水利工程中堤坝加固技术探究杨光辉

发表时间:2018/7/26   来源:《建筑学研究前沿》2018年第7期   作者:杨光辉 闫丽娟 崔亚平
[导读] 水利工程的堤坝是其重要的基础组成部分,其质量情况直接影响到整个工程的质量

杨光辉  闫丽娟  崔亚平
河南省陆浑水库管理局  河南洛阳  471000
              摘要:水利工程的堤坝是其重要的基础组成部分,其质量情况直接影响到整个工程的质量,因此要针对以往工程建设中常见的堤坝问题进行系统的分析,重点针对其出现的渗漏等问题进行研究,采取科学有效的加固防渗举措。本文进一步分析了水利工程中堤坝加固技术,以供同仁参考借鉴。
关键词:水利工程;堤坝;加固技术
              1 水利工程堤坝防渗加固原则
              水利工程堤坝施工在选用防渗加固技术时须遵循相应的原则,根据水利工程现场的水文地质特点,采用合适的防渗加固技术,如浇筑技术、防渗墙技术等,能有效降低堤坝浸润线,通过堤坝进行适当压重,能显著提高水利工程堤坝的稳定性及可靠性。在对水利工程滑坡进行处理时,需对堤坝滑坡的原因进行分析,然后采取针对性、有效性的措施进行处理,从根本上提高堤坝的防渗性能。现阶段,市场上土工合成材料种类众多,水利工程堤坝施工过程中采用的土工膜防渗材料、加筋材料等,其质量和性能直接影响水利工程堤坝的整体稳定性和强度。在对堤坝渗漏区域进行防渗加固处理时,在上游应该遵循“堵、截、铺”原则,下游应该遵循“排、减、导”原则,然后采用合适的防渗加固技术进行处理,尽可能降低水利工程堤坝的渗漏量,同时还可采用导流反滤、减压井、排水沟等方式,有效的降低堤坝扬压力,显著地提高水利工程堤坝的安全性和稳定性。
              2 堤坝工程中常出现的险情
              水利工程堤坝施工过程中容易出现的问题种类:堤坝施工过程经常出现的灾害种类主要有:渗透、流土、管涌、开裂及滑坡等,其中最为严重的是渗透破坏。堤坝渗透破坏的险情主要分为以下三类:①由于堤身在施工时物质的不均匀性以及填筑密实度的不均匀性而产生的渗透险情。②堤身与堤基础的连接处产生的一些险情,可能造成险情的原因是堤坝施工前没有按照要求清理地基,堤坝与地基接触部分的物质比较混杂,构成较混乱。③堤坝地基因为根基自身存在较强的透水性能的物质如沙层及沙壤土层,因而容易产生险情存在安全隐患。综上,三类为造成堤坝渗透破坏的常见的原因,为此我们应做好对堤坝的抗渗加固,从而减少渗透破坏对堤坝的损害,减小险情的发生。
              3 水利工程中堤坝加固技术
              3.1 土工膜防渗技术
              土工膜最为重要的防渗材料就是塑料薄膜、无纺布。目前,堤坝防渗中塑料薄膜应用最为普遍的有聚乙烯、乙烯等。如果堤坝对防渗性的要求非常高,还可以使用乙烯乙酸乙烯改性沥青共混土工膜。土工膜属于柔性材料,具有非常强的延伸性,不仅耐腐蚀、耐低温,还具有非常强的抗冻性。最为重要的是,土工膜尤其是复合土工膜使用寿命比较长,如果在清水环境下使用,至少能够使用 40 年。即便是在污水条件下使用,也能够使用 30 年,而这正好与大坝防渗要求相符。土工膜不仅具有防渗的功能,还具有排水功能,而且隔离与加筋一体,抗老化能力强,适应性广,具有稳定的质量等。
              3.2 灌浆技术
              (1)劈裂式帷幕灌浆技术
              该种防渗加固技术通常对堤身进行加固,起到提高堤身防渗性能的效果。在进行堤坝施工时,需对堤坝曲直程度进行调查,然后采用浅孔轻便钻机或者简单钻机按梅花形或直线形进行钻孔施工。值得注意的是,在进行钻孔施工时须压着堤坝轴线的方向对堤顶进行钻孔,尽可能将堤外肩和钻孔间的距离控制在1.0~1.5m间,孔距控制在2.5~3.0 m间,钻孔深度需根据堤身的实际状况确定。在进行灌浆施工时,需按由上而下的顺序和少灌多复的原则进行。在进行劈裂式帷幕灌浆施工过程中,应逐渐增加泥浆的稠度,并按从小到大的方式控制灌浆压力,根据现场的实际状况进行合理掌握,在实际灌浆施工时还应防止出现局部隆起、冒浆、滑坡及串浆等问题,以此保证整体灌浆质量。劈裂式帷幕灌浆施工技术能在堤坝轴线方向形成帷幕状保护层,显著提高堤坝的抗渗性能及稳定性。



