水利工程施工中防滲和加固技術研究

摘 要：水利工程施工過程中的防滲技術和加固技術對工程質量和安全具有重要意義。針對水利工程施工過程中常見的防滲問題和加固需求，研究和總結了當前常用的防滲技術和加固技術，比較了不同的防滲材料和加固工藝，并提出了相應的技術方案，為水利工程施工中的防滲加固提供參考和指導。

關鍵詞：防滲技術；加固技術；水利工程；材料；工藝

中圖分類號： TV543 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）05–0-03

水利工程是國民經濟和社會發展的重要基礎設施，在構建社會主義和諧社會中肩負著十分重要的職責。在水利工程施工過程中，防滲技術和加固技術是保障工程安全和提高工程質量的重要環節。隨著科學技術的不斷發展，水利工程施工過程中的防滲技術和加固技術也在不斷創新與完善，以滿足不同工程的需求[1]。

防滲技術主要用于阻止地下水或水體滲透工程結構或土體，防止地下水水位下降、土體液化等問題的發生。常用的防滲技術包括地下連續墻技術、注漿加固技術、滲透結晶技術等，其主要通過形成防滲層或填充土體和混凝土中的空隙和裂縫，增強工程的抗滲能力，保障工程的安全和穩定。加固技術主要用于提高工程結構的抗震、抗風、抗裂、抗壓水平，延長工程的使用壽命[2]。常用的加固技術包括鋼筋混凝土加固技術、預應力加固技術、梁柱加固技術等，主要通過增加鋼筋混凝土構件、預應力鋼筋或其他加固材料，增強工程結構的承載能力和抗滲能力，從而保障工程的安全和穩定。

1 水利工程施工中常見的防滲問題

水利工程施工中常見的防滲問題主要包括土體滲流、混凝土裂縫滲漏、壩基滲流等。土體滲流是指土壤內部水分的滲透和流動現象。在水利工程施工過程中，土體滲流通常發生在堤壩、擋土墻、河道護岸等地方。如果土體滲流未得到有效控制，則會導致土體的松動、沉降、坍塌等問題，嚴重影響工程的穩定性和安全性。

混凝土裂縫滲漏是指在施工過程中混凝土結構常常會出現裂縫，如果這些裂縫未得到及時修補和加固，則會導致混凝土內部的水分滲漏。混凝土裂縫滲漏不僅會影響工程的使用壽命和安全性，而且會導致混凝土結構的進一步破壞和坍塌。壩基滲流是指水利工程中大壩底部土體或巖體內部水分的滲透和流動現象。如果大壩底部發生滲流，則會導致壩基土體出現松動和沉降的現象，這將嚴重影響大壩的穩定性和安全性，甚至可能導致大壩潰壩，引發災難性的洪水災害。

同時，水利工程的管道系統是輸水、排水和排污的重要設施之一。如果管道發生滲漏，不僅會造成水資源的浪費，還可能引發地面塌陷和土壤污染等問題，嚴重影響工程的運行和環境的安全。此外，水利工程中的閘門是用來調節水位和控制水流的重要設施之一。如果閘門發生滲漏，不僅會影響水位的調節和水流的控制，還可能進一步破壞閘門結構而嚴重影響工程的使用和安全。如果這些防滲問題得不到有效防治，則水利工程的安全和運行就會受到嚴重影響，甚至可能引發工程事故，造成巨大的經濟損失和人民群眾的生命財產損失。因此，水利工程施工中的防滲工作顯得尤為重要。

2 水利工程施工中常用的防滲技術

2.1 防滲材料

常用的防滲材料包括聚乙烯薄膜、高分子聚合物、瀝青混凝土及水泥漿等。聚乙烯薄膜是一種常用的防滲材料，具有良好的柔韌性和耐腐蝕性，能夠有效防止水分滲漏。在水利工程中，聚乙烯薄膜通常用于堤壩、擋水墻、水庫底部等部位的防滲工程。高分子聚合物是一種具有高強度、高彈性和耐腐蝕性的防滲材料，能夠有效防止土體和混凝土的滲漏。高分子聚合物通常用于地下連續墻、隧道襯砌等部位的防滲工程。瀝青混凝土是一種由瀝青和骨料混合而成的防滲材料，具有良好的防水性能和耐久性，能夠有效防止水分的滲漏。在水利工程中，瀝青混凝土通常用于壩體、渠道、水閘等部位的防滲工程。水泥漿是一種由水泥、砂漿和添加劑混合而成的防滲材料，具有良好的滲透性和耐久性，能夠有效填塞土體和混凝土中的裂縫和空隙，從而防止水分滲漏。在水利工程中，水泥漿通常用于混凝土結構的裂縫修補和加固工程[3]。

