水利工程堤坝渗漏分析及防渗加固处理措施

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  【摘 要】水利工程是我国民生工程,因此越来越受到重视。水利堤坝工程防渗加固处理对于提拔整体结构的稳定性有着重要的影响,其更是水利堤坝工程施工质量的有效保障。因此加强对其的研究非常有必要,基于此本文分析了水利工程堤坝渗漏和加固的相关方面,以期提供一些借鉴。
  【关键词】水利工程;堤坝渗漏;加固处理
  1、水利工程堤防出险险种以及解决方式
  1.1、险种
  依照险情的不同可以将堤坝的渗透破坏分成三种,第一种为堤身的险情,是由堤身的填筑密度不均匀以及组成物质的复杂不均所致;
  第二种,是在堤身以及地基相接处产生的险情,这是由于该接触带的组成物质较为混杂,筑底过程中没有清基所致。
  第三种是地基险情,主要是由于地基的透水性较强,这是由于地基存在沙壤土以及砂层等造成的。
  1.2、处理方式
  首先,通过防渗体可以对堤身进行良好的防渗处理,例如锥探灌浆以及劈裂灌浆和截渗墙等结构,都可以有效提高堤坝的防渗性能。除此之外翻挖填筑以及加厚堤身等都可以对堤坝进行处理。其次,在使用截渗墙中,其关键就是对材料成本的控制以及对墙体的控制,从而有效的降低成本造价。在这一点目前常用的挤压法造墙、深沉法造墙以及开槽法造墙都能够达到这一目的,其中在墙深不大于20米时,采用深沉法造价最低。而高喷法进行造墙,其价格相对较高。最后,针对一些粒径相对较大的地层,例如砂石、卵砾石含量较高的地层,则可以考虑多种开槽方式配合进行,但是相对的造墙成本也会随之提高。对于此类地层进行防渗处理,也可以采用减压反滤等措施予以保护。
  2、我国堤坝目前现状
  我国幅员辽阔水资源丰富,用途各异的水利工程随处可见,这其中就包括各种各样的水岸堤坝和水库。也正是这些水利工程起到控制地下水和地表水的作用,才为我们大家的生活提供了安全保障,为国家的安定与繁荣作出自己的贡献。但是,由于种种原因,有些水利工程确实存在着诸多的隐患。例如:很多堤坝的修筑时期处于修建技术不够成熟的时期,加之当地政府不够重视,没有进行必要的保养工作,使得这些年代修建的堤坝禁不起时间和自然的考验已经露出很大的安全隐患,对当地居民的安全造成巨大的威胁。
  3、堤坝渗漏原因分析
  堤坝工程建设与普通的住宅建设不同,在投入使用的过程中,不但要对基础设施建设的基本形变和性能的稳定性进行定期检测检验,而且要从堤坝工程的实际情况出发,充分考量其在蓄水防洪的过程中是否可能产生渗漏这一安全隐患。千里之堤,溃于蚁穴。正是堤坝渗漏事故的有力写照,这一安全问题看似很小,但是它可以引发一系列的严重水利工程灾害。产生渗漏的原因主要有以下几个方面:首先,在整体水利工程施工作业过程中未严格按照有关规定进行施工,或者是没有根据堤坝所在地的地质情况、水文特征做出判断分析,将合理设计方法应用到实践中;其次,在自然地质灾害发生以后,堤坝主体受到强烈的冲击而出现损坏,坝基出现裂痕等等;再者就是堤坝运营时期过长,而且维护监测工作不到位,工作人员安全意识不强,对于险情的出现,勘探不够仔细,使用弥补方法不合适等诸多原因。
  4、堤坝工程防渗加固技术分析
  4.1、堤坝防渗处理
  为了对渗透进行处理或者使浸润线降低,通常可以采用灌浆或者防渗墙的方式。对于抗滑稳定性安全系数的提高,则可以通过采取防滑桩或压重等措施实现。在处理滑坡时,就相对复杂得多,必须分析滑坡产生的原因再进行适当的处理。目前,使用得最多、最为有效的方法就是使坝体浸润线降低。此外,使土体的强度指标提升也是一种行之有效的办法。随着科学技术的广泛应用,土工合成材料也获得了飞速发展,提高土体稳定性的方法也越来越多,用土工膜或复合土工膜防渗就是其中应用较为广泛的方法。除此之外,使用加筋材料也能够有效提高土体的稳定性。
  其主要进行的灌浆工艺:
  1)灌浆孔的布设。灌浆孔的布设常用方格形、梅花形和六角形等几种布设形式。方格形的主要优点是便于补加灌浆孔,在地形复杂的地区宜采用这种方法;而梅花形和六角形布孔的主要缺点是不便于补加灌浆孔,多用于灌浆后不需补加孔的坝体。
  2)钻孔。钻孔有机钻、锥钻、打管等几种方法。
  3)灌浆施工技术要点。本着“围、挤、压”的原则,先将需灌浆加固的区域围住,再在中间开设灌浆孔,开始灌浆挤密,最后逐个压实。在灌浆操作过程中,宜用较大的压力进行灌浆,保证浆料的渗填度较好,提高灌浆加固的施工质量。
