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【摘 要】我国地域广阔,水资源丰富,水利工程众多,在防洪减灾、农业灌溉和居民生活等方面发挥了重要的作用。然而由于施工技术和使用年限的原因,目前我国很多水利工程均出现不同程度的渗漏问题。作者结合自己的工作经验,对坝体防渗施工进行了简单探讨,以期为坝体防渗研究提供借鉴和参考。
【关键词】坝体;水利工程;施工技术;防渗;探讨
一、坝体渗漏的必要性研究
坝体因扩建加高,新老防渗体衔接处理不当漏水。坝体因多次扩建,新老防渗体的衔接处理往往不严,造成隐患。特别是心墙坝加高时,对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位抬高以后,其防渗体承受的水力梯度明显加大,增加了被击穿的危险,有的将心墙改做斜墙,但因库内死水排干困难,使基础处理不严,造成漏水隐患。浸润线抬高使下游坝坡失稳。已建的均质土坝中,常存在浸润线比设计计算的有所抬高,致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的,因碾压使坝体形成许多水平层面,导致水平向渗透系数大于垂直向渗透系数,产生各向异性渗流场的结果。其中在土坝施工中,坝体防渗开裂现象最为严重,因为斜墙、心和坝体各个部分的填充材料都是不一样的,甚至不同地区的由于土质不一样,也会的防渗产生影响。
二、坝体渗漏控制方法探讨
(1)坝体防渗墙施工工艺研究。坝体防渗墙施工的方法很多,例如锯槽法、多头深层搅拌水泥土、薄型抓斗、链斗法、倒挂井法,以及射水法等。在此本文仅对施工中较为常见的施工方法予以探讨。一是锯槽法成墙工艺。在先导孔中,锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动,一边以0.8m/h~1.5m/h的速度(根据地层状况)向前移动开槽;被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外,并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土,形成宽度为0.2m~0.3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成;传动方式有机械式与液压式两种。以不同规格的刀杆进行组合,开槽宽度可达0.2m~0.5m、深度达到40m。锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好,并且成墙深,适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100mm的砂砾石地层;还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。二是射水法成墙工艺。射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴,射出高速水流来切割土层,成型器上下运动切割修整孔壁,采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔形成后,浇筑水下混凝土或塑性混凝土,形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22~0.45m,深度可达30m。成墙垂直精度可达1/300,适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。目前,射水法在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中得到广泛采用,取得了较好的社会经济效益。(2)多头深层搅拌水泥土成墙工艺。这种方法是通过多头深层搅拌桩机把多个钻头一次性钻进,然后把水泥浆喷入土体并搅拌,使水泥浆液与坝体的土混合固结成多个坚实的土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙,目前最大成墙深度为22m,水泥土渗透系数10cm/s,抗压强度0.3MPa。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低,适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。这种防渗方法是防渗效果非常明显,而且投入小,见效快,使用的也较为普遍。(3)坝体灌浆技术研究。在灌浆技术的研究上,国内坝体施工主要是采用高压喷射灌浆。这种灌浆的原理是借助高压,将水泥浆液直接射流冲击破坏被灌地层结构,目的是让水泥浆液和被灌地层土颗粒混合在一起,最后凝结混合成坚固的防渗墙,进而达到防渗的效果。我们根据地层结构和对防渗结果要求的不同,又将其细分为摆喷、定喷,以及旋喷。这种灌浆技术使用十分普遍,因为它在灌浆时使用的设备检点,造价低,效率高,而且效果明显;但是它的缺点是对地质条件的要求特别高,如果施工过程中控制不好,就很容易在较大(>200mm)颗粒背后形成漏喷现象,进而达不到防渗效果。
水利工程作为我国防洪工程体系的重要组成部分,从中央到地方,从国家领导人,到平民百姓,都将其摆在重要位置,它关系到国家的安定和人民的生命财产安全。因此加快水利工程防渗施工技术研究,提高我国水利工程坝体防渗能力,保障坝体安全,是水利工程工作者为之奋斗终生的目标,也工作的重中之重。
参 考 文 献
[1]王志臣,彭玉霞.特殊气候条件下某碾压混凝土重力坝温控技术与效果研究[J].中国农村水利水电.2011(3)
[2]刘启波,魏林坚,强晟,钟锐.新型超长底板水闸混凝土结构施工期温控防裂研究[J].三峡大学学报(自然科学版).2011(2)
