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防渗技术在水利工程中的应用

2019-06-12 16:39 来源:水利工程论文 人参与在线咨询

摘要:防渗技术,是现代水利工程建筑的主要技术之一,它与水利工程建设的稳固性、承载力等方面均有密切联系。基于此,本文以广东省源天工程有限公司提供的资料为参考依据,着重对防渗技术在水利工程中的应用要点进行探究,以达到合理发挥技术优势,保障水利工程建设质量的目的。

0引言

水利工程建设防渗工作,是水利工程管理的主要环节,它可有效解决水利工程应用中居于渗水、防护结构开裂的问题,提升水资源人工开发应用的质量。研究发现,合理把握现代水利工程建设中防渗技术的应用要点,不仅可以提升水利工程建设效率,也可以降低水利工程建设成本,减少后续工程运维投入。由此,关于防渗技术在水利工程中的应用探究,将为水利工程建设工作全面开展提供方法引导。

1水利工程建设中出现渗漏问题的原因

水利工程建设过程中,由于工程开发的外部条件和内部条件完善程度差异,造成工程建设后极有可能会出现渗漏问题,对水利工程后续开发、应用产生影响。笔者结合当代水利工程建设的实际情况,将出现渗漏问题的原因归纳为:

1.1内部原因

水利工程建设期间渗漏技术的应用,多会按照水利工程建设的整体建设情况,将工程施工区域分为多个部分,而各个部分切割施工竣工后再重新组合起来,但施工时往往对水利工程建设的连接部分防护不到位,导致区域切割部分出现连接缝过大,连接区域破损等,这样的水利防水结构,自然也就造成了建设后渗水的问题(详见表1)。同时,防渗技术施工期间,施工人员只注重底部渗水防护,而忽视了水利建设周围墙体渗水问题分析。水利工程建设后,工程周围墙体建设区域内,也极有可能会出现表层渗水的问题。

1.2外部原因

结合相关部门提供的水利工程建设渗漏分析资料,分别叙述因素产生的具体问题,水利工程建设过程中应用的建设材料不合格,工程建设后,坝体边缘、坝体防护区域,就会出现混凝土结构脱落、局部墙体坍塌的问题,防渗技术在水利工程中应用的效果就会明显下降。同时,水利工程建设期间,由于施工人员对施工各个环节不够了解,防渗技术施工要点把握不到位,在区域施工时也会遗留下技术残缺,导致工程施工后渗水。此外,由于水利大坝、桥梁等部分,长期处于潮湿,水体强度冲击的状态,混凝土建设部分极易出现局域老化的情况,也会造成以混凝土为主的防护墙体区域老化。

2常用的防渗墙施工工艺

2.1深层多头搅拌

将墙体与水泥浆液融合起来,会明显增加墙体的稳定性。当浆液进入到深层土层,二者就会相互融合,形成十分稳定的水泥浆屏障。此时土层中砂土、淤泥和砾石的稳定性也会明显提高。有助于防渗墙防渗性能提高。这种施工工艺的特点是成本较低,实施起来简单便捷。在砾石层和砂土层中比较适用。防渗墙的成桩步骤如下:①钻头搅拌桩基,多个钻杆就会深入土层。②钻杆内的孔把水泥浆注入土层。③搅拌之后,土层与水泥浆充分混合。最终形成牢固的水泥土桩。将多个水泥土桩连接之后就形成了稳定的防水防漏结构。整个过程要注意将土层充分搅拌均匀,这样才能保证水泥桩高度稳定,进而有效提升水泥桩的防渗效果。

2.2倒挂式工艺

在水利工程中设置防渗墙是一种十分有效的防渗措施,倒挂式工艺已经趋向成熟稳定,在多头深层搅拌工艺的基础上将钻孔改良成井槽。人工挖掘防渗墙槽,之后灌注水泥浆。如此一来,能够有效提高水泥井柱的一体性,还能提升防渗墙的稳定性。混凝土墙形成槽机械的形式是井柱连接结构。保证防水墙泥浆护壁结构的强度,也保证槽机械的防水性能。对于水利工程而言,防渗墙的稳定性和使用效果都会明显增强。

3防渗技术在水利工程建设中应用要点探究

3.1明确技术应用一般流程

防渗技术,是指借助专业的技术手段,在水利工程建设过程中,针对大坝底部、桥梁基墩等部分,开展专业的防护措施。一般来说,防渗技术的应用需经过:灌浆、防渗墙建设、以及边缘检验三方面。灌浆环节,是防渗技术实施的基础,该环节主要通过钻孔、冲洗、注水试验三个步骤,对水利工程建设的根基部分进行建设。防渗墙建设,是通过钻进、固壁两个步骤的工作,对防渗基层进行防渗加固。即,防渗加固处理中的每一次墙体加固建设,都是对地下连体墙建设条件的外部固定;且防渗墙建设中应用的钢绳,具有坚固和顽固力强的优势,可直接对水利工程的整体结构进行加固。注水试验,是指进行水利工程施工建设时,要结合水利工程建设的以上两个步骤,科学把握水利建设各个环节承受力、稳固性的测验,三个步骤全部完成后,方可实现了防渗技术的完全应用。

