土石壩工程壩體防滲技術探析

方趙君

（中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江杭州 310000）

近年來，我國經濟發展促進了對水資源的需求，這就需要做好水庫的規劃，以便更有效地對其進行利用，這在眼下是極為重要的。目前，我國的土石壩工程相比國際水平還是有些差距，主要體現在防滲方面。為了更有效地利用水資源，并且保護水庫周邊區域的生態環境和人民生命安全，迫切需要加大對土石壩工程防水滲漏方面的研究力度，改進技術水平，從而推動國家水電行業的長遠發展。

1 土石壩工程壩體防滲技術的意義

一般情況下，在土石壩工程項目的建造過程中，有關技術人員要求在保證建筑自身穩定程度和防震性等優點的情況下，還必須防止滲水問題發生于具體實際的施工過程中，以減少因建筑自身質量對人民生活所帶來的負面影響，從而確保了人民自身生活和財產等各方面的安全。因此，在日常管理工作中，應強化防滲施工技術手段的運用，并以此對具體實際的施工環節加以嚴格規范，保證在最大程度上減少滲漏現象的發生。同時，有關人員還必須依據相關國家標準或行業標準，結合項目自身情況，編制具體的施工方案，并按照有關方案制定相應的安全保障措施，配備合理的施工機械，以保證滿足施工進度安排，達到安全、高效、節能的目標。同時，還要對工程建設的效果和工程質量做出保證，從而推動我國水利建設技術與運行的進步和發展。

2 土石壩工程壩體防滲技術

2.1 劈裂灌溉防滲技術

所謂劈裂灌溉防滲技術，是在土石壩澆筑過程中，借助相應的壓間，把大壩滲漏區沿著軸線小主應力方向進行劈開，在劈開的間隙中再灌注大量水泥，這樣產生了一種10cm以下厚度的連續泥墻。在灌注漿液時，對大壩漏水產生了特定的濕化作用，進而使大壩漏水產生沉降，增強大壩漏水的密實程度。通過灌漿的運用，不但使土石壩的防滲效果得以增強，同時也對大壩結構實施了加強。作為一項高效的防滲技術，劈裂灌溉技術的使用原理也是十分簡單的，既可以就地取材，施工流程也相對簡單，施工成本小，從而形成了在工程中較為普遍的防滲技術。在劈裂式屋頂漏水技術推廣的最初，技術規范中要求土石壩必須為50m 以下的均質穩定壩和寬心墻壩。在施工時，也要注意當前的條件，需在指定的水位以下開展，否則會有影響。在工藝的改良下，對環境和條件能做到定向調整，從而匹配施工的要求。從現狀來看，能適應50m以上的滲漏情況，且配合科學的澆筑手段，就能應用劈裂灌溉技術。在工藝的進步下，不再只是能對均質壩生效，而是拓展到了相對復雜的如沙壩、濕陷性壩等，這使得防滲能針對更多的壩體，從而提供充分的保護。經過科學研究和實踐應用表明，如果是順著堤壩軸線布孔，在常規的灌注下，都是能實現指定方向的劈裂，在防滲上也有著可觀的效果。

2.2 振沖加固防滲技術

在我國土石壩工程中，其中數量最大的一個就是心墻沙壩，而且對這種壩滲漏體在建造過程中有很高的技術要求。如果不能謹慎地對待，那么就會增加滑坡的發生概率，這會讓防滲失去作用。在施工時，如果沒有及時對沙殼實施充分的碾壓、破壞，甚至對一些細沙層較多的區域不能實施及時處理，也就很有可能會導致水庫滲漏在一些原因的影響下發生滑坡，進而失去防滲功能，這對于水庫附近的居民區也會造成了極大的隱患。所以，一定要通過相關措施，來緩解我國土石壩地震后產生液化的問題，其中，振沖加固型防滲技術就是一種很好的選擇，對于提高我國土石壩工程質量和防滲效率具有很大的意義。

