

在完成堤壩防滲加固中進、出口高程后，還需要進一步復核堤壩防滲加固中高程真空度，保證堤壩防滲加固中的安全性，不出現氣體液化的現象。結合以往研究表明，堤壩防滲加固中高程真空度與行進流速有關，基于此可將堤壩防滲加固中水頭損失代入能量方程，判斷其高程真空度。設此過程的目標函數為v，則有公式（3）。

公式（3）中，λ 指的是堤壩防滲加固中死水位自由面高程；l 指的是堤壩防滲加固中死水位至鋼圍堰導流管的高度差；d 指的是鋼圍堰導流管管頂軸線長度。通過公式（3），得出堤壩防滲加固中高程真空度，確保v 的取值在5-7.5 范圍內，滿足堤壩防滲加固中高程真空度的復核條件。

2.5 實現水利水電工程中堤壩防滲加固

在堤壩防滲加固中高程真空度后，考慮到水利水電工程中堤壩結構的梁板為普通截面，總體屬于高度超高但荷載不大的高支模施工。因鋼圍堰導流管結構在安裝過程中對水利水電工程中堤壩架體的側壓力大，為增加堤壩防滲加固架體的整體穩定性，將堤壩防滲加固架體與鋼圍堰導流管結構兩側結構柱進行剛性連接。針對堤壩防滲加固技術實施的特點與難點，最終確定選用鍍鋅管作為管材，并配備離心泵，實時調節堤壩防滲加固中鋼圍堰導流管導流量，增加堤壩防滲加固架體的整體穩定性，進而實現水利水電工程中堤壩防滲加固。

3 實例分析

3.1 實驗準備

為構建實例分析，實驗對象選取某水利水電工程，工程內容為堤壩防滲加固。堤壩防滲加固施工項目及要求，如表1 所示。

表1 堤壩防滲加固施工項目及要求

結合表1 所示，在保證不受到外部環境干擾的條件下，首先使用本文設計的技術進行水利水電工程中堤壩防滲加固，記為實驗組；而后使用傳統技術進行水利水電工程中堤壩防滲加固，記為對照組。共設計在堤壩處10 個監測點，監測點的選取為以往水利水電工程中堤壩易滲漏點位，通過對比兩種技術下在一年內有無出現滲漏情況，證明該技術的防滲漏性能，得出實驗結果。

3.2 實驗結果與分析

整理實驗結果，如下表2 所示。

表2 兩種技術實驗結果對比表

通過表2 可知，在使用兩種技術加固一年后，設計加固技術下10 個監測點位均未出現滲漏現象；而傳統加固技術在監測點3、監測點7 以及監測點10 出現滲漏情況。且監測點7 的滲漏情況較為嚴重。從表2 可以看出，此次設計的加固技術防滲漏性能明顯優于傳統加固技術，具有良好的防滲漏效果，證明了此次設計的技術能夠滿足水利水電工程中堤壩防滲加固的實際要求，有必要在現實中廣泛投入使用。

4 結束語

通過上文研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統水利水電工程中堤壩防滲加固中存在的問題。由此可見，本文設計的技術是具有現實意義的，能夠指導水利水電工程中堤壩防滲加固優化。在后期的發展中，應加大本文設計技術在水利水電工程中堤壩防滲加固中的應用力度。在日后的研究中還需要進一步對水利水電工程中堤壩防滲加固的優化設計提出深入研究，為提高水利水電工程中堤壩的綜合性能提供參考。