水利工程施工中防渗技术的运用分析
摘要
关键词
水利工程;防渗技术;运用
正文
1 水利工程防渗施工技术概述
现阶段,在水利工程建设过程中,施工单位不仅要保障水利工程质量与抗震性达到要求,还要保障水利工程不出现渗漏问题。防渗技术是能够防止液体渗入的技术手段,包括加固与堵塞两种方式。施工过程中,若水利工程存在渗漏隐患,需要通过相应的防渗技术降低出现渗漏问题的几率。若水利工程已经出现渗漏,需要通过有效的方式进行科学处理。水利工程关乎国计民生,影响着人们生活与经济发展,在优化水资源配置、充分利用水资源进行灌溉及发电等方面具有重要作用。但是,水利工程建设十分复杂,会受到自然因素及人为因素的影响,很容易出现渗漏问题,一旦发生渗漏,将影响工程质量,甚至会威胁生命财产安全。应用防渗技术可以增强水利工程的防渗性能,降低水利工程出现渗漏问题的几率,提高水利工程建设质量。
2 造成水利工程渗水现象的原因分析
1)材料因素;水泥是组成工程基础架构的核心原料,而项目施工也大多是以水泥的结构为基础,这也就意味着,水泥在施工的过程中也必然会受高温等客观原因的影响,使得自身的构造产生不同程度的断裂,其裂纹的形式主要分为高温裂纹、干缩裂纹和碱集料反应裂纹等。而裂纹一经形成,就必然会影响水泥本身的使用性能,降低水泥的硬度和强度,雨水的渗入和冲刷也会很容易对其造成损害,最终产生渗漏现象。
2)人为因素;人为因素主要体现在两个方面。一方面是设计因素。水利工程的施工建设需要对自然环境条件进行人为改造,必然牵涉到周边环境的改造,设计人员必须深入现场实地勘察,掌握周边的自然环境要素,了解社会环境整体情况,以此为参考,拟定工程设计方案。在设计方案设计时,设计人员如果考虑不周全,细节关注不到位,会导致设计的失误,使得设计布局与施工场地格格不入,影响后续施工难度,增加返工风险。另一方面是施工因素。水利工程施工建设受环境影响较为明显,作业工序较多,工序繁琐,对施工团队作业能力就有较高要求。如果在施工中施工工艺选取不当,技术操作不规范,或忽略当地的环境特点,会出现一系列负面问题。
3)施工因素,一般情况下,若混凝土施工部位的面积较大,施工人员会应用分层施工方式或是将施工部分划分为若干小单元。在不同的混凝土层或单元之间会存在一些薄弱部位或缝隙,导致出现渗漏问题。水利工程施工过程中,若模板支撑的稳定性或模板封闭性较差,会产生跑浆现象,导致混凝土结构出现蜂窝与麻面等问题,造成缝隙渗漏。同时,对于变形缝渗漏问题及成因;若没有做好止水带的固定,将导致止水带中心部位出现偏移,影响止水带的作用,引发变形缝渗漏等问题。在灌注混凝土的过程中,若没有科学开展振捣作业,凝结后的混凝土中间位置就会出现麻面与蜂窝等情况,甚至会形成较大的孔洞,造成变形缝渗水。
4)自然因素;水利工程往往建设规模大、施工环节多,且周边条件复杂,如果设计人员和施工人员对周边自然条件和环境情况考虑不充分,忽略了对地势地貌、水文条件、地质情况的详细勘察,就会在水利工程施工中“碰壁”。如在一些水利工程大坝、引流渠的施工中,必须要处理好地表水、地下水的问题,如果处理不好,会引发渗漏问题,影响施工质量。
3 水利工程中防渗墙施工技术的应用
3.1 锯槽法成墙施工技术
锯槽法成墙施工技术具有复杂的施工流程。施工人员应根据规定角度调整锯槽机刀杆的倾斜度,以1.2 m/h 的速度进行切割。在先导孔内对前方、上方及下方等多个方位进行来回切割,利用排渣系统将切割出的土体排到槽外区域。利用泥浆进行墙壁保护,避免墙壁遭到破坏。可以利用塑性混凝土进行墙壁浇筑,形成防渗墙。锯槽法成墙施工技术复杂,但是成墙较深且成槽效率较高,可以为灌浆施工提供便利。
3.2 多头深层搅拌水泥土成墙施工技术应用
多头深层搅拌水泥土成墙施工技术时,应利用搅拌机将若干个钻头钻到孔中,在土体中喷射水泥浆,之后立即开展搅拌,实现水泥浆与土体的混合,当混合物固结之后会形成水泥土桩,将所有的水泥土桩连接起来就形成了防渗墙。在应用此防渗技术时,要将成墙深度控制在 22 m 之内,将水泥土渗透系数控制在 0.3 MPa。多头深层搅拌水泥土成墙施工技术具有操作简单、所用泥浆不会造成严重污染、成本低、防渗效果好等优势,应用范围较广。
3.3 链斗法成墙施工技术
链斗法成墙施工技术比较适用于沙土、砂砾石及黏土等含量不超过 30% 的土层中。应用链斗法成墙施工技术时,需利用链斗式开槽机排桩上部的旋转链斗进行取土,将斜置排桩下放到成墙深度,利用开槽机进行土方开挖,并利用泥浆进行墙壁保护。链斗法成墙施工技术中应用的混凝土浇筑方式与锯槽法成墙施工技术的混凝土浇筑方式类似,开槽宽度一般在 16~ 50 cm,深度一般在 12.5 cm 左右。