  堤坝防渗处理原则:堤坝防渗一般采用灌浆或防渗墙措施来处理渗透或降低浸润线,采用防滑桩或压重等措施来提高抗滑稳定性安全系数。滑坡的处理比较复杂,要从滑坡的起因上解决问题。最好的途径是降低坝体浸润线或提高土体强度指标。水利堤坝的处理原则按照堤坝所处水流位置划分,我们可以采取上游坝相应处理方法和下游坝处理方法,如果堤坝位于上游,主要采取兴建铺盖,使用合适的防渗墙技术手段以及帷幕灌浆来阻止渗水事故蔓延,在施工专业上简称“铺、截、堵”。如果堤坝位于河流下游,一般使用排水沟进行疏导,修筑减小压力的作业井,以及修建导渗反滤体,这些技术手段被成为“导、减、排”。另外,按照使用材料和技术上划分,主要包括现代化的土工膜防渗技术的使用和一般防渗墙技术的使用。
  4.2、堤坝灌浆防渗的几种方法
  4.2.1、劈裂式帷幕灌浆法。劈裂式帷幕灌浆法是用于加固堤坝的最主要的灌浆方式之一,其防渗的主要原理就是通过对不同堤壩曲面打孔灌浆,从而使得灌浆物能够在堤坝轴线上形成屏障物,从而起到堤坝防渗的作用。在运用这种灌浆方法时要特别注意灌浆物的相关比例以及打孔的形状和深度,一般情况下所布孔的基本形式为梅花形布孔以及直线布孔等。另外还要注意灌浆过程中相关压力的掌握,从而最大程度的降低灌浆过程中出现冒浆现象。   4.2.2、低压速凝式灌浆法。所谓的低压速凝式灌浆法就是利用低压进行灌浆,这种方法主要运用在高危水位下对管涌的堵塞。在此方法的运用过程中,不同的地质情况所要求的打孔的钻机型号不同,一般情况下,50型钻机钻孔以及30型钻机最为常用。在孔被打好后,先向孔内注入遇水会膨胀的物质,然后在低压条件下,再向孔中注入具有速凝效果的水泥浆,从而最大程度的减弱管中的水流速度,为下一步防渗处理提供条件。
  4.2.3、高压填充式灌浆法。水利工程堤坝之所以会产生渗漏现象,很大一部分原因就是因为在水利堤坝建成之后,其基本微型结构遭到破坏,譬如蚂蚁在堤坝底部筑巢或者堤坝内部出现溶洞等,这都在一定程度上增加了堤坝渗漏水的几率,处理这种堤坝渗漏,最有效的方法之一就是高压填充式灌浆法,在此方法的运用中最重要的一点就是要保证土质的干燥程度,土质干燥度的保持能够最大程度的促进高压填充式灌浆法的效率,对于其效果的体现也有一定的积极作用。
  4.2.4、灌浆加固。
  通过采用灌浆加固的方法能够形成一个完整的防渗体。这种加固方法通常是应用于浆砌石重力坝施工中其能够使堤坝表面的水泥浆凝固成型,有效堵塞了堤坝的缝隙处这样就可以提高坝体的防水能力使得坝体的安全稳定性受到了一定的保障。其次由于部分下游壩面存在渗漏的问题导致水平孔严重倾斜。这时就要对坝面进行灌浆加固措施对渗漏部部位进行堵塞,充分保障坝体的完整性增强了坝面的防水性能大大提高了坝面的耐腐蚀能力。而在采用方向灌浆加固方法时要尽可能保持堤坝前无水的状态这样才有利于对坝面进行重新的剔缝并选择防水性能较高的水泥砂浆进行坝面的勾缝施工,以此来保证坝体的安全程度加强坝面的使用质量。这种灌浆加固方法也已经成为当前水利工程建设中常用的防渗加固技术并在多个工程建设领域中得到了广泛的应用取得了非常显著的防渗加固效果。
  4.3、混凝土防渗墙技术
  4.3.1、高压喷射防渗墙。
  其形成原理是坝基的覆盖层在高压射流的作用下,受到冲击和扰动,与此同时,将水泥浆灌入其中。通过高压喷射的方式,将被灌地层的土颗粒和水泥浆充分混合到一起,进而形成防渗墙。
  4.3.2、自凝灰浆防渗墙。
  这种防渗墙技术在其他国家已被广泛采用,如美国和法国。其形成和作用原理是利用“自凝灰浆”的生成来进行防渗加固,成分为水泥、膨润土以及缓凝剂,可以提高墙体的防渗性能和稳定性、牢固性。这种防渗技术的特点是在施工完成后能够自行凝固,而在其凝固之前,则可作为造孔中的固壁泥浆。这种防渗墙技术起源于塑性混凝土墙,在我国尚属起步阶段,还需进一步研究。
  4.3.3、垂直铺塑。
  这种防渗墙技术具有工作效率较高的优点。所采用的设备为链斗式挖槽机,通常来说,挖槽的深入应不大于15m,槽宽则应选取在15cm和30cm之间,形成的槽孔是连续分布的,采用泥浆对孔壁进行加固。槽孔形成后,需要在上面辅设防渗薄膜,并将粘土回填。这种防渗技术也有其适用范围,通常用于砂壤土层。
  4.3.4、水泥土搅拌桩防渗墙。
  这种防渗墙技术具有成本低的优点,每平方米成本大约在90元和130元之间。所采用的设备是深层搅拌桩机,较为轻便。将土体和水泥浆进行充分地混合和搅拌,水泥通过一系列反应,继而硬结形成防渗墙。墙厚在25cm和30cm之间、墙体在深15m范围内具有较好的完整性。同样,这种防渗墙技术也有一定的适用范围,即适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。
  总之,水利工程建设是一项艰巨而复杂的施工工艺,就目前的情况来看,我国的大部分水利堤坝工程都是需要进行防渗加固处理,从而使得堤坝防的防水性能得到进一步提高,因此需要引起我们的重视。
  参考文献:
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