2.2 滲透結晶技術

滲透結晶技術是一種利用滲透結晶材料對土體或混凝土進行加固防滲的技術。滲透結晶材料通常是一種粉狀或液態的混凝土增強劑，通過滲透作用將其注入土體或混凝土，與土壤中的游離鈣離子發生化學反應，產生結晶物質填充土壤或混凝土中的微孔、毛細孔和裂縫，從而形成一個致密的防滲層而阻止水分的滲透[4]。滲透結晶材料具有較強的滲透能力，能夠迅速滲透土體或混凝土。同時，滲透結晶材料與土壤中的游離鈣離子發生化學反應，產生鈣基結晶物質填充土壤或混凝土中的微孔、毛細孔和裂縫。結晶物質在土體或混凝土中逐漸結晶成長，形成一個致密的防滲層，阻止水分的滲透。滲透結晶技術的優點包括施工簡便、效果顯著、成本較低等，適用于各種土體和混凝土的防滲加固工程。滲透結晶技術常用于地下連續墻、隧道襯砌、堤壩基礎等部位的防滲加固工程。通過采用滲透結晶技術，能夠有效提升水利工程的防滲性能，從而保障工程的安全和穩定。

2.3 地下連續墻技術

水利工程施工中常用的防滲技術之一是地下連續墻技術。地下連續墻技術是一種利用混凝土連續墻阻止土體和水的滲透的技術。通過在地下挖掘連續墻，并注入高強度水泥漿，形成堅固的防滲墻體，從而達到防滲加固的目的。根據水利工程的具體要求和施工環境，設計地下連續墻的位置、尺寸和深度等參數。地下連續墻的設計應考慮土體的滲透性、工程的地質條件、工程的承載要求等因素。在設計好的位置上，利用挖掘機等工程機械挖掘地下連續墻的基坑。基坑的深度和寬度應符合設計要求，并保持墻體的垂直和水平。在基坑中設置鋼筋骨架，通常采用鋼筋網片或鋼筋籠的形式，以增強地下連續墻的抗拉和抗壓能力。在鋼筋骨架周圍設置注漿孔，并利用注漿泵將高強度水泥漿注入孔內，形成堅固的墻體結構。注漿材料填充了土體中的孔隙，并形成了防滲層，提升了地下連續墻的抗滲能力。在注漿完成后，對地下連續墻進行固化養護，以確保墻體的強度和穩定性。固化養護時間通常根據注漿材料的性質和施工要求而定。

地下連續墻技術的優點包括施工簡便、效果顯著、成本較低等，適用于各種水利工程中需要防止土體和水滲透的部位，如堤壩、水庫、渠道、隧道等。通過采用地下連續墻技術，能夠有效防止地下水或土體的滲透，保障工程的安全和穩定。同時，地下連續墻技術還可以有效防止地下水位的下降，保障地下水資源的安全和穩定。

3 水利工程施工過程中常用的加固技術

3.1 鋼筋混凝土加固技術

鋼筋混凝土加固技術是水利工程施工過程中常用的一種加固技術，主要用于增強和改善水利工程結構的抗滲能力、承載能力和整體穩定性。該技術在原有結構上增加鋼筋混凝土構件，使結構的抗拉、抗壓和抗剪能力得到增強，從而達到加固的目的[5]。鋼筋混凝土具有較高的抗拉和抗壓能力，可以有效增強原有結構的承載能力，提高結構的安全性和穩定性。鋼筋混凝土加固層具有較好的密封性和防水性能，可以有效阻止水分的滲透，提高結構的抗滲能力，延長工程的使用壽命。鋼筋混凝土加固技術可以有效改善結構的整體穩定性，減少結構的變形和裂縫，增強結構的抗震和抗風能力。鋼筋混凝土加固技術施工過程簡便，不需要拆除原有結構，只需在原有結構上增加鋼筋混凝土構件即可，因此施工周期較短，可以快速提升工程的安全性和穩定性。

鋼筋混凝土加固技術的應用范圍廣泛，適用于各種水利工程結構的加固和修復，如堤壩、水閘、水庫、渠道、橋梁等。通過采用鋼筋混凝土加固技術，能夠有效延長水利工程的使用壽命，提高水利工程的安全性和可靠性，保障水利工程的正常運行和服務功能。

3.2 預應力加固技術

預應力加固技術是一種利用預應力鋼筋來增強水利工程結構的技術。在水利工程結構中設置預應力鋼筋，并施加預應力，水利工程結構在受力時會產生壓應力，從而增加水利工程結構的抗拉能力、抗剪能力和抗壓能力，增強結構的抗滲能力和承載能力，從而達到加固的目的。根據水利工程結構的實際情況和加固要求設計行加固方案，確定預應力鋼筋的布置位置、數量和預應力的大小等參數。根據設計要求預制預應力構件，包括預應力鋼筋、預應力混凝土構件等。預應力構件通常在工廠預制完成后，再運輸到工地進行安裝[6]。

在水利工程結構中設置預應力鋼筋，通常采用預應力鋼筋預埋套筒或張拉錨具的形式，將預應力鋼筋固定在結構中，并預留張拉空間。在預應力鋼筋安裝完成后，利用預應力張拉機對預應力鋼筋施加預應力，使其產生壓應力。預應力鋼筋施加的預應力大小應根據設計要求進行調整。在預應力鋼筋張拉完成后，對水利工程結構進行固化養護，以確保預應力鋼筋與混凝土之間的黏結和傳力效果。