              (2)低压速凝式灌浆法
              该种防渗加固技术主要应用于高危水位抗洪抢险施工,在实际施工过程中,需充分、详细和全面地勘察堤坝是否具有粘土层、砂砾层,然后根据堤坝管涌的具体位置,合理选择钻机钻孔位置,为增加管涌阻力,需在钻孔内放入易遇水膨胀的材料(如豆类、大米等),以此降低管涌速度,防止水泥浆液流出。在进行注浆施工过程中还应该严格控制注浆压力和速度,尽可能将灌浆压力控制在50 k Pa以内。同时,为保证水泥能快速凝固,还应该在水泥浆液中适当添加水玻璃、速凝剂等,能起到快速堵塞管涌的作用。
              (3)填充式高压灌浆法
              填充式高压灌浆法主要针对较大的堤坝进行作业,能够切实帮助堤坝更好改善问题,杜绝渗漏现象的发生。首先,需要由工作人员选用功率较大的 50 米工程钻机,对坝体进行大面积的孔洞开挖工作。钻孔深度相较于帷幕灌浆法更深,需要达到坝体与地基岩石层的位置。其次,由于填充式的灌浆方法压力较大,因此各项操作都要求一次性完成。使用 130 至 167 千帕的压力,将浆液一次性灌注完成。因此,相关工作人员在进行具体灌浆作业前需要做好两点准备工作。一是计算出应该进行灌浆的量,确保使用的量符合工程要求。二是需要需要对坝体做好测试工作,确保其能够较好承受高压力的冲击效果,同时在灌浆前将管道内的杂物清空并保证干燥,再进行具体的注浆作业。在完成基础浆液的灌入后,再使用黄浆液进行封口处理。填充式高压灌浆法也是目前我国堤坝防渗工程中最有效的方法。
              3.3 混凝土防渗墙施工技术
              其一,高压喷射防渗墙是借助于高压射流冲击扰动坝基覆盖层,同时灌入水泥浆,使浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成防渗墙。
其二,自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成“自凝灰浆”,在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆,完工后自行凝固形成墙体。
              其三,垂直铺塑是利用链斗式挖槽机,通过链条及链斗连续挖掘出渣,形成连续的槽孔,并用泥浆固壁,成槽后随即辅设防渗薄膜,回填粘土。挖槽深度一般≤15m,槽寬为15~30cm。适用于砂壤土层,工效较高。
              3.4 高压喷射灌浆
              由于高喷法最后形成的固结体大小受土体的种类和密度影响,而不同的喷射方式也会形成不同的固结体,在大小和形状上有所差别,所以喷射前要先进行现场的试验,通过试验最后确定喷射方式。喷射时要注意,深度如果过大,很容易形成上细下粗的固结体,这对于固结体的承载力和抗渗性能都有影响,在实际作业时要采用加大压力和流量的方法来进行弥补,也可以通过降低旋转速度慢慢提升来进行补救。如果喷浆量过少影响质量时,要再进行喷射一次。当冒浆量大于灌浆量的 20%时,这时要增加喷射压力、减少喷嘴直径、提升要加快,旋转也要加速,确保灌浆质量。通过调节喷射压力和灌浆量,改变喷嘴移动方向和速度,控制喷射固结体的形状。一般情况下,喷灌后的浆液都会有析水现象,这时会导致固结体顶部不实,不利于地基加固及防渗,这时要采用静压灌浆或添加膨胀材料进行预防。
              结束语
              人们对水利堤坝工程的防渗施工工艺也越来越重视,为了提高其防渗效果,扩大防渗施工工艺的适应性,就要将一些先进的科学技术应用到其中。而且在不同的工程项目中,其防渗施工处理的效果也就不一样,因此我们在对其进行防渗加固施工的过程中,就要根据工程施工的实际情况来对其施工方法进行选择,从而保障水利工程的正常运行。

              参考文献
              [1]徐甲存,仲静文.关于水库大坝防渗加固技术的探讨[J].城市道桥与防洪,2016(09).
              [2]王学刚.浅析防渗加固技术在我国水工堤坝建设中的应用[J].科技创新与应用,2014(12).
              [3]徐甲存,仲静文.关于水库大坝防渗加固技术的探讨[J].城市道桥与防洪,2013(09).

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