水利施工的土壩防滲技術(shù)研究學(xué)術(shù)論文
摘要：水利工程對我國社會經(jīng)濟(jì)化建設(shè)而言具有重大意義，其是國民經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展的根本保障。結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好的水利工程，可以對水流量進(jìn)行合理化調(diào)節(jié)，進(jìn)而有效地避免旱澇災(zāi)害�，F(xiàn)階段，我國在建設(shè)水利工程中，主要應(yīng)用材料和土建工程基本一致，例如：石料、土方以及混凝土等。然而，水利工程施工現(xiàn)場多為湖泊、河流等地，由于施工過程中會產(chǎn)生較強(qiáng)的蓄水壓力以及水沖擊力，因此，水利工程對結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求非常高，不僅要確保其具有良好的抗水壓性能，還要具備一定的防滲漏性能。由此可見，水利工程施工重點(diǎn)為防滲技術(shù)，對土壩防滲技術(shù)進(jìn)行研究十分重要且必要。
關(guān)鍵詞：水利工程；土壩防滲；施工技術(shù)
中圖分類號：TV543文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1673-8853（2016）01-0053-02
0前言
在世界范圍內(nèi)，我國現(xiàn)有水庫數(shù)量最多。可以說，水利工程是我國實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)工程，修建水利工程不僅可以避免旱澇災(zāi)害，為人們的生命安全、健康效益提供基礎(chǔ)保障，還能幫助我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。然而，現(xiàn)階段，基于各種因素的綜合作用，我國水利工程投入使用后顯露出了大量的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，例如堤壩滲漏、變形等。如果施工人員無法采取有效的措施進(jìn)行及時(shí)處理，極易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。本文以我國某水利工程為例，對土壩滲漏原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并提出了一系列應(yīng)對策略，希望可以為我國水利工程施工人員提供具有可行性的建議。
1工程概況
某水利工程的堤壩總長約為51.70m，壩高最大值約為15.30m，邊坡比下游約為1:2.60，邊坡比上游約為1：3.20。該工程壩體的主要填筑物為殘坡積土，其主要組成因素為砂礫，約為總量的50%，其次為粘土，約為總量的15%。土壩的干密度值在每立方厘米1.43~1.47g范圍內(nèi)。以沖積層為壩下覆蓋層，因此，相對而言，顆粒值較大，在實(shí)施筑壩工程時(shí)，必須采取合理有效的防滲措施進(jìn)行加固處理。由于施工人員技術(shù)缺失，導(dǎo)致水庫蓄水后土壩無法承受巨大的水壓力，進(jìn)而出現(xiàn)了大面積散浸與滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞了該工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。
2土壩發(fā)生滲漏現(xiàn)象的原因
2.1壩體滲漏
首先，該工程壩體土料較差，其中含有大量雜質(zhì)，例如石塊等。施工人員在建設(shè)過程中，沒有對回填土取料進(jìn)行嚴(yán)格控制，導(dǎo)致其不具有良好的透水性；其次，施工人員沒有選擇適宜的抗剪指標(biāo)，導(dǎo)致壩體設(shè)計(jì)方案嚴(yán)重缺乏合理性；再次，在施工過程中，施工人員沒有對碾壓夯實(shí)作業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格管控，存在漏壓、少壓現(xiàn)象；第四，沒有采取分層碾壓法，致使土壩浸潤線較高，下游坡面濕度過高，在很大程度上削弱了壩坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；第五，排水系統(tǒng)安裝不合理，導(dǎo)致該工程排水性能較差，基坑內(nèi)含有大量雨水，加之動物打洞、筑巢等，造成了嚴(yán)重的滲漏危害。
2.2壩基滲漏
該水利工程施工過程中，施工人員沒有對基礎(chǔ)清理作業(yè)給予高度重視，導(dǎo)致壩體以及基礎(chǔ)結(jié)合面存在大量的腐爛物質(zhì)，例如，樹根、雜草等，進(jìn)而影響工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，誘發(fā)滲漏災(zāi)害；除此之外，施工人員在對該工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有對截水槽進(jìn)行深入考量，導(dǎo)致其深度值與該工程實(shí)際需求不符，且沒有有效銜接該工程的不透水層，導(dǎo)致截水槽投入使用后，無法承受水沖擊力，防滲效果非常差。
2.3繞壩滲流
該工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件相對而言較差，施工人員在建設(shè)過程中，沒有對該地區(qū)的水文地質(zhì)條件以及工程實(shí)際需求進(jìn)行綜合考慮，并沒有對節(jié)理發(fā)育較差、破碎巖石以及風(fēng)化巖等地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)勘探，制定合理有效的防滲加固處理策略；施工人員在作業(yè)技術(shù)方面，存在較大程度的缺失現(xiàn)象，例如，截水槽的`回填夯實(shí)作業(yè)質(zhì)量較差，導(dǎo)致結(jié)合面繞壩接觸產(chǎn)生集中滲漏現(xiàn)象。
3土壩防滲技術(shù)
3.1壩體劈裂灌漿法
