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【摘要】水利水電工程的建設(shè)不僅可以滿足供電需求,給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,還能提升水資源的利用效率,滿足節(jié)能環(huán)保的要求。在水利水電工程建設(shè)過程中,滲水是比較常見且影響較大的一項(xiàng)問題,如果沒有采取有效的防滲措施,工程質(zhì)量將受到影響,進(jìn)而出現(xiàn)各類安全隱患。因此,必須根據(jù)水利水電工程的實(shí)際情況,采取合理的防滲施工技術(shù),文章就此進(jìn)行了相關(guān)的闡述和分析。
【關(guān)鍵詞】水利水電工程;防滲;施工技術(shù)
水利水電工程的建設(shè)可以促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,不僅可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,還能帶來良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益,可以改善自然生態(tài)。人們?cè)絹碓街匾曀Y源的利用和水利水電工程的建設(shè),隨著水利水電建設(shè)腳步的加快,環(huán)境受到的影響逐漸增多。在新時(shí)代背景下,應(yīng)該堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則,堅(jiān)持節(jié)水節(jié)電等建設(shè)理念。為了提升水利水電工程的質(zhì)量和建設(shè)效益,必須做好防滲施工,全面提升堤壩工程的防滲性能。從而減少水資源的浪費(fèi),也能保障工程建設(shè)和運(yùn)營的安全。
1水利水電工程中出現(xiàn)滲漏的原因
1.1管道
在水利水電工程建設(shè)過程中,要保障工程建設(shè)的質(zhì)量,就必須做好防滲施工。在各種滲漏問題中,管道滲水是比較常見的一種滲漏問題。一些管道在長時(shí)間使用后,會(huì)受到腐蝕、沖刷,進(jìn)而出現(xiàn)老化、損壞的情況,影響管道密封性,導(dǎo)致管道滲漏,尤其是管道連接的部位,最容易出現(xiàn)滲漏問題[1]。造成該部位出現(xiàn)滲漏問題的原因有兩方面:一方面,在焊接施工時(shí),沒有嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范、施工要求進(jìn)行施工,造成焊接質(zhì)量低下,無法保障管道的密封性和耐久性;另一方面,管道中長期有水流動(dòng),經(jīng)過長時(shí)間的侵蝕、沖刷,管道會(huì)被腐蝕,進(jìn)而生銹,影響管道密度,最終出現(xiàn)滲水的情況。
1.2原材料
水利水電工程的施工環(huán)節(jié)較多,涉及很多工藝步驟,需要使用的施工材料數(shù)量和種類也比較多。施工材料是構(gòu)成工程的基礎(chǔ),所以材料的質(zhì)量會(huì)直接影響工程的質(zhì)量。如果在水利水電工程中采用劣質(zhì)材料或材料的規(guī)格不符合施工要求,則很容易出現(xiàn)滲漏問題。例如,施工中使用低質(zhì)量水泥,則水泥會(huì)快速硬化,造成強(qiáng)度較低,不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。或者在水泥混凝土施工中,混凝土的配比設(shè)計(jì)不合理,造成混凝土質(zhì)量低下,也很容易出現(xiàn)滲漏問題。鋼筋也是重要的施工材料之一,如果沒有做好鋼筋的防腐處理,很容易出現(xiàn)氧化、銹蝕等情況,進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋性能下降,影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
1.3施工縫
