堤壩防滲設(shè)計(jì)在水利工程中的應(yīng)用研究

熊 康

（淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司廣州分公司，廣東廣州 510610）

生產(chǎn)生活用水需求的不斷增加導(dǎo)致水資源壓力逐漸增大，為了打造協(xié)調(diào)性較好的用水體系，合理進(jìn)行水資源調(diào)度，因此具有大范圍水資源調(diào)配能力的工程已成為社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)，這其中又以大型水利工程為代表。水利工程中水庫(kù)、水電站、防控系統(tǒng)等內(nèi)容的建設(shè)，均涉及到堤壩結(jié)構(gòu)，而堤壩裂縫又是形成滲漏的主要因素。

1 基礎(chǔ)理論簡(jiǎn)述

防滲加固施工主要建立在滲流控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合堤壩本身以及堤壩地基內(nèi)部的滲漏情況展開針對(duì)性分析，通過(guò)技術(shù)手段以及人工手段，避免滲漏對(duì)堤壩完整性的影響。通常情況下，主要防滲技術(shù)是在“前堵后排和保護(hù)滲流出口”的原則基礎(chǔ)加以實(shí)現(xiàn)[1]，主要應(yīng)用在輕微的堤壩滲漏整改中，針對(duì)險(xiǎn)情較為嚴(yán)重的堤身散浸、滲水、脫坡、漏洞和跌窩，需要進(jìn)行大規(guī)模整改。

2 水利工程堤壩防滲體系的案例分析及背景研究

為了進(jìn)一步提升文章論述的科學(xué)性和有效性，全面增強(qiáng)現(xiàn)有防滲技術(shù)體系的施工價(jià)值，文章以具體的工程案例為切入點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程環(huán)境和存在的主要問(wèn)題進(jìn)行分析。

2.1 工程概況

樣本工程為某區(qū)域的灌溉性工程，為滿足地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活用水，需要工程具有綜合性灌溉能力。工程中的將軍陂灌區(qū)位于址山鎮(zhèn)，利用在址山河下游段攔河修建的將軍陂進(jìn)行引水，以滿足灌區(qū)用水要求，灌區(qū)主體工程建于1960年，主要承擔(dān)著昆華、新蓮、昆聯(lián)、四九等村1萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉任務(wù)，受益人口約1.8萬(wàn)人。

2.2 工程環(huán)境定位分析

結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，大壩主體出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致滲漏的因素較多，通常與建筑自身結(jié)構(gòu)以及外界環(huán)境有直接關(guān)系，因此了解工程所在區(qū)域的地理環(huán)境以及實(shí)際狀態(tài)，對(duì)于提升防滲技術(shù)體系效果有一定促進(jìn)作用[2]。

樣本工程中的灌區(qū)處于北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，灌區(qū)氣溫高，雨量充沛，年內(nèi)降雨量過(guò)于集中，且受西北高東南低的地勢(shì)影響，灌區(qū)成為干旱、洪澇、臺(tái)風(fēng)交替出現(xiàn)的多災(zāi)地區(qū)，夏秋易澇、冬春易旱。

將軍陂灌區(qū)區(qū)域所在位置地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，地層主要為第四系碎屑沉積巖。

2.3 水利工程堤壩滲漏的突出問(wèn)題分析

堤壩滲漏不僅和外界環(huán)境影響有一定關(guān)系，與人為施工、材料質(zhì)量以及施工質(zhì)量也有關(guān)聯(lián)，因此盡早確定堤壩滲漏的主要因素，能夠?yàn)楹罄m(xù)的防護(hù)奠定良好基礎(chǔ)。

2.3.1 方案設(shè)計(jì)問(wèn)題

結(jié)合樣本工程的實(shí)際設(shè)計(jì)狀態(tài)來(lái)看，主體工程位于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域，在設(shè)計(jì)過(guò)程需要充分結(jié)合環(huán)境因素進(jìn)行全面考量，打造針對(duì)性的優(yōu)化辦法，提升方案的可行性。

2.3.2 施工縫劃分不合理

施工縫預(yù)留是大體積混凝土施工期間的主要內(nèi)容，不僅可以抵御溫差對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，也可以有效應(yīng)對(duì)混凝土硬化過(guò)程中的膨脹效應(yīng)。但施工縫劃分不合理，也是導(dǎo)致堤壩本身存在滲漏情況的主要因素。

2.3.3 外界環(huán)境因素

水利工程的施工規(guī)模大且工期長(zhǎng)，在實(shí)際施工過(guò)程中必然會(huì)受到外界環(huán)境產(chǎn)生的影響，例如溫度、氣候、暴雨、臺(tái)風(fēng)，惡劣天氣將直接影響水利工程堤壩結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫[3]。

2.4 水利工程堤壩滲漏優(yōu)化方案分析

在水利工程堤壩修建過(guò)程中，及時(shí)地進(jìn)行防滲漏處理和優(yōu)化，能夠有效提升大壩本身的質(zhì)量，但由于工程規(guī)模較大，時(shí)間以及資金成本投入較多，因此在前期項(xiàng)目實(shí)施期間，也要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制，完善防滲漏體系，才可以有效實(shí)現(xiàn)堤壩綜合質(zhì)量的提升。

2.4.1 強(qiáng)化施工管控

首先要結(jié)合具體的施工需求，嚴(yán)格計(jì)算工程量，了解項(xiàng)目具體的適用范圍以及承載壓力，提升堤壩結(jié)構(gòu)自的承載力。

合理地選擇原材料，尤其是混凝土的選擇。原材料的采購(gòu)及應(yīng)用需要經(jīng)過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收以及性能檢測(cè)，通過(guò)樣本實(shí)驗(yàn)來(lái)提升原材料使用的合理性[4]。