2.3 高壓定向噴射灌溉式防滲技術

在我國土石壩工程中，有一壩體叫險庫壩，當人們正在對它實施防滲工程時，就無法使用其他的工藝技術，而一定要使用與其相應的高壓定向噴灑澆灌工藝技術，唯有如此，才能取得良好的防滲效益［1］。我國的大型高壓定向式噴水澆灌工藝是在國外此工藝的基礎上加以設計改進得到的，這在防滲方面取得了良好的成效，而且由于近年來我國在險庫大壩中的建設次數也愈來愈多，所以在這方面有了足夠的經驗，所以對此做出了改良，這使得防滲達到了新的高度，能適配多數險庫。在工藝的進步下，應用面也在變大，加上在信息技術的支持下，更是有了明顯的突破。現在，世界范圍內使用的先進噴射技術已經可以做到在砂卵石、堆石層等復雜的環境中進行泛用。同時，在沖擊過程中，還有了帶管鉆進等鉆井方法，這樣做的優點在于：一是在鉆孔時，能短時間內成孔，又能很好地調節孔斜率，提高了防滲質量；二是可以對護墻砂漿加以管理，從而避免了其進行的自然擴散，進而提高了防滲水平，同時，又削減了資源的耗費，讓成本得到縮減；三是大大提高了建筑的施工進度，與傳統的螺旋鉆孔器相比，此方案中的造孔速度要比其提高7 倍以上。因此，大幅度提高了建筑速度，同時，還可以增加地板墻之間的孔徑，使其防滲效果得到了很好的提高。

2.4 合成材料應用

在土石壩工程的建造中，土工材料的使用對于提高土石壩施工的質量是非常關鍵的。通常來講，合成材料的性質要優于常規材料，其集合了多項特性，能匹配多數使用［2］。它有著質量基數小、便宜等優點，如妥善使用，能讓施工更加簡便。如果和普通材料進行對比，則更能體現其優勢，這在防滲的效益上會表現出來，其除了能讓效果更好之外，還能縮減所需成本，這對工程來說是有現實意義的。我國犁壁橋水庫施工就最大規模地使用了合成建筑材料。在初期，其背水區往往保持著濕潤狀況，同時還出現了一些滲漏問題，不過，當使用合成材料之后，由于建筑材料具備的柔性好、耐腐蝕性強等眾多優勢，很好地解決了因壩體變化所引起的滲漏，同時還對土石壩產生了重要的加固作用，使其背水區再也不會發生過濕潤現狀，還能夠抵御3個最大洪峰值的沖刷。

2.5 射水造孔技術

射水造孔，就是利用高速的噴流來施工溝孔。在具體的施工工藝中，通過自動化水泵及成形裝置進而形成效率相當高的噴流，這樣使用高速的噴流所具有的巨大沖擊力對土壤結構進行破碎，從而導致與土壤混合的回流泥沙溢出，并且在此過程中，可以利用卷揚機控制的成形裝置進行上下沖動，進而對土壤實現進一步的破碎，對洞室進行修整切割，進而產生溝洞，同時使用水泥來完成護墻。在完成了溝洞的施工以后，就完成了水下混凝土的施工，從而產生了鋼筋砼或是水泥槽墻，在這時候再使用成形裝置上的設備完成施工，從而使水泥與溝墻連成連續的防滲墻。這樣射水造孔技術建設進度是會很快，需要用到的機械設備也比較簡單，施工費用也非常低，而且在壩體工程建設中也能夠進行更廣泛的運用。

2.6 沖抓套井回填防滲技術

傳統的沖抓井回填屋頂滲水技術是指通過沖抓式的打井設備，在完整且連貫的壩體上完成操作，再利用有粘性的土質材料，對其進行回填，并碾壓成為一個整體，這樣就能得到一面防滲壁，對會造成沖擊的水流進行阻斷，從而形成內外分隔的狀態。在現有的土石壩當中已有使用該技術的實例，且效果較為可觀，能從根源上避免滲漏。而技術在得到發展中，也能逐漸處理疏和堵的矛盾。從質效和成本上看，這明顯促進了壩體防滲施工效益的顯著提高，而且在目前我國大部分的土石壩施工中都運用到了這項技術，把該技術和其他的防滲技術加以綜合運用，其所取得的效益也更為明顯。

2.7 復合土工膜技術

混凝土膜中最主要的防滲透材質還有改性無紡布、橡膠薄膜，且由于科技不斷發展，當今使用較為普遍的混凝土薄膜還有丙烯、聚丙烯等。若對堤壩防滲透處理需求較高，可使用聚丙烯乙酸改性瀝青或混凝土薄膜。同時，復合土工膜也作為一項新興的高防滲透性能建筑材料，能夠在較大范圍內改善工程建設的防滲透性能。該建筑材料由于具備重質輕、延展性好、使用成本低、防滲透性能強等優點，所以在當今工程項目堤壩防滲透工程建設中的使用已經非常普遍。在實踐工程建設中，必須了解對復合土工膜的使用需求，并根據工程建設現場實際滲出情況，選用最理想的復合土工膜種類。在混凝土膜工程建設當中，其核心環節就是做好混凝土膜與防滲體間的連接性，不能產生間隙問題，以此提高了堤壩總體的防滲特性。從材質方面考慮，雖然砼膜也確實具備了防滲功能，但是一類的輕質建筑材料很易于發生損傷，如劃傷、磨損等，所以在工程建設中也要作好砼膜保護工作，不然就會直接影響堤壩總體的防滲特性［3］。