水利水電工程的規(guī)模較大,需要較長的施工周期,而且投入的資金也比較多。在實(shí)際施工過程中,通常會(huì)根據(jù)施工順序、施工要求將工程劃分為多個(gè)單元,然后按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行施工,確保各個(gè)環(huán)節(jié)可以順利落實(shí)和相互銜接,從而在規(guī)定周期內(nèi)完成施工。在各個(gè)施工環(huán)節(jié)銜接的過程中,需要設(shè)置大量的施工縫。經(jīng)過長期施工,施工縫會(huì)受到內(nèi)部或外部因素的影響,如果沒有經(jīng)過有效的處理,很容易出現(xiàn)橫向或縱向裂縫,進(jìn)而導(dǎo)致工程滲漏。
2現(xiàn)有的水利水電工程防滲技術(shù)及應(yīng)用范圍
2.1現(xiàn)有防滲技術(shù)
在水利水電工程建設(shè)或運(yùn)行過程中,可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的病害問題,根據(jù)病害的種類、特點(diǎn),可以采用不同的防滲加固技術(shù)。通常,在水利水電工程防滲施工中,要堅(jiān)持“上堵下排”的原則。所謂“上堵”就是在上游盡可能不使用水滲入型堤壩體或堤壩基,對(duì)此類堤壩進(jìn)行嚴(yán)格的控制;所謂“下排”就是將深入到堤壩的水由下游排出,但不能將堤壩中的土粒帶走,不會(huì)對(duì)堤壩的形態(tài)、強(qiáng)度造成影響。根據(jù)加固機(jī)理、位置的差異,防滲技術(shù)可以分為三類,分別是:前水平防滲技術(shù)、垂直截滲技術(shù)、減壓排滲技術(shù)。前水平防滲技術(shù)通常以水平鋪蓋的方式為主,將透水性較低的材料鋪蓋在堤壩上,通過防水材料的覆蓋來降低沖積層的滲透坡降,使其在沖積層可滲透的范圍內(nèi),確保地基滲透效果的穩(wěn)定性[2]。采用該防滲技術(shù)就要將水庫防控,長期蓄水之后,水庫中會(huì)有大量淤積,會(huì)增加該技術(shù)的應(yīng)用難度。所以,該技術(shù)方法的應(yīng)用并不廣泛,常用的防水材料為復(fù)合土工膜或弱透水黏性土。垂直防滲的主要原理就是將透水通道切斷,從而對(duì)滲流量進(jìn)行控制。通常,采用置換、填充等方式對(duì)區(qū)域進(jìn)行加固,形成用于防滲的帷幕或防滲墻,具有截流阻水的效果。在工程施工的過程中,垂直防滲技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,該技術(shù)的應(yīng)用效果明顯,且不需要防控水庫,技術(shù)比較簡便,發(fā)展出多種類的垂直防滲技術(shù),在各類工程中得到廣泛應(yīng)用。常用的垂直防滲技術(shù)包括劈裂、帷幕灌漿技術(shù)、沖抓套井黏土回填防滲墻技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)等。減壓排滲技術(shù)就是修筑減壓排滲設(shè)施,將上游滲水排放出去,從而使浸潤線和壩基水頭降低。主要包括貼坡排水層、棱體排水層等形式。
2.2技術(shù)應(yīng)用范圍
從上述內(nèi)容可以看出,水平防滲技術(shù)的應(yīng)用難度較大,需要將水庫放空,不僅耗時(shí)耗力,且防滲效果也并不是十分理想,所以應(yīng)用并不廣泛;減壓排滲技術(shù)通過修建設(shè)施的方式進(jìn)行防滲,在工程建設(shè)的過程中就要將減壓排滲設(shè)施修好,這會(huì)增加工程建設(shè)的成本,所以應(yīng)用也不是十分廣泛;最常用的防滲技術(shù)為垂直防滲技術(shù)[3]。以混凝土防滲墻來說,不僅施工比較簡單,而且防滲效果較好,所以廣泛應(yīng)用在各類工程之中。該防滲技術(shù)適用于各類復(fù)雜的地質(zhì)條件,墻的兩端連接在岸坡或基巖上,根據(jù)要求將底部嵌入在基巖之中,具有明顯的防滲效果。與其他技術(shù)相比,該防滲施工的效率較低,需要較高成本,所以應(yīng)該綜合分析多項(xiàng)要素選用。射水造孔澆筑混凝土防滲墻技術(shù)利用高速射流噴射出槽孔,而不是采用鉆機(jī)鉆孔的施工方式,可以促進(jìn)施工效率的提升,同時(shí)也可以控制施工成本。但該技術(shù)的應(yīng)用會(huì)受到一定的局限,普遍在均質(zhì)土砂地基中應(yīng)用。高壓噴射灌漿技術(shù)在下地基覆蓋層、接觸帶等位置使用,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和良好的防滲效果,即使面對(duì)大塊徑、堆石體等地質(zhì),也可以采用該防滲墻技術(shù)。