2.4.2 落實(shí)好防滲漏技術(shù)體系的研發(fā)及應(yīng)用

針對(duì)堤壩“可能發(fā)生”滲漏的情況進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，結(jié)合實(shí)際情況開展針對(duì)性分析，進(jìn)一步提升防滲漏管控成效。

（1）構(gòu)建垂直薄防滲墻。

垂直薄防滲墻方式進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先要了解墻體的具體厚度，分析深度以及使用材料的類型。結(jié)合不同工程的實(shí)際需求以及外界環(huán)境對(duì)堤壩產(chǎn)生的影響進(jìn)行墻體厚度計(jì)算，同時(shí)考慮施工設(shè)備的性能和工藝水平。垂直薄防滲墻的深度根據(jù)地層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)而有所差異，隱蔽工程中半封閉防滲墻應(yīng)用成果較多且效果優(yōu)良，對(duì)地下水環(huán)境影響較小。

垂直薄防滲墻的材料一般有傳統(tǒng)水泥、砂漿、塑性混凝土。此外，新型的防滲材料應(yīng)用（如纖維材料、納米材料），也能夠有效提升墻體的抗擠壓能力以及防滲漏能力，但是造價(jià)相對(duì)較高，推廣范圍受限。

（2）防滲技術(shù)體系分析。

我國(guó)水利工程技術(shù)體系仍在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工藝逐步被新工藝代替，新型材料的使用還可降低對(duì)環(huán)境的影響。在探討堤壩防滲技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)盡量選用具有應(yīng)用性良好、推廣價(jià)值高、對(duì)環(huán)境影響較小的傳統(tǒng)工藝以及新型工藝進(jìn)行融合性分析[5]。

開槽轉(zhuǎn)化法：此種方式通過(guò)開槽設(shè)備，以鋸槽法、抓斗法、涉水法以及氣舉反循環(huán)法，構(gòu)建防滲體系，能夠有效加固防滲墻結(jié)構(gòu)。其中，抓斗法主要分為兩種，首先是液壓式抓斗，其次為機(jī)械式抓斗。這兩種方式主要應(yīng)用在不同的工程地質(zhì)條件中，如巖層內(nèi)軟巖以及卵石披露較多，可應(yīng)用機(jī)械式抓斗進(jìn)行施工作業(yè)。若巖層內(nèi)多表現(xiàn)為沙土以及黏質(zhì)土壤，可利用液壓式抓斗進(jìn)行作業(yè)；涉水法的原理是建立在成型器基礎(chǔ)之上，以成型器自身重力和泥漿沖擊力來(lái)破壞地下土壤結(jié)構(gòu)，打造循環(huán)體系，不斷修整槽型，最終完成整體的施工作業(yè)。應(yīng)用此方式進(jìn)行施工時(shí)，需要結(jié)合具體的地下環(huán)境以及堤壩整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，避免破壞地下結(jié)構(gòu)；鋸槽法與涉水法的工作方法和原理基本一致，但由于工作效率偏低，在實(shí)際項(xiàng)目開展中應(yīng)用較少；氣舉反循環(huán)法結(jié)合了上述三種方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效規(guī)避了施工過(guò)程中的多項(xiàng)矛盾，是當(dāng)前堤壩防滲加固體系中的主要技術(shù)方式。

（3）振動(dòng)擠壓技術(shù)。

振動(dòng)擠壓技術(shù)主要是將木板、樁柱擠壓到下層土壤中，在型材拔起后形成的空腔中注入水泥漿液，從而達(dá)到防止水體和堤壩直接接觸的目的。此種方式工作效率較低，且對(duì)原有土質(zhì)要求較高，僅部分極特殊的情況下才可應(yīng)用。

（4）鉸鏈砼沉排技術(shù)。

鉸鏈砼沉排技術(shù)是新型的防滲漏技術(shù)。借助鉸鏈本身的柔韌性，利用混凝土進(jìn)行固結(jié)使之形成一個(gè)整體。此種方式可以結(jié)合河床的具體形狀進(jìn)行任意調(diào)整，主要應(yīng)用在不規(guī)則堤壩結(jié)構(gòu)的防滲漏體系建設(shè)中。

（5）模袋砼護(hù)岸技術(shù)。

模袋砼護(hù)岸技術(shù)結(jié)合堤壩與水體之間的接觸面打造的聯(lián)動(dòng)性防護(hù)體系，具有較強(qiáng)的整體性以及抗沖擊能力，同時(shí)施工期間機(jī)械化程度較高，施工速度較快。在施工過(guò)程中，對(duì)成型后平整度有較高要求，主要應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高的項(xiàng)目[6]。

（6）鋼絲網(wǎng)石籠。

鋼絲網(wǎng)石籠如圖2所示。主要通過(guò)大量的鋼絲網(wǎng)構(gòu)建石籠，通過(guò)相互咬合的方式形成一個(gè)整體，在內(nèi)部填充抗沖刷材料。固結(jié)成型后具有極好抗壓能力，能夠結(jié)合河岸走勢(shì)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，且在水流沖擊嚴(yán)重位置可以單獨(dú)設(shè)置，柔韌性較高，適應(yīng)性較強(qiáng)，抗腐蝕性能較好，應(yīng)用范圍較廣。

圖2 鋼絲網(wǎng)石籠

3 結(jié)語(yǔ)

在水利工程建設(shè)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提升堤壩防滲性能，要結(jié)合實(shí)際情況靈活應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以因地制宜以及綜合治理為原則，開展技術(shù)體系優(yōu)化以及技術(shù)融合，確保技術(shù)方案的制定，滿足實(shí)際施工需求，全面提升堤壩綜合質(zhì)量。