3 土石壩工程壩體防滲施工要點

3.1 料場規劃

必須要做好建筑材料廠的規劃布局編制工作：一是按時間計劃，要根據大壩滲漏填筑材料部位的變化、建筑強度因素，科學合理地確定工程建設時間；二是空間規劃，即對材料廠的空間定位和高程布局；三是質量計劃，即對還供現場上的地質學構造、埋深、材料儲備、地質力學技術指標等，實行全方位的勘測。

3.2 填料鋪筑

在填料鋪筑環節中，包括卸料與平料。該環節需要用到自卸汽車，其會采用進占法卸料的方式，具體來說，就是讓載滿砂料的汽車在平整好的松土層上行進，一邊行進，一邊進行卸料，保證施工各區域都可以有滿足施工要求的砂料［4］。然后，再參考其總體的厚度，使用設備來將其推平。在實踐中，應當對以下方面給予重視。一是進行施工方向，必須保證車輛前進的方位與大壩軸線平行的方位保持一致，并根據“隨卸、隨平、隨檢”的設計原則開展建筑施工。根據相應的要求，砂料的鋪筑厚薄必須保證均勻分布，期間要檢查是否有顆粒超標的石料，將其打碎再平展即可。二是在鋪筑作業的時候，應當采取進占法倒退鋪料，車輛一直都是處在倒退中，不會對已經壓實的部分造成破壞，對成品進行有力保護，除此以外，還應當設有專門通道，防止車輛在行駛過程中使反濾料進入防滲體，以確保防滲體的使用不受危害。三是在工程作業的最后階段，還必須使用推土機完成平料，以確保大壩以上起伏平衡，且不得出現不平整的問題。

3.3 碾壓施作

在將物料完全地鋪在預定的位置后，要對其進行碾壓，這是必要的工序。在施作時，一定要謹慎，全部遵循規范，防止過度碾壓。在使用機械時，要留意移動的方向，必須是和軸線處在平行的位置。同時，在邊緣的位置，還要將接頭做好，防止銜接不流暢。在進行多次且充分的碾壓后，各行重疊量應當控制在20～30cm間，這能有效降低漏壓的可能［5］。選用機械設備也是尤為重要的，這決定了碾壓的效果，所以必須全面考量對機械設備的碾壓實施力度和壓實條件，以使得機械設備能夠和作業面相適應。在建設中，所采用的碾壓作業方式也是多種多樣，通常是按照碾壓作業設備的不同來選用，主要有進退錯距法和圈轉套壓法。其中，進退錯距法的作業最為簡便，在分段式流水作業中也能夠進行高效應用；而圈轉套壓法的作業效率也比較高，通常適用于工作面要求大的情況下，不過由于該方式在轉角交界處極易發生超壓強的狀況，在轉彎的時候四角處還極易漏壓，從而導致壓實品質沒有保證。

3.4 防滲體與砼結合面

屋頂的防滲體和混凝土結合面進行澆筑時，要對稱施作，防止出現側向壓力差過大的問題，從而提高了壩體穩定性。除此之外，對于建筑施工中使用的大壩滲漏及混凝土結合面，成品的保護也必不可少，例如，用中小型機具進行施工，甚至是使用人工擺砌，以保證孔隙率合格。除此之外，為確保結合面的緊密結合，還可預留鋼筋直徑，并澆注混凝土。

3.5 反濾層施作

反濾層施作中，需掌握流程的規范，這是能產生實效的前提，這尤其需要體現在以下兩方面。一是在修筑的過程中，要自下而上完成相應的物料覆蓋，并要保證預期的厚度［6］，還需做到解封層清晰，不存在可見的雜質，也預防各層級之間出現混亂，此外，對于采用的物料，如砂石、預制磚等，都應在質量上達標。二是要提前就對所有的濾材進行處理，這主要是指清潔其外部，以避免工作表面的尖石、樹枝等雜物對其產生傷害，但因為土工布反濾層并不會長期處在暴露狀態，所以只要一直都觀察覆土，直至其達到預期的高度，然后對其充分壓實，就能有很好的防滲效益。

4 結語

綜上所述，加大對土石壩施工壩體防滲技術的研究，對于當前水利基本建設是十分關鍵的，并且還能夠確保人民生命財產安全不受影響。要探討施工的形式及技術要怎樣使用，這些都關系到實效性。不過，由于目前我國土石壩工程防滲技術標準尚不完善，在正式施工與應用的過程中依然面臨著不少問題，所以必須針對實際狀況，采取相應舉措，來提高我國土石壩工程的防滲效益，并以此推動國家經濟與社會的平穩發展。