水利工程防滲處理過程中，要想合理有效地應(yīng)用壩體劈裂灌漿法，必須結(jié)合壩體應(yīng)力的實(shí)際分布情況，沿其軸線布設(shè)單排孔，擇取適宜灌漿泵，將特定壓力、濃度的漿體注射到單排孔內(nèi)，基于水利劈裂原理的指導(dǎo)，對壩體劈開程度進(jìn)行嚴(yán)格管控，確�？梢杂行Ф氯蚴乔袛嘞嚓P(guān)隱患，例如裂縫、漏洞以及裂縫銜接軟弱層等，從而形成具有良好連續(xù)性的漿體防滲墻，改善土壩應(yīng)力的實(shí)際分布規(guī)律，促使壩體更具穩(wěn)定性與可靠性。在水利工程施工過程中，要想提高壩體劈裂灌漿法的防滲性能，施工人員應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際裂縫情況，采取針對性的應(yīng)對策略。如果水利工程的壩體質(zhì)量較差，屬于上下游橫縫貫通工程，施工人員應(yīng)采取全線劈裂灌漿法；如果水利工程的土壩工程采取的是局部灌漿作業(yè)法，施工人員應(yīng)該將灌漿群均勻布置于壩體裂縫區(qū)，實(shí)施灌漿泵灌注作業(yè)。應(yīng)用壩體劈裂灌漿法可以有效加固土壩全線的防滲性能，在提高其結(jié)構(gòu)密實(shí)性的同時(shí)，縮減其滲透系數(shù)。
3.2高壓噴射注漿法
水利工程防滲加固處理作業(yè)中，應(yīng)用高壓噴射注漿法，不僅可以降低工程開挖量，縮減工程施工面積，降低工程總體造價(jià)，而且由于其具有良好的施工便捷性，不會對周邊建筑造成嚴(yán)重影響。實(shí)際施工過程中，施工人員應(yīng)結(jié)合具體所應(yīng)用的高噴方法明確相關(guān)技術(shù)參數(shù)。不同區(qū)域的注漿壓力之間存在較大的差異性，其提升速度也不同，然而，在各個地層作業(yè)時(shí)，擇取相同施工方法，并不會對水壓、氣壓以及漿壓造成顯著影響，而提升速度的差異性卻十分明顯。由此可見，在實(shí)施高壓噴射注漿法時(shí)，施工人員要對提升速度給予高度重視。普遍而言，施工人員要想對提升速度進(jìn)行明確，必須將以下幾個方面作為切入點(diǎn)：首先，施工人員要參考水利工程建筑區(qū)域的實(shí)際情況，根據(jù)地層具體條件對提升速度進(jìn)行合理化選擇，如果該地層石塊密度較大或粒徑較大，施工人員應(yīng)擇取緩慢的提升速度。如果是在砂層中、后序孔等區(qū)域，可以擇取相對較快的提升速度；如果是在先序孔，則要應(yīng)用相對較緩慢的提升速度。其次，如果施工人員在開展高壓噴射注漿作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該工程出現(xiàn)孔內(nèi)返漿現(xiàn)象，應(yīng)該降低提升速度。最后，施工人員在設(shè)計(jì)噴射直徑時(shí)，應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，并有效結(jié)合試驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)，這樣可以有效地提高設(shè)計(jì)方案的合理性，提高工程施工質(zhì)量，進(jìn)而促使水利工程收獲良好的整體效益。
3.3復(fù)合土工膜法
復(fù)合土工膜法的土工膜厚度值普遍在0.50mm左右，施工人員在應(yīng)用過程中必須對其進(jìn)行嚴(yán)格掌控，除此之外，還要確保其具有良好的防滲性能與抗化學(xué)腐蝕性能，避免其投入使用后出現(xiàn)化學(xué)腐蝕以及自然老化現(xiàn)象，降低使用壽命。如果水利工程壩體出現(xiàn)大面積滲漏的原因是壩體土質(zhì)較差、不具備良好的防滲性能、施工技術(shù)質(zhì)量較差等，或是壩內(nèi)坡度較緩、壩體缺失穩(wěn)定性等，則可以應(yīng)用復(fù)合土工膜法進(jìn)行防滲加固處理。如果水利工程壩體因水庫無法放空、白蟻危害產(chǎn)生滲漏危害，或是局部需要防滲處理，則不適宜應(yīng)用復(fù)合土工膜法。
3.4黏土鋪蓋法
在開展土壩防滲加固作業(yè)時(shí)，施工人員可以擇取黏土覆蓋法，該方法的最為顯著的優(yōu)點(diǎn)便是可以就地取材，不僅可以縮減施工周期，還能大幅度降低工程總體造價(jià)。施工人員可以采取層次填筑、分層碾壓法對壩體上游區(qū)域進(jìn)行夯實(shí)處理，并將其作為覆蓋層。這樣作業(yè)的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：其一，增長滲徑；其二，降低壩體的滲流比降；其三，降低工程總體造價(jià)；其四，縮減工程作業(yè)面積；其五，提高工程施工效率；其六，施工設(shè)備以及機(jī)械器材需求較少。在實(shí)際施工過程中應(yīng)用黏土覆蓋法，需要對施工現(xiàn)場的黏土進(jìn)行充分利用。因此，施工人員在作業(yè)前期，應(yīng)詳細(xì)勘查工程施工現(xiàn)場黏土的實(shí)際分布情況，并結(jié)合自身作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對土壩水頭以及黏土鋪蓋長度進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。如果土壩不透水層較薄，透水性能相對較差，施工人員應(yīng)結(jié)合導(dǎo)滲溝開展導(dǎo)滲作業(yè)，從而對滲溝滲流進(jìn)行嚴(yán)格控制；如果土壩不透水層較厚，施工人員則應(yīng)在壩體下部的強(qiáng)透層實(shí)施減壓井作業(yè)。
4結(jié)語
水利工程的土壩滲漏問題十分常見，其誘發(fā)原因復(fù)雜多樣，嚴(yán)重時(shí)會降低水利工程結(jié)構(gòu)的安全性，危害周邊人們的生命健康。我國只有不斷加強(qiáng)在防滲技術(shù)方面的科研力度，才能以高水平技術(shù)保障水利工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，進(jìn)而促使我國早日實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化建設(shè)。
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