防水堵漏技术在水利工程中的应用

GXF360 2017-06-21

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防水堵漏技术在水利工程中的应用

□严丽

（新疆额敏县水利局铁列克特水管所）

摘要：引起水利工程渗漏的原因是多方面的，在进行防水堵漏操作前必须确定渗漏原因，文章对水利工程可能的渗漏原因进行了分析，并对防水堵漏施工技术进行了论述，包括射水法成墙技术、锯槽成墙技术、多头搅拌混凝土成墙技术等在内的防渗墙施工技术以及高压喷射灌浆工艺等防水堵漏技术，并对防水堵漏施工质量控制要点进行了探讨，以期对类似工程提供指导借鉴。

关键词：防水堵漏技术；水利工程；应用

1 渗漏原因分析

水利工程可能发生各种形式的渗漏，找到引起渗漏的根源所在是解决渗漏问题的关键，常见的水利工程渗漏原因包括以下几个方面。

1.1 结构渗水

水利工程点渗水和面渗水都属于结构性渗水，其中点渗水往往由水工结构存在局部孔洞所引起，例如水工建筑物主体工程与其余分部工程连接处，由于混凝土振捣浇筑不密实或止水环焊接不严密，在混凝土表面留下蜂窝麻面或孔洞，进而发生点渗水，其对水工建筑整体影响不大，处理较容易。

面渗水一般出现在水工建筑底板位置，究其原因而言，一是由于降水基坑一般位于基面四周、垫层以下，如未达到要求且为了保证施工进度则很难及时排除积水；二是浇筑的混凝土由于拌和不均匀或振捣不密实而无法达到设计强度，导致渗水的发生。

1.2 施工裂缝

施工裂缝包括施工缝和变形缝，施工过程中一般将混凝土划分为若干施工单元，每个单元之间所存在的施工缝是常见的渗漏部位，进行施工缝处理时，必须严格按照规范操作：彻底清除缝面杂物，保证支护模板可靠连接、牢固支撑，且无漏浆发生。在水工建筑物施工过程中如果混凝土振捣不密实、止水带未牢固固定或固定不当等都可能出现变形缝，引起渗漏。

2 防水堵漏施工技术

2.1 防渗墙施工技术

防渗墙施工技术是指在松散透水的地基中采用泥浆固壁方式连续造孔，并在泥浆下通过浇筑混凝土或其他防渗材料回填的方式筑成防渗墙以起到防渗作用的施工技术（见图1）。通过该技术所建立的防渗墙墙体厚度较小、渗透系数较低且柔韧性好、耐久性佳、建造成本低，从而在水工建筑物防渗堵漏中应用广泛。根据成墙工艺不同，可以将防渗墙施工技术进一步分为射水法成墙、锯槽成墙、多头搅拌混凝土成墙等工艺技术。

图1 各种防渗墙型式图

2.1.1 射水法成墙技术

在射水法成墙施工过程中需要的设备包括浇注机、钻孔机、搅拌机等，且该技术适用于砂土、黏土以及粒径在100 mm以下的砂砾层。在施工开始时，高速水流从钻孔机内的成型器喷嘴喷射而出，对孔壁进行切割与修整，并形成一层保护性泥浆护壁，多余的泥浆通过正反循环运动而排出孔洞，射水法成墙厚度一般在0.22～0.45 m之间，深度≤30 m。

2.1.2 锯槽成墙技术

锯槽成墙技术用到的设备主要是锯槽机，锯槽机主要由动力系统、底盘、转动系统、起重支架、排渣加压与电气系统等构成，在工作时，首先由锯槽机导杆按照0.80～1.50 m/h的工作速度通过上下运动进行导孔开槽，并将余土排出，开槽深度≤40 m，宽度一般在0.20～0.50 m之间，锯槽成墙技术成墙具有连续性、效率较高且质量有保证，适用于多种类型的土层。

2.1.3 多头搅拌混凝土成墙技术

多头搅拌混凝土成墙施工简便、成本低，适用于砂砾土、黏土及淤泥质土质。在施工时多钻头搅拌桩机钻杆预先钻入土层，通过钻杆将泥浆注入并将其与土体进行搅拌，使之充分凝结成水泥土桩，将各个水泥土桩进一步连接成防渗墙，该工艺成墙深度≤22 m，水泥土桩渗透系数＜10 cm/s，抗压强度≥0.30 Mpa。

2.2 高压喷射灌浆工艺

高压喷射灌浆技术是上世纪七十年代初出现的一种软弱底层灌浆处理方法，之后便广泛应用于水利工程防渗堵漏加固中。高压喷射灌浆技术利用钻机造孔，并将特制合金灌浆管及喷嘴下放至地层预定位置，并利用高压将浆液及水气喷射到周围地层，以对地层进行冲切、搅拌、挤压，实现浆液的置换、充填和混合，并在地层中形成凝结体，发挥防渗堵漏作用的一种技术（见图2）。该技术适应性广、施工过程中浆液可控性好、操作简便，在大颗粒地层、动水、淤泥地层及堆石坝等场合表现出良好的经济效益与社会效益。

图2 高压喷射灌浆的三种型式图

2.2.1 施工准备

施工准备阶段必须保证泥浆比重、水灰比等指标，并妥善准备注浆管、高压喷嘴、空气压缩机、流量计等施工设备，并备好强度≥32.50Mpa的水泥，水灰比一般为1：1。

2.2.2 施工阶段

施工准备完成到施工开始前，需平整场地、钻机定位、开挖排水沟，为了保证施工质量，钻孔实际位置与设计位置之间的偏差应≤5 cm，并在钻机定位后，进行原浆灌注至设计标高并用特殊钻杆进行钻进，后调整喷射轴线并下管灌注至设计高程。

必须严格按照技术规范进行高压喷射灌浆施工，并加强施工过程技术参数控制，由于灌浆至设计标高后拔出套管会加快泥浆凝固与收缩，进而引起孔口下沉，故一般情况下高压喷射灌浆都必须进行二次静压灌浆，并以浆面不再下沉作为参照。

2.2.3 施工流程

高压喷射灌浆施工流程如图3所示，其中在配置浆液时，必须按照设计用量量取各种材料，并保证粘土浸泡8 h左右，将各种材料充分搅拌至少30 min，并将搅拌合适的浆液经35 cm2孔筛过滤。灌浆过程中必须密切注意并详细记录进浆情况与灌浆量，如发现裂缝必须按规范重复灌浆。当灌浆孔进浆量＜40 mL/min时，结束灌浆，如果孔内发生胀浆现象，导致单位进浆量长时间达不到40 mL/min，但有较大回浆时，应浆进浆量控制在1L/min，并保持50 min即可结束灌浆。