[3]谢祥明,郭磊.高温地区碾压混凝土重力坝的施工期温度裂缝控制[J].天津大学学报.2011(6)
[4]强晟,朱岳明,钟谷良,练松涛,苗孝哲.混凝土坝厚层短歇的快速浇筑方法及应用[J].三峡大学学报(自然科学版).2010(4)
【关键词】坝体;水利工程;施工技术;防渗;探讨
一、坝体渗漏的必要性研究
坝体因扩建加高,新老防渗体衔接处理不当漏水。坝体因多次扩建,新老防渗体的衔接处理往往不严,造成隐患。特别是心墙坝加高时,对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位抬高以后,其防渗体承受的水力梯度明显加大,增加了被击穿的危险,有的将心墙改做斜墙,但因库内死水排干困难,使基础处理不严,造成漏水隐患。浸润线抬高使下游坝坡失稳。已建的均质土坝中,常存在浸润线比设计计算的有所抬高,致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的,因碾压使坝体形成许多水平层面,导致水平向渗透系数大于垂直向渗透系数,产生各向异性渗流场的结果。其中在土坝施工中,坝体防渗开裂现象最为严重,因为斜墙、心和坝体各个部分的填充材料都是不一样的,甚至不同地区的由于土质不一样,也会的防渗产生影响。
二、坝体渗漏控制方法探讨
(1)坝体防渗墙施工工艺研究。坝体防渗墙施工的方法很多,例如锯槽法、多头深层搅拌水泥土、薄型抓斗、链斗法、倒挂井法,以及射水法等。在此本文仅对施工中较为常见的施工方法予以探讨。一是锯槽法成墙工艺。在先导孔中,锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动,一边以0.8m/h~1.5m/h的速度(根据地层状况)向前移动开槽;被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外,并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土,形成宽度为0.2m~0.3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成;传动方式有机械式与液压式两种。以不同规格的刀杆进行组合,开槽宽度可达0.2m~0.5m、深度达到40m。锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好,并且成墙深,适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100mm的砂砾石地层;还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。二是射水法成墙工艺。射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴,射出高速水流来切割土层,成型器上下运动切割修整孔壁,采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔形成后,浇筑水下混凝土或塑性混凝土,形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22~0.45m,深度可达30m。成墙垂直精度可达1/300,适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。目前,射水法在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中得到广泛采用,取得了较好的社会经济效益。(2)多头深层搅拌水泥土成墙工艺。这种方法是通过多头深层搅拌桩机把多个钻头一次性钻进,然后把水泥浆喷入土体并搅拌,使水泥浆液与坝体的土混合固结成多个坚实的土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙,目前最大成墙深度为22m,水泥土渗透系数10cm/s,抗压强度0.3MPa。其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低,适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。这种防渗方法是防渗效果非常明显,而且投入小,见效快,使用的也较为普遍。(3)坝体灌浆技术研究。在灌浆技术的研究上,国内坝体施工主要是采用高压喷射灌浆。这种灌浆的原理是借助高压,将水泥浆液直接射流冲击破坏被灌地层结构,目的是让水泥浆液和被灌地层土颗粒混合在一起,最后凝结混合成坚固的防渗墙,进而达到防渗的效果。我们根据地层结构和对防渗结果要求的不同,又将其细分为摆喷、定喷,以及旋喷。这种灌浆技术使用十分普遍,因为它在灌浆时使用的设备检点,造价低,效率高,而且效果明显;但是它的缺点是对地质条件的要求特别高,如果施工过程中控制不好,就很容易在较大(>200mm)颗粒背后形成漏喷现象,进而达不到防渗效果。
水利工程作为我国防洪工程体系的重要组成部分,从中央到地方,从国家领导人,到平民百姓,都将其摆在重要位置,它关系到国家的安定和人民的生命财产安全。因此加快水利工程防渗施工技术研究,提高我国水利工程坝体防渗能力,保障坝体安全,是水利工程工作者为之奋斗终生的目标,也工作的重中之重。
参 考 文 献
[1]王志臣,彭玉霞.特殊气候条件下某碾压混凝土重力坝温控技术与效果研究[J].中国农村水利水电.2011(3)
[2]刘启波,魏林坚,强晟,钟锐.新型超长底板水闸混凝土结构施工期温控防裂研究[J].三峡大学学报(自然科学版).2011(2)
[3]谢祥明,郭磊.高温地区碾压混凝土重力坝的施工期温度裂缝控制[J].天津大学学报.2011(6)
[4]强晟,朱岳明,钟谷良,练松涛,苗孝哲.混凝土坝厚层短歇的快速浇筑方法及应用[J].三峡大学学报(自然科学版).2010(4)