土坝渗漏问题的成因较为复杂,主要是因为在施工过程中施工质量控制不严,缝隙封堵不到位,混凝土浇筑质量出现问题,以及在二次施工过程中造成原有结构的损坏等,形成了土坝结构的裂缝问题,进而引发了土坝的渗漏现象。因此,需要采用高压喷射注浆技术、劈裂灌浆防渗技术等,完善构建土坝的防水结构,以提高土坝整体的防渗能力,确保水利水电工程的安全运行。
1.土坝渗漏成因分析
1.1点渗
点渗是指孔洞渗水,具体成因如下,一是施工原因,在土坝施工过程中,涉及到钻孔问题,在封堵过程中操作不当,存在一定的缝隙,进而形成了点渗问题,或者是在二次施工过程中,由于施工人员操作失误,对原有的土坝结构造成了一定的损害,也是产生点渗的原因;二是由于土坝中的防渗结构出现了缝隙,水沿着裂缝渗漏,以及白蚁病害,其对土坝坝体造成破坏,为点渗提供了通道。
1.2线渗
线渗主要是指裂缝渗漏,第一,防水失效,引起线渗的原因主要是防水设计出现问题,或者是施工的防水材料质量不符合要求,降低了防水层的防水效用;第二,施工缝处理不当,留下了线渗的隐患;第三,混凝土出现施工质量问题,一旦干缩过大,则会形成混凝土体的裂缝;第四,施工中使用了不同的施工材料,部分材料接缝没有进行妥善的封堵;第五,土坝在加固施工过程中,如果新施工内容与土坝原有结构之间衔接处理不到位,那么将形成线漏问题。
1.3面渗
土坝面渗的表现是大面积渗水,其成因主要有以下几点,一是基坑降水,如果在混凝土浇筑施工过程中,基坑中的水没有排除完全,在混凝土凝结后,将产生渗水渠道;二是混凝土浇筑施工操作不规范,振捣不够充分,或是搅拌时间较短,使混凝土浇筑后形成裂缝、蜂窝等施工质量问题;三是土坝在施工过程中会使用大量的土料,如果土料选用不符合施工要求,或者是填筑施工质量控制不到位等,提高了浸润线,将引起土坝的面渗现象。
2.土坝防渗处理方案分析
在土坝防渗处理之前,需要进行全面深入的地质勘察,评估土坝的病险程度,以为防渗处理技术的运用提供参考。像土坝比较常见的防渗问题,土料选用不当,不符合防渗施工的要求,或者是土料没有经过严格的处理,碾压不到位等,降低了土坝填筑施工的质量。此外,坝基的防水设计需要考虑到土层的情况,明确其透水系数,以进行防水层深度的设计。目前,在土坝防渗处理中主要应用的方案有以下两种,这两种方案在土坝防渗处理中的应用,均取得了良好的防渗效果。
2.1坝顶设置混凝土防渗墙
该施工方案选择的区域是坝顶,施工的优点是施工经济性良好,并且施工过程中不会受到汛期和洪水的影响,缺点是施工过程中如果出现施工质量问题,则很难进行有效的修正,而且防渗墙需要深入坝体,容易导致塌孔现象。而且其主要是在坝顶施工,无法妥善处理上游坝坡的病险。
2.2综合处理方案
该方案需要进行上游坝坡坡脚与坝坡两个方面的施工,一是在坡脚进行混凝土防渗墙施工;二是在坝坡使用复合土工模进行施工。该施工方案的优势是防渗墙较浅,施工效率良好,防渗处理效果明显。应用的缺点是在正式施工之前,需要将水库中的水排出,则会中断水利水电工程的运行,影响到水利水电工程的效用,并且施工会受到汛期的影响。所以在坡脚防渗墙施工中,应先建设围堰,以形成对防渗墙施工的保护作用。在防渗处理方案选择时,需要从土坝本身的实际情况出发,如果土坝运行状况良好,病险程度较小,可选用第一种方案,如果是水库可以放水,并且土坝运行安全风险较高,则可选用第二种方案。
3.土坝防渗处理技术的应用
3.1高压喷射注浆
高压喷射注浆防渗技术处理措施具有对邻近建筑影响小、占地少、施工方便、开挖量小、工程造价低等方面的优点。高压喷射注浆技术在施工中的技术参数应该根据高喷的方法而定,注浆压力的不同,提升的速度也存在一定的差异,对于各种地层来说,如果使用相同的施工方法,则浆压、气压、水压等的变化不大,只有提升的速度变化相对较大,是影响高压喷射注浆技术的主要因素。通常状况下,在确定提升速度时应该注意以下三个方面:根据水利水电工程施工现场的具体状况,因地层而异的选择合适的提升速度,对于大粒径石块或者石块密度相对较大的区域,提升速度非常缓慢;对于砂层中的提升速度可以相对较快,后序孔的提升速度相对较快,先序孔的提升速度相对较慢,当高压喷射灌浆施工中出现孔内返浆的问题,应该适当的放慢提升速度;喷射直径的设计,旋喷直径估计的正确与否,直接关系到整个施工的经济效益,甚至影响施工效果,因此,高压喷射注浆旋喷的直径应该根据现场试验确定。
3.2劈裂灌浆技术
该技术主要应用在坝体应力分布规律的土坝上,需沿着坝体的轴线进行单排布孔,然后将一定浓度和压力的灌浆用灌浆泵注入到孔中,并利用灌浆的压力劈开坝体,保证所有和劈缝连通的软弱层、漏洞、裂缝等隐患得到切断或者堵塞,形成连续笔直的浆体防渗墙。在坝体和墙相互湿陷和挤压的过程中,不断改善土坝的应力分布状况,以此提高坝体的可靠性和稳定性。土坝坝体劈裂灌浆防渗技术在水利水电工程应用的过程中,应该根据不同的裂缝状况进行区别的对待。例如,对于坝体施工质量相对较差,尤其是上下游贯通的水利水电工程,应该对工程的土坝进行劈裂灌浆,对于仅仅有局部灌浆的土坝,应该对坝体上的裂缝区域均匀地布置灌浆群,然后用灌浆泵进行灌浆施工。通过实践应用证明,该项防渗施工技术能够对水利水电工程的全线土坝进行防渗加固处理,显著提高了土坝的密实度,同时能够降低坝体的渗透系数。
3.3铺设复合土工膜
复合土工膜防渗处理技术在土坝防渗施工中的应用,主要适用于施工质量差、坝体防渗性能差、坝体土质差等,导致的坝体大面积渗漏,该技术不适用于坝体稳定、坡度较低的土坝,以及土坝局部的防渗处理、白蚁危害造成的土坝渗漏、不能放空水库的坝体渗漏处理。土坝防渗需使用0.5mm厚度的复合土工膜,不能选择材料太薄的土工膜,而是应该选择具有抗化学腐蚀、防渗性强的复合材料,防止其自然老化和化学腐蚀。
结语:土坝防渗处理技术的准确运用,可切实解决土坝的渗漏问题,其对施工技术的运用有着较高的要求,需要水利水电工程施工相关人员对土坝渗漏的成因进行深入的分析,并在防渗处理之前,对土坝进行全面的地质勘察,确定土坝的渗漏类型与渗漏的程度,以进行防渗处理施工方案的制定,并对需要使用的施工技术进行深入的分析,以提高土坝防渗处理的技术水平,达到有效防渗处理的目的。
参考文献:
[1]夏和新.浅析水利水电工程中土石坝施工及防渗处理[J].中国高新区,2019,(9):176.
[2]李兵兵.浅析水利水电施工中防渗处理施工技术[J].城镇建设,2019,(5):101,106.