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水利工程中水库堤坝防渗施工技术及防治方法

余传飞  王志远  高玉海

开封第二黄河河务局   河南省开封市 475100

摘要：为降低水库堤坝渗流量、减少裂缝产生，进而提升水库堤坝运行稳定性和安全性，引入劈裂灌浆技术，开展该技术在水库堤坝防渗加固施工中的应用研究。水库堤坝须具有高度的稳定性及可靠性。针对目前许多水库堤坝都存在着一定渗漏问题，提出水库堤坝的渗漏处理措施和防治方法，有效缓解渗漏问题，为相似工程提供借鉴。

关键词：水库；堤坝；渗漏；技术

1导言

堤坝是一种相当不透水的水力结构，在其上游建立一个水库用来满足基于蓄水量要求的各种目的。蓄水的目的可能包括灌溉、水力发电、供水、防洪、航行、捕鱼和娱乐。根据目的的不同，堤坝可分为单用途堤坝和多用途堤坝。历史上堤坝的倒塌一直发生在世界各地，堤坝的毁坏对人类和环境的影响具有严重的破坏性，这些问题需要同时通过采取预防措施和加固措施来解决。

2防渗处理对水利工程的重要意义

水利工程在促进经济社会发展和保护生态环境中具有极大的价值和地位，涉及面较广，如阻挡洪水和分流作用的防堤工程，可以避免水灾害对人类的袭扰，供水供电工程则可以合理分配水资源，达到优化资源配置的目的。而水利工程大多沿河或沿江修筑，施工作业很容易受到区域自然环境、水文条件、气候条件等因素影响，施工、管理难度较大。在水利工程建设过程中，可以通过优化防渗处理技术，提升防渗施工技艺的水平，提高水利工程在合理使用时的防渗性、抗震性，减少特殊情况可能对水利工程带来的威胁和损失，延长水利工程的使用寿命和周期，并与外界自然生态环境进行有效配合，实现水利工程的经济效益和环保效益。

3渗透问题与参数分析

3.1堤坝渗漏现象

堤坝渗流和渗流控制是堤坝设计和施工十分重要的方面。堤坝中的渗流被定义为水通过地基或基建下方的路堤时，从堤坝的上游一侧流向下游一侧的情况，渗流问题最常见于土堤坝，这将直接影响路堤的稳定性，由于孔隙水压升高导致的边坡脱落，并造成内部侵蚀，会进一步导致水流渗透。若未能防止堤坝渗漏会导致堤坝滑坡及坝体崩塌。

3.2堤坝渗漏的原因

堤坝的渗漏主要取决于土壤的材质，如可塑性、坡型梯度、压实程度等。黏土的可塑性指数小于15会导致坝体对于水流的冲击十分脆弱，材质不良的土壤通常表现出较低的防渗性。此外，不良的设计操作将导致堤坝水流的渗出，从而排放到下游一侧，造成经济损失，如图1，水流沿着浸润线渗出。

图1堤坝故障

3.3堤坝渗漏引起的问题

堤坝中储存的水总是会朝着低压地区的，释放自身压力。因此，水流通过小孔隙、老旧的地层、缝隙块、裂缝、裂层等渗出水的可能更多。这些风险主要存在于堤坝中，考虑到所有这些因素，建议在设计阶段采用测量水流压力和渗流流量的仪器。渗漏引起的3个基本问题如下。

1）管道堵塞。当渗水在通过堤防或地基移出时会携带土壤颗粒，此刻就会造成管道堵塞。当它连续发生时，管道或通道将在土壤团块内形成，并以更高的速率导致大量的水渗流，这可能会导致堤坝崩塌。

2）起伏和边坡不稳定。过度渗流导致地基边坡稳定性降低，有时渗流力在堤坝下游的地基土壤中形成，这将会导致起伏。

3）大量的水分流失。当土壤地层或地基透水时，就会发生这种情况。但针对管道堵塞、起伏和边坡不稳定等问题，采用稳定性管理后不会给堤坝带来渗漏问题。

4水利工程中水库堤坝防渗施工技术及防治方法

4.1劈裂灌浆防渗施工技术

这类防渗施工技术应用中具有成本低、施工速度快等优点，可为水库堤坝防渗施工提供技术支持，最大限度地降低其渗漏问题发生率。具体表现为:

（1）所谓的劈裂灌浆，是指利用水力劈裂原理，对存在隐患或质量不良的土坝在坝轴线上钻孔、加压灌注泥浆形成新的防渗墙体的一种加固方法。当堤坝体沿坝轴线劈裂灌浆后，可在泥浆自重和浆、坝互压的作用下，固结而成为与坝体牢固结合的防渗墙体，从而达到堵截渗漏的目的，满足水库堤坝安全应用方面的要求。