3.4 射水法成墙施工技术应用
射水法成墙施工技术时,要应用混凝土搅拌机、造孔机及浇注机等设备。要先利用造孔机成型器中的喷嘴喷射出来的高速水流对土层进行切割。成型器会在先导孔中进行上下活动,将泥浆当作护壁材料,从而修整内壁,使内壁质量达到施工要求。当槽孔形成之后,可以利用水下混凝土或塑性混凝土开展浇筑,从而形成防渗墙。需要将防渗墙的标准厚度控制在0.45 m 之内,深度控制在 30 m 之内。射水法成墙施工技术的经济效益较高,在水利工程建设中应用范围较广。
4 水利工程中防渗灌浆施工技术的应用
4.1 灌浆施工技术
作为水利工程施工中比较常见的防渗技术类型,目前在工程防渗施工中应用效果较佳,且应用广泛,通过灌浆压力实现坝体与主体方向的劈裂分离,于内部灌注浆液构建防渗墙,以泥浆来填充裂缝,强化坝体稳定性。浆液和坝体在融合中带来内部应力的优化分布,使得坝体内部压力处于更为平衡的状态。而从技术应用层面看,灌浆技术操作简单,在实际应用中需要关注几个方面,首先,要合理把控浆液灌注力度,灌浆实施时最大灌浆压力要小于灌浆塞。灌浆压力调整与力度把握时,应与水利工程施工整体情况相契合,压力值计算要精准,明确注浆压力,有条件的情况下,应选择代表性的测试实验,了解确定最佳的灌浆压力位置,更好地把控灌浆压力,也可以基于工程施工需求,优选一次生浆法或分段生浆法。前者适用于透水性不强,但岩层厚度偏大的施工场景,后者更适用于透水强度较大的场景,在生浆方式的选择上也要综合考虑。其次,要关注吸浆量大时灌注方法的运用问题。水利工程施工若遇到大量吸浆的情况,在选择灌注方法时,应考虑将灌浆流量把控在科学范围内,使得灌浆液在灌注达到标准前能正常流动。若出现无法正常流动的情况,则应停止施工,查明原因,避免对接下来的防渗作业产生制约。施工人员使用降压处理方法进行压力值的下调,直到发生停滞,发生停滞后,将压力值回归到正常值,使灌浆工作连续、稳定。施工作业人员应正确选择灌浆处理方法并规范操作,根据工程实际情况,明确灌浆次数、最佳灌浆量,以少量多次的方式灌浆作业,让水利工程灌浆效果更佳。最后,要关注劈裂灌浆技术的实际应用问题。灌浆劈裂技术是通过施加外部压力,让工程坝体沿预想方向进行人为劈裂,在劈裂的罐体中加入浆体材料,切断坝体软断层,有效控制裂缝,但施工难度较高,要求作业人员要格外注意,小心施工,注浆完成之后,要重视后期的检查,对坝体进行检查,查看坝体质量是否完好,是否存在安全隐患,一旦发现问题,应采取措施弥补。
4.2 劈裂灌浆施工技术
应用劈裂灌浆施工技术时,需先综合分析坝体应力分布规律,根据坝轴线的方向开展劈裂施工。在这一过程中,施工人员应将水泥浆液灌注到劈裂出的缝隙当中,从而对裂缝及漏洞进行堵塞。劈裂灌浆施工技术可以切断水利工程坝体区域的软弱层,重新排布坝体应力,从而增强坝体的稳定性及防渗性。
4.3 卵砾石层防渗帷幕灌浆施工技术
相比于其他防渗灌浆施工技术,卵砾石层防渗帷幕灌浆施工技术较为特殊。施工时,需按照一定的配制比例将黏土与水泥配制成混合浆液。卵砾石层灌浆形成自立钻孔的难度较大,因此一般都会使用打管式灌浆法、套阀式灌浆法、循环钻灌阀根管式灌浆法等。在地质因素影响下,施工人员无法控制浆液的填充范围。若想增强水利工程的防渗性,要利用三排灌浆孔进行灌浆。卵砾石层防渗帷幕灌浆施工技术在水利工程中的应用范围较小,很多施工单位会将其当作勘探作业的补充手段。
4.4 膜料水泥施工技术
在水利工程防渗施工中也常用到膜料水泥施工,该材料投入成本较低,但其使用要求较高,材料应用有相应的弊端,在一些寒冷的气候条件下,防渗效果不理想。施工人员选择膜料水泥施工技术进行防渗处理时,应充分考虑工程施工地区的气候条件,了解周围环境情况,在较为温和的区域,可选择膜料水泥施工技术,在施工前,先进行表层整体的清理,排除杂物,土料应用的过程中进行筛选加工,土料中加入一定比例的水再进行充分的搅拌准备,工作完成之后,将其铺设在底部,使用机器将其压实,防止出现裂缝。
结束语:
综上所述,对于水利工程施工管理来说,防渗施工管理必不可少。水利工程中常见的渗透问题主要包括施工缝渗漏、变形缝渗漏及大范围渗漏等。可以利用锯槽法成墙施工技术、多头深层搅拌及链斗法成墙施工技术等防渗墙施工技术,发挥高压喷射灌浆施工技术、劈裂灌浆施工技术及卵砾石层防渗帷幕灌浆施工技术等防渗灌浆施工技术的优势,优化水利工程的防渗功能,提高水利工程施工质量。
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