不同于混凝土防滲墻,該技術(shù)不需要挖孔,也可以保障建設(shè)深度,降低了地基加固成本,也減少了很多施工環(huán)節(jié),可以提升施工效率。所以,在實(shí)際施工中,該技術(shù)方法的應(yīng)用比較廣泛。每種防滲技術(shù)的適用范圍不同,以鋸槽法建混凝土防滲墻來說,普遍在黏土、砂土、粉質(zhì)黏土地質(zhì)中應(yīng)用,成墻厚度在150mm~400mm之間,成墻深度不超過20m;抓斗成墻法建混凝土防滲墻適用于任何地層,具有較大的施工深度,成墻厚度在300mm~400mm之間,成墻深度不超過40m;高壓噴射灌漿技術(shù)通常在黏土、淤泥質(zhì)土、砂土等地質(zhì)中應(yīng)用,成墻厚度在200mm~600mm之間,成墻深度不超過75m。除此之外,還有很多防滲技術(shù),適用范圍各不相同,需要根據(jù)實(shí)際施工需求和地質(zhì)條件進(jìn)行選擇,從經(jīng)濟(jì)效益、施工工期、防滲效果等多個(gè)方面綜合分析,選擇性價(jià)比最高的防滲技術(shù)。
3水利水電工程防滲加固的新技術(shù)
3.1振動(dòng)沉模技術(shù)
振動(dòng)沉模技術(shù)通常在小型水庫防滲施工中應(yīng)用,采用振動(dòng)樁設(shè)備進(jìn)行施工,配合模板成墻工藝,具有一定的防滲效果。該技術(shù)構(gòu)成的振動(dòng)體系質(zhì)量較高、速度較快,產(chǎn)生的沖擊動(dòng)量比較大。在實(shí)際作業(yè)中,體系向豎向產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng),使空腹鋼模板可以快速沉入地層之中,然后在空腹之中灌漿,在振動(dòng)的同時(shí)拔模,槽孔中的漿液會(huì)形成單塊板墻,連接這些板墻就可以形成連續(xù)防滲板墻帷幕,具有防滲的效果[4]。該施工技術(shù)可以在砂土、淤泥質(zhì)土、黏性土等地質(zhì)中應(yīng)用,成墻深度約為20m,厚度約為200mm。該技術(shù)在堤壩基礎(chǔ)建設(shè)中應(yīng)用,具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì):①該技術(shù)建造的防滲墻具有垂直性、連續(xù)性的特點(diǎn),墻面沒有接縫、斷板、開叉等缺陷,完整性較好,所以防滲效果也比較好,而且板墻厚度較小,墻體抗?jié)B坡降比較大,所以較薄的墻體可以更好地進(jìn)行防滲,而且更容易保障厚度的均勻性;②墻體具有較強(qiáng)的抗壓能力,抗?jié)B坡降也比較高,各項(xiàng)物理學(xué)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)要求,可以滿足工程防滲的需求,該防滲墻具有較高的施工效率,采用施工機(jī)械,單機(jī)每臺(tái)造墻面積約為100m2;③板墻成本較低,雖然難以沉入卵石含量較大的地層之中,也不適合應(yīng)用在基巖、大塊石的地址之中,成墻深度要控制在20m以內(nèi),但綜合性能較高,可以較好地滿足防滲施工要求,所以應(yīng)用比較廣泛,對(duì)該技術(shù)的研究也十分深入。
3.2往復(fù)式高壓噴射灌漿技術(shù)
往復(fù)式高壓噴射灌漿技術(shù)主要利用高壓噴射灌漿技術(shù),采用攪拌樁設(shè)備,結(jié)合高壓噴射的原理,將高壓噴射嘴安裝在鉆噴一體機(jī)上。在由上至下鉆進(jìn)施工的過程中,可以利用高壓液體旋噴的方式擾動(dòng)地層,鉆噴到設(shè)計(jì)深度之后,將噴嘴提升,然后依舊采用自上而下的噴射方式,二次噴射高壓液體或高壓氣體,從而簡稱防滲帷幕,具有一定的防滲效果[5]。與傳統(tǒng)的噴射灌漿技術(shù)相比,該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯:一方面,該技術(shù)簡化了施工環(huán)節(jié),采用往復(fù)式高噴臺(tái),不僅可以完成鉆孔施工,也可以同時(shí)進(jìn)行高噴灌漿,具有一機(jī)兩用的效果,同時(shí)完成兩道工序,避免了兩臺(tái)設(shè)備共同施工造成相互干擾的問題,節(jié)省了很多施工時(shí)間。防滲效果也有了明顯的提升,相較于常規(guī)的高噴技術(shù),該技術(shù)增加了噴射次數(shù),使高噴效果更加明顯。