(2)在劈裂灌浆防渗施工技术的支持下，可对其原有缝隙进行灌浆处理，且在过浆、坝互压和干松土体的湿陷作用下，实现对坝体应力状况的有效改善，逐渐提高水库坝体的稳定性，避免其应用中出现变形问题，拓宽水利工程在这方面的安全施工思路。

4.2混凝土防渗墙施工技术

在20世纪80年代，混凝土防渗墙技术就已经正式投入使用，该项技术在堤防大坝的垂直防渗中应用十分广泛。混凝土防渗墙技术能够处理多种水利工程渗漏问题，它不仅能够对地基基础做防渗漏处理，还可以有针对性地处理大坝险情隐患，也可用于基坑防渗处理和临时施工围堰；同时还可以根据工程项目的实际情况对墙体厚度和防渗墙深度进行科学的控制管理，降低水利工程安全隐患。该项技术在具体应用中表现优异，但成本相对较高，施工单位必须要根据施工现场的实际情况，进行合理的规划和设计；在后续选择防渗材料时也要做好防渗试验，符合规定要求才能投入使用。

4.3注重滑坡体的消除

在过大荷载、内部渗水等因素的作用下，会导致水利工程中的水库堤坝发生滑坡事故，影响其安全应用效果。针对这种情况，需要注重水库堤坝相关的滑坡体消除，为其科学应用水平的提升打下基础。具体表现为:(1)注重对削坡减载、防渗排水等处理方式的配合使用，落实好主滑坡的挖除工作，实施好针对性强的填筑作业计划，从而为水库堤坝提供良好的应用环境，丰富其渗水问题防治过程中的工作内容;(2)基于水库堤坝滑坡体的消除，也需要相关人员注重对其所在区域具体情况的分析，充分考虑滑坡体所产生的不利影响，促使相应的处理工作开展更具针对性，避免影响水库堤坝的安全性能、应用价值等。

4.4封孔与堤坝坝面处理

需要对灌浆钻孔进行封孔处理。在确保完成劈裂灌浆后，钻孔位置上符合各项停灌标准后，将注浆管拔出，并将密度超过1.5g/cm3的稠浆注入钻孔当中。采用机械封孔的方式进行，并在次日完成再次灌浆。直到最终浆面上升到坝顶并且不会再次出现下降现象为止。最后在封孔时采用黏土回填的方式将孔口封堵并夯实。在完成上述操作后，还需要对堤坝坝面的变形情况和裂缝情况进行观测，防止其表现出现问题造成对水库堤坝整体防渗加固施工效果的影响。通常情况下，在水库堤坝坝面上由于受到高压泥浆的劈裂挤压和湿陷的影响，其湿土区域内产生的裂缝需要一个过程，这一过程的时间通常在12～24h以内。因此，在按照上述步骤完成灌浆以及封孔处理后，还需要在封孔后的6～12h时间当中对堤坝坝面是否产生裂缝进行检查。若在检查过程中发现了裂缝，则采用优先处理和三孔同时开灌的方式对裂缝进行处理。在裂缝结构的上方以及两侧各2m位置上同时打孔，并进行灌浆。灌浆的过程中需要尽可能地增加灌浆的压力，并直到水库堤坝边坡出现冒浆现象时停止灌浆压力增加。

4.5高压喷射防渗墙

高压喷射防渗墙技术主要是基于高压射流的冲击作用从而干扰覆盖层，使覆盖层发生位移或者形变。施工人员可以在这个过程中进行泥浆灌注，加固土层颗粒、碎石以及泥浆之间的混合度，为了进一步提高防渗效果，可充分借助泥浆液的固化作用，形成防渗体。如果大坝的土质为沙性土质以及粘性土等中小粒土质时，采用该项技术效果较好。近些年，高压喷射防渗墙技术日益成熟，防渗透效果得到了极大的提高。

结束语

综上所述，对于水利工程而言，强化水库堤坝防渗施工技术一直以来都是不断提升水库堤坝应用可靠性与安全性的核心。文中只列举了目前工程项目中最常用的防渗加固技术，尚未将所有的堤坝防渗技术纳入其中，有待后续对新的防渗加固技术的进一步研究。

参考文献

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[2]姜红斌.劈裂灌浆技术在水库堤坝防渗加固施工的应用[J].水利科学与寒区工程,2022,5(09):131-133.

[3]曹光超.水库堤坝防渗施工技术和防治方法[J].建筑技术开发,2020,47(16):53-54.