李紅華
(邵陽(yáng)市水利水電工程公司,湖南 邵陽(yáng)422000)
人類實(shí)現(xiàn)生存與不斷發(fā)展目標(biāo)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)就是水,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中,水發(fā)揮了及其重要的推動(dòng)作用[1]。作為一種以自然形態(tài)存在的物質(zhì),人類在利用水的過(guò)程中會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn),管理水資源的過(guò)程中也會(huì)存在一定的問(wèn)題,稍有差池就會(huì)導(dǎo)致自然災(zāi)害的出現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,建設(shè)水利工程可以實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用,在很大程度上避免水災(zāi)的發(fā)生,提高人類社會(huì)的發(fā)展水平[2]。水利工程的堤壩建設(shè)就是對(duì)水資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)、利用、節(jié)約、管理和防治等,但它地處地質(zhì)條件復(fù)雜的自然環(huán)境中,其本身應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,而滲漏對(duì)水利工程堤壩穩(wěn)定性影響極大,如果防滲漏技術(shù)不達(dá)標(biāo),就會(huì)降低水利工程的穩(wěn)定性,給社會(huì)帶來(lái)很大的影響,嚴(yán)重的會(huì)威脅人民群眾的生命安全。因此,對(duì)堤壩防滲施工技術(shù)的研究具有重要意義。
1)堤壩物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠。水利工程對(duì)于施工技術(shù)的要求非常嚴(yán)格,如果施工技術(shù)沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),堤壩物質(zhì)組成缺乏穩(wěn)定性,堤壩密度與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)不相符,將會(huì)導(dǎo)致堤壩出現(xiàn)很小的縫隙,這些縫隙長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受侵蝕,堤壩就會(huì)不同程度出現(xiàn)破壞的情況,最終出現(xiàn)滲漏[3]。對(duì)于混凝土碾壓堤壩、土石堤壩本身材料的組成和密實(shí)度選擇不當(dāng),均會(huì)出現(xiàn)這類問(wèn)題。
2)堤壩與地基面接縫未處理達(dá)標(biāo)。水利工程堤壩運(yùn)行過(guò)程中,在地基面與堤壩基礎(chǔ)的地帶經(jīng)常會(huì)發(fā)生滲漏的現(xiàn)象,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因就是建設(shè)過(guò)程中對(duì)堤壩地基的處理不合理,如接觸面有殘留雜質(zhì)而導(dǎo)致接觸裂縫出現(xiàn),這些裂縫在水的長(zhǎng)期侵蝕下出現(xiàn)較大的滲漏通道,直接影響水利工程堤壩的穩(wěn)定性。
3)堤壩分塊與接縫的原因。由于堤壩的體積較大,受施工條件、溫度的影響,需對(duì)堤壩進(jìn)行混凝土分塊澆筑或土石方填筑,在各堤壩層、塊、段連接處存在薄弱處,可能形成滲水通道,雖然混凝土堤壩設(shè)置止水設(shè)施和接縫灌漿處理,但其質(zhì)量難以控制,極易形成裂縫。
4)堤壩地基的原因。水利工程堤壩地基的物質(zhì)組成非常重要,特別是土質(zhì)地基,土體本身就存在一定的滲漏,在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候,如果沒(méi)有使用符合標(biāo)準(zhǔn)的建材來(lái)建設(shè)地基,會(huì)大大增加堤壩的滲水性,受到侵蝕的速度會(huì)加快,導(dǎo)致滲漏出現(xiàn)。
以上四種情況是造成堤壩出現(xiàn)滲漏情況的主要原因,雖然防滲漏的理論措施是減少滲透壓力、降低水力坡度、增加滲流長(zhǎng)度,但需要根據(jù)滲漏出現(xiàn)原因制定針對(duì)性的防滲漏技術(shù)措施。
1)混凝土防滲墻?;炷练罎B墻是使用專用機(jī)具鉆鑿圓孔或直接開(kāi)挖槽孔,以泥漿固壁,孔內(nèi)澆筑混凝土,或安裝預(yù)制混凝土構(gòu)件,而形成連續(xù)的地下混凝土墻體用來(lái)防滲。由于混凝土具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好的特點(diǎn),因此采用混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用比較廣,按墻體結(jié)構(gòu)型式可分為樁柱型、槽孔型和混合型。槽孔型防滲墻的施工工序包括平整場(chǎng)地、挖導(dǎo)槽、做導(dǎo)墻、安裝挖槽機(jī)械、泥漿流入導(dǎo)槽、成槽和混凝土澆筑成墻,在各工序中應(yīng)對(duì)其質(zhì)量按設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢查,主要檢查終孔的孔位、孔深、孔斜、槽寬;一、二期槽孔間接頭的套接厚度;把握好接頭孔洗刷的質(zhì)量;嚴(yán)格檢查鋼筋籠的尺寸;嚴(yán)格控制混凝土的原材料、配合比;按澆筑的順序和方法進(jìn)行開(kāi)澆;做好澆筑記錄和混凝土取樣工作,留樣做混凝土抗?jié)B試驗(yàn)。
