水利工程施工中堤坝防渗加固技术探究

期刊: 建筑技术 DOI: PDF下载

张华

阳信县国土空间规划院 山东省阳信县251800

摘要

水利工程是一种重要的基础设施,在推动农业发展方面发挥着积极的作用,同时也是社会经济发展的重要保障。但从目前来看,不少水利工程堤坝都出现了一定程度的渗漏问题,如果不能及时对问题进行处理,则可能使影响进一步扩大,最终导致堤坝乃至水利工程整体无法正常使用。因此,做好水利工程堤坝防渗加固工作非常重要。


关键词

水利工程施工;堤坝防渗;加固技术

正文


1水利工程堤坝防渗加固的重要性

水利工程建设的主要目的是对水流进行控制,对水量进行调节,在预防洪涝灾害的同时,满足人们生产生活对水资源的现实需求。堤坝是水利工程的核心组成部分,占据了水利工程总工程量的80%~90%,做好堤坝建设十分关键。从目前来看,我国有相当一部分水利工程都建成于20世纪60~70年代,经过长期的运行,多数水库堤坝出现了渗漏问题,影响了堤坝整体的稳定性和运行的安全性,严重的渗漏甚至可能导致坝体或者坝基变形。通过堤坝防渗加固,能够有效清除水利工程堤坝中存在的安全隐患,提升堤坝的防洪能力,充分发挥堤坝的作用,提高水利工程的使用效率,也可以维护周边生态环境,减少水土流失问题。

2水利工程施工中堤坝防渗加固技术的应用

2.1灌浆防渗加固技术

在水利工程中,灌浆防渗加固是通过导管向堤坝土体结构中高压灌入水泥砂浆等浆料,浆料与土体颗粒凝结混合形成连续性固结体的一种技术手段,所形成固结体具有良好的防渗阻水性能,可以有效封堵堤坝结构中形成的渗漏点,消除防渗薄弱环节,多用于处理心墙坝与均质堤坝等类型水利堤坝的渗漏险情。

同时,根据灌浆方式,可以将灌浆防渗加固技术分为劈裂式、速凝式、高压填充式三种技术手段,不同技术的适用范围、防渗加固效果、工艺步骤存在差异性,具体如下:第一,劈裂式灌浆加固。施工人员使用钻机设备,在堤坝结构指定位置钻设若干数量孔洞,基于水力劈裂原理,沿坝轴线向孔内开展加压灌浆作业,浆液破坏堤坝原有结构,形成贯通劈裂缝,受到浆液自重、注浆压力、坝互压等多重作用影响,在堤坝中固结形成防渗墙体结构,有效填充堤坝中分布的各处孔隙裂缝,取得改善堤坝结构压密性与调整应力状态的技术效果。第二,速凝式灌浆加固。在堤坝渗漏点或管涌处钻设孔洞,在孔内填入大米等具备膨胀特性的材料,随后,在孔内低压灌注水泥浆液,在浆液中添加一定量的速凝剂,填充材料遇水产生膨胀反应,起到控制管内阻力与堵塞管涌的作用,在短时间内消除堤坝管涌险情。第三,高压填充灌浆加固。配置50m工程钻机等型号的设备机具,在堤坝防渗加固区域中钻设孔洞,将相邻孔洞间距保持在2m左右,要求孔底到达砾石层,在孔内下放注浆导管。随后,按照自上至下顺序,在孔内高压灌注浆液,依次在砂砾层与地表土层中灌注适量浆液,最后使用黄泥浆等材料对孔口进行封孔处理,待浆液凝结硬化后即可完成灌浆加固作业。

2.2高压喷射灌浆技术

高压喷射灌浆技术的基本原理,是利用射流作用,对堤坝所处地层的结构做出改变,然后灌入水泥浆或者复合浆液,在地层内部形成凝结体,从而起到防渗加固的效果。在当前的技术条件下,高压喷射灌浆施工的方法可以分为几种:一是单管法,主要是借助高压泥浆泵,将预先配置好的水泥浆以30MPa的压力喷射到地层中,借助冲击剪切作用破坏地层结构,然后通过旋转的方式,实现水泥浆和土层的充分混合,凝固后可以形成具备较高稳定性的凝胶体。单管法施工中,水泥浆液的水灰比控制简单,能源利用率高,不过对于高压泥浆泵的依赖性较大;二是双管法,利用双通道注浆管,在水利堤坝底部同轴双重喷射高压水泥浆和空气,扩大破坏面积,最终形成延伸长度更大或者桩径更大的凝胶体。双管法的优势在于相同压力下,高压水泥浆能够与空气协作,有助于防渗加固效果的提高,不过其只适用于软土层;三是三管法,三管法是利用三个通道,分别输送高压水泥浆、空气和清水,在30MPa~60MPa的超高压作用下冲切土体,然后借助泥浆泵灌注的方式,对土层进行加固。这种方法的优势在于喷射压力高、设备损耗小,形成的凝胶体体积更大,在软土地基和砂土层防渗加固中有着良好的适用性;四是多管法,在施工中,需要先在地面钻出倒空,置入多重管,然后利用向下旋转运动的超高压喷射流来破坏土体结构,以高压水冲切岩石,以真空泵将泥浆抽出,形成巨大的内部操作空间,在喷嘴位置设置超声波传感器,对相关数据信息进行采集,然后结合实际情况,将混合均匀的水泥浆、砂浆和砾石等填充到空间中。

2.3渗漏涌水处理技术

堤坝涌水问题可能引发各种灾害,而从目前的技术发展情况分析,对于渗漏涌水的处理,大多使用水反应材料进行封堵。考虑到水利工程堤坝渗漏可能导致的严重后果,工作人员必须结合实际情况来对封堵材料进行合理选择。从提高堤坝防渗加固效果的角度,可以选择高聚物材料,其具备显著的膨胀扩散机理,能够实现对裂缝问题的有效处理,规避可能出现的严重后果,同时也能为日后的维护提供便利,做好水流的合理引导,有效缓解水压,降低水流作用对堤坝的影响。对照水利工程堤坝的实际情况,选择科学的渗透涌水处理技术,能够发挥出良好的防渗加固效果,促进水利工程施工质量的提高。

2.5水泥土搅拌桩成墙防渗

在堤坝防渗加固区内开挖若干数量的桩孔,在孔内旋转提升钻杆持续喷射水泥浆等固化剂,固化剂在压力作用下破坏周边土体结构,与土体颗粒强制搅拌,产生一系列物理化学反应,在一段时间后凝结硬化为水泥土搅拌桩,由多个搅拌桩组成防渗墙体结构,多用于处理分布饱和软黏土与砂性土层的水利工程。

结论

总而言之,最近几年,伴随着经济的快速发展,我国的水利工程施工技术和堤坝防渗技术得到了显著提升,很好地适应了社会发展对于水利工程的需求。面对水利工程运行中存在的堤坝渗漏问题,运营管理机构必须重视起来,借助先进的防渗加固技术,对水利工程堤坝中存在的渗漏问题进行解决,提高水利工程的运行效率,将水利工程的作用充分发挥出来,带动经济的可持续发展。

参考文献:

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