而且在鉆井的過程中,一次旋噴與二次擺噴相互重疊,第一次旋噴可以加強(qiáng)噴嘴周圍的薄弱墻體,為后續(xù)施工奠定技術(shù)。另一方面,該技術(shù)適用于更加廣泛的地層中。鉆孔、噴漿可以一次完成,不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)高噴中出現(xiàn)的地層成孔問題,技術(shù)在砂礫石、淤泥等地層中施工,也具有較好的施工效果。而且相較于常規(guī)施工技術(shù),該技術(shù)的造價(jià)成本較低,工效較高。可以采用鉆噴一體機(jī)完成鉆進(jìn)、高噴灌漿兩道工序,避免工序之間的交叉干擾,所以可以促進(jìn)施工效率的提升[6]。但該技術(shù)也存在一定的應(yīng)用問題,如果在密度較高,同時(shí)厚度在15m以上的漂卵石層、塊石層中施工,則很難造孔。該技術(shù)可以在護(hù)坡、水庫等水利水電工程中應(yīng)用,在構(gòu)建錘石防滲墻T程、路基加固、基坑止水等防滲施工中都有較高的應(yīng)用效果。主要在砂性土、砂礫石層等地質(zhì)中應(yīng)用,防滲加固的效果較為明顯,深度可以超過45m。
3.3水泥土防滲墻技術(shù)
水泥土防滲墻通常在平原湖區(qū)域的工程防滲、加固施工中應(yīng)用,近幾年廣泛應(yīng)用在各類水利水電工程中,具有較好的防滲效果。采用灌漿設(shè)備進(jìn)行施工,結(jié)合深層攪拌樁成墻技術(shù)。在施工的過程中,采用攪拌樁施工設(shè)備鉆入地層,在鉆進(jìn)的同時(shí)噴水泥漿,將其與土壤混合,構(gòu)成防滲墻體,連接各個(gè)防滲墻體,構(gòu)成連續(xù)防滲板墻帷幕。該技術(shù)可以在粉土、粘性土、砂土等地層中應(yīng)用,成墻深度約為20m,厚度約為300cm。在水利水電工程建設(shè)的過程中應(yīng)用該防滲施工技術(shù),可以保障工程防滲效果,其具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì):第一,該防滲板墻具有垂直連續(xù)的特點(diǎn),沒有接縫且比較平整,防滲效果較好。同時(shí)墻板比較薄,抗?jié)B坡降較大,所以可以更好地進(jìn)行防滲,而且建造厚度均勻。各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)都符合要求沒包括抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)等等。第二,施工效率比較高,單機(jī)每臺(tái)班可以建造600m2的墻體。鉆進(jìn)、噴漿和攪拌都可以采用同一個(gè)設(shè)備完成,避免出現(xiàn)交叉作業(yè)干擾的情況,在鉆進(jìn)的過程中完成一次旋噴,可以提升二次旋噴的效率,從而整體施工效率得到提升。第三,工程造價(jià)較低,相較于復(fù)式高噴、常規(guī)高噴,該技術(shù)可以更進(jìn)一步降低工程施工的成本。但是,該施工技術(shù)也有一定的應(yīng)用缺陷,即難以在高密度、高厚度(15m以上)的漂卵石、塊石地層中施工造孔。由于設(shè)備會(huì)占據(jù)較大空間,所以對(duì)空中的高壓線、光纜線等線路有很大的設(shè)置要求,如果線路較多,則會(huì)影響設(shè)備的使用和正常施工。
4結(jié)語
綜上所述,在水利水電工程建設(shè)的過程中,加強(qiáng)防滲施工尤為重要。根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況采取合理的防滲技術(shù),綜合考慮施工條件、施工要求、施工成本等多項(xiàng)要素,確保防滲施工技術(shù)的有效性??梢圆捎谜駝?dòng)沉模技術(shù)、往復(fù)式高壓噴射灌漿技術(shù)、水泥土防滲墻技術(shù),具體根據(jù)需求進(jìn)行選擇。
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作者:王東林 單位:中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司成都分公司
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