2)帷幕灌漿防滲。帷幕灌漿防滲技術(shù)目的是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙,形成防水幕,以減少滲流量或降低揚(yáng)壓力的灌漿。巖基灌漿時(shí),一般先進(jìn)行固結(jié)灌漿,后進(jìn)行帷幕灌漿,可以控制帷幕灌漿時(shí)地表的抬動(dòng)力和冒漿,同時(shí)強(qiáng)化基巖的強(qiáng)度,提升基巖的穩(wěn)定性和抗震能力。帷幕灌漿施工工藝主要包括:鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗(yàn)、灌漿和灌漿質(zhì)量檢查。鉆孔位置、孔深及垂直度應(yīng)符合施工規(guī)范要求;鉆孔沖洗時(shí)孔內(nèi)沉淀不得超過(guò)20 cm;采用分段灌漿時(shí)應(yīng)進(jìn)行分段壓水試驗(yàn);灌漿方式宜采用循環(huán)式,射漿管距孔底不得大于50 cm;灌漿必須按分序加密的原則進(jìn)行;灌漿的漿液濃度應(yīng)由稀變濃,逐級(jí)變換;灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在規(guī)定的壓力下按照注入量和持續(xù)時(shí)間達(dá)到要求后才能結(jié)束,在遇到特殊情況時(shí),應(yīng)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救;質(zhì)量檢查應(yīng)以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主,結(jié)合對(duì)竣工資料和測(cè)試成果的分析綜合評(píng)定。
3)高壓噴射防滲。高壓噴射防滲采用高壓噴射漿液與土體充分拌和形成一種固結(jié)體進(jìn)行防滲。從高壓噴射防滲技術(shù)的施工來(lái)看,需要使用鉆孔機(jī)來(lái)確定管徑位置,將裝有特制合金噴嘴的注漿管下到預(yù)定的位置,然后用高壓水泵或高壓泥漿泵(20~40 MPa),將水或漿液通過(guò)噴嘴噴射出來(lái),沖擊破壞土層結(jié)構(gòu),使土粒在噴射流束的沖擊力、離心力和重力等綜合作用下,與漿液進(jìn)行充分混合形成新的凝結(jié)體,具有較好的防滲性能。從高壓噴射防滲技術(shù)來(lái)看,這一技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備簡(jiǎn)單,操作起來(lái)比較方便,就地利用土體材料(增加部分漿液,一般在防滲工程中采用黏土水泥漿),具有相對(duì)較高的效率和較低的成本,在不同的場(chǎng)合下可采用不同的方法(單管法、二管法和多管法)進(jìn)行成體,能滿足固結(jié)體的各種尺寸,適用空間較大,能夠應(yīng)用在多項(xiàng)水利工程堤壩防滲中;從高壓噴射技術(shù)的噴射三種方式(旋轉(zhuǎn)噴射、定向噴射和擺動(dòng)噴射)來(lái)看,當(dāng)前采用定向噴射與擺動(dòng)噴射是常見(jiàn)的噴射方式,堤壩地基防滲中主要采用定向噴射,節(jié)省材料和時(shí)間,并形成有針對(duì)性板狀防水帷幕。高壓噴射技術(shù)也用于邊坡、地基的加固,通過(guò)提高地基的穩(wěn)定性來(lái)增強(qiáng)地基的抗?jié)B性,進(jìn)一步防止堤壩滲漏的情況出現(xiàn)。
4)劈裂灌漿防滲。這種技術(shù)的工作原理就是把漿液注入到存在隱患或質(zhì)量不良的堤壩結(jié)構(gòu)的裂縫、孔隙、洞穴中,形成垂直方向上的防滲帷幕,從而在整個(gè)垂直面上起到防滲的效果。具體的施工過(guò)程中,首先考察堤壩軸線特征,然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行布孔,布好孔之后進(jìn)行鉆孔,加壓灌注泥漿進(jìn)行劈裂處理,這個(gè)過(guò)程用到的主要是灌漿壓力,由于其灌漿壓力比一般充填灌漿大,從而更加有效地堵塞漏洞、裂縫或切斷軟層,以提高堤壩體的防滲能力和密實(shí)度,對(duì)堤壩基(一定深度范圍內(nèi))的應(yīng)力分布也可以大大改善。相關(guān)規(guī)范SD 266-88 要求劈裂灌漿施工中必須貫徹“少灌多復(fù)”,并且要求復(fù)灌次數(shù)不少于5 次,劈裂式灌漿是一個(gè)灌——?!嗟姆磸?fù)過(guò)程。劈裂式灌漿的特色是隨灌漿壓力的升高和降低,堤壩產(chǎn)生相應(yīng)的劈裂(漿液充填)和回彈(加速泥漿固結(jié))響應(yīng),因此控制灌漿壓力也是重點(diǎn)和難點(diǎn)。這種方法相對(duì)其它灌漿的設(shè)備比較簡(jiǎn)單、工藝合理、操作方便,漿液能就地取材,無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題、節(jié)約成本,適用范圍廣,能在不釋放堤壩體應(yīng)力的條件下構(gòu)造垂直連續(xù)防滲帷幕,而且漿脈厚度和條數(shù)可以隨堤壩體質(zhì)量的好壞自行調(diào)整。
現(xiàn)階段,我國(guó)水利工程數(shù)量大幅增長(zhǎng),在水利工程建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中,堤壩的防滲需引起建設(shè)者特別注意。水利工程堤壩選址特殊,一般具有復(fù)雜的地質(zhì)、水文和氣候環(huán)境,加上施工質(zhì)量難免存在細(xì)節(jié)問(wèn)題,防滲就更為重要。所以,相關(guān)設(shè)計(jì)、施工單位必須結(jié)合實(shí)際,總結(jié)以前的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和理論研究,不斷創(chuàng)新堤壩防滲漏技術(shù)和方法,在規(guī)范允許的前提下利用經(jīng)濟(jì)有效的方式降低堤壩的滲流量對(duì)水利工程的損害,從而更好地保障人們的生產(chǎn)和生活安全。