預應力鋼筋施加預應力后，能夠有效增加結構的抗拉和抗剪能力，從而提升結構的抗滲能力，防止結構發生裂縫和變形。預應力鋼筋施加預應力后，能夠有效增強結構的承載能力，提升結構的抗壓能力和承載能力，保障水利工程的安全和穩定。預應力加固技術能夠有效延長水利工程結構的使用壽命，減少維護和修復的頻率，降低工程的運營成本和維護成本[7]。預應力加固技術適用于各種水利工程結構的加固和修復，如橋梁、堤壩、水閘、水庫、渠道等。通過采用預應力加固技術，能夠有效提高水利工程結構的抗滲能力和承載能力，保障工程的安全和穩定。

3.3 注漿加固技術

注漿加固技術是一種利用注漿材料將土體和混凝土中的空隙和裂縫填充密封的技術。通過在土體和混凝土中注入特定的注漿材料，填充孔隙和裂縫，形成堅固的防滲層，從而達到加固的目的。對水利工程結構進行檢測評估，確定需要加固的位置和程度。根據實際情況確定注漿加固的方案和參數。在需要加固的位置進行準備工作，清理表面、修補裂縫、堵塞孔隙等，以確保注漿材料能夠充分填充和密封[8-9]。根據需要加固的結構和土體條件，選擇合適的注漿材料，通常包括水泥漿、聚合物注漿料、膨脹樹脂等。將選定的注漿材料通過注漿管道注入土體和混凝土，填充空隙和裂縫。注漿施工過程中需要控制注漿壓力和流量，確保注漿材料能夠充分填充和密封。在注漿完成后，對加固部位進行固化養護，以確保注漿材料的固化和硬化。固化養護時間通常根據注漿材料的性質和施工要求而定。

注漿加固技術施工過程簡便，不需要拆除原有結構，只需通過注漿管道將注漿材料注入土體和混凝土中即可，施工周期較短。注漿加固技術能夠有效填充或密封土體和混凝土中的空隙和裂縫，提升結構的抗滲能力和承載能力，延長工程的使用壽命，成本較低。注漿加固技術適用于各種土體和混凝土結構的加固和修復，如堤壩、水閘、水庫、渠道、橋梁等。通過采用注漿加固技術，能夠有效增強水利工程結構的抗滲能力和承載能力，保障工程的安全和穩定。

4 水利工程施工中防滲技術與加固技術的發展趨勢

4.1 新材料的應用

隨著科學技術的不斷進步和水利工程建設的不斷發展，新材料的應用已成為水利工程防滲技術與加固技術的重要發展趨勢之一。新材料的應用不僅可以提高工程施工的效率和質量，還能夠降低工程成本，延長工程的使用壽命。隨著環保意識的加強，水利工程對環保型防滲材料的需求日益增加。環保型材料具有低污染、低能耗、良好的工程性能和可持續利用等特點，能夠滿足水利工程對材料的環保性、經濟性和功能性的要求。高性能材料具有優異的力學性能和耐久性能，能夠加強工程的抗滲能力和承載能力，延長工程的使用壽命[10]。

4.2 智能化施工技術

利用物聯網、大數據等技術，實現對水利工程施工過程的實時監測和數據分析，及時發現施工中的問題和隱患，保障工程的安全和質量。機器人技術的應用將進一步提高施工效率和質量，降低人力成本和安全風險。

4.3 數字化設計和模擬技術

建筑信息模型（BIM）技術的應用將為水利工程的設計、施工和管理提供更加全面和精確的信息支持，提高工程的設計質量和施工效率。利用數值模擬技術對水利工程施工過程進行模擬和優化，提前發現施工中可能出現的問題和風險，減少施工過程中的不確定性和風險。

4.4 生態環境保護和可持續發展

結合生態環境保護的要求，開發和應用生態防滲技術，如濕地植被、生物防滲材料等，保護水資源和生態環境的安全和穩定。注重水資源的可持續利用和保護，提高水利工程的可持續發展能力，促進社會經濟的可持續發展。

5 結束語

水利工程施工中的防滲技術和加固技術在保障工程安全和提高工程質量方面起著至關重要的作用。隨著科學技術的不斷發展，新型的防滲材料和加固技術不斷涌現，為水利工程施工提供了更多的選擇和可能性。未來，水利技術人員應進一步深入研究各種防滲技術和加固技術，在實際工程中加以應用，并不斷總結經驗，提高防滲、加固的技術水平，為水利工程施工質量和安全保駕護航。

參考文獻

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[9] 李昌宇，戴林軍.防滲墻施工技術在水庫大壩工程中的應用：以水磨坑水庫加固工程為例[J].工程技術研究，2022，7 （23）：64-66.

[10] 張忠成.混凝土防滲墻施工技術在水庫防滲加固工程中的應用[J].科學技術創新，2022（30）：139-142.

作者簡介：顧振漢（1985—），男，甘肅白銀人，工程師，主要從事水利工程建設研究。