3.2振动沉模法

①理论归纳。振动沉模法,是指以振动冲击桩固定联合模板加固的方法,对水利工程建设中的墙体进行加固。该种方法主要是以振动体系的振动冲击力在振动时所产生的竖向振动强度,将空腹钢板模型沉入到地层建设当中,使墙体在钢板加固的状态下,可在振膜与帷幕之间建立良好的防渗阻隔屏障。该技术的技术要点可归纳为:1)振动墙体建设。施工人员按照水利工程建设的一般要求,建立水利工程建设模型,并用振动冲击桩对其进行固定。2)振动沉模板按照垂直与墙面摆放,且保持墙面平整、无缝。3)建立墙体抗渗坡,并按照100平方米为以个模块的标准,在墙体边缘修筑防渗坡。4)按照墙体振动强度的大小,适当调整防渗板周围鹅卵石的数量,但鹅卵石放置高度应>15m。②案例分析。如,某区域建立水库面积400立方米,施工人员为防止水库四周墙体渗水,采取振动沉模法进行防渗处理。首先,工程建设人员,先按照水库四周建设需求,建立水库振动墙体,按照20m一个钻孔的标准,在区域内建设水库防渗墙。待防渗墙初步建设完成后,依照振动沉模板形态将水库周围区域抹平,并按照20-25次/s的标准进行振动固定。最后,在振动固定好的防渗墙底层斜坡周围,放置高5m的鹅卵石进行稳固。由于该水库建设区域较小,水库实施振动沉模防渗法后,可将水库底部四周连接为一个完整的体系,进而也就很好的实现了水库建设防渗加固的效果了。

3.3喷射灌浆调节法

①要点归纳。喷射灌浆调节法,也称为往复式高压灌浆法,是指水利工程建设期间,除了按照常规灌浆法进行基层处理之外,还应在后续防渗模板建设时,利用专业的高压喷射设备,进行防渗层的高压喷射。一般来说,喷射灌浆发调节法,需在防渗墙建设后,集中进行水泥浆、水体、以及气体的喷射,以避免防渗墙在后期水体冲击时,出现开裂、渗水的问题。②案例分析。如,某水利工程建设期间,要对450米的水利防汛坡道进行建设,施工人员为避免防汛坡道在后期应用中出现开裂、局部坍塌等问题,就采用喷射灌浆调节法进行巩固。首先,施工人员按照水利工程一般防汛墙建立的要求,进行钻孔、注浆、渗水层防护,确定防渗坡道基础建设环节无问题后,沿着坡道模板标准,建立防渗固定层,待固定层达到5-8成干后,利用气体喷射装置,对坡道进行高压喷射,本次喷射的强度为1500-2000pa。其次,每进行一次水泥表层灌浆铺设,均要利用2500-3000Pa的水压枪进行喷射,直到工程结束。工程竣工后,对本次工程中水利建设防渗坡道进行防渗能力检验,发现新的防汛方式,在传统的基层防渗能力基础上提升了30%的防渗水平。

3.4复合土防渗法

①要点归纳。复合土防渗法,是指利用水利工程坝的土坝结构,加强水利工程的防渗能力。一方面,复合土应用时,必须是黏度、密度相似的素土作基层。另一方面,复合土防渗工膜部分,需按照现浇混凝土、混凝土预制板、干砌块石顺序逐层放置的方法进行固定。②案例分析。举例来说,F区域进行水利工程建设期间,为做好水利河道闸口部分防渗水坍塌工作,施工人员采取复合土防渗法进行河道闸口建设。首先,按照闸口设计图,在闸口建设外边缘预留出1-3m的防渗加固空间。待闸口基础部分建设完成后,在闸口外缘预留区域内,依次放入质地松软的泥土、细沙,并用碾压机压实。其次,在沙石上层放置一层小型鹅卵石,厚度在10-15cm之间,应用现浇混凝土进行浇筑。最后,将事先准备好的混凝土预制板放置其上,用干砌块固定,混凝土再次浇筑。该种水利工程渗水技术,可利用素土巩固工程建设的基础,外部混凝土层又可以对防渗保护层进行固定,后期应用中自然也就能够起到避免水体冲击坍塌、开裂的作用了。

3.5托底防渗策略

①要点归纳。拖底灌浆防渗技术,是一项大规模区域空间填充防渗措施,或者也可以将该种防渗策略,看作是水利工程建设中的一种悬挂式保护屏障。该技术实施步骤可归纳为:1)基层灌浆环节进行初步加固。即,水利工程中的防渗墙体建设时,需尤为注意基层灌浆部分底部灌浆的稳固情况,一般基层灌浆时,采用稠浆和砂砾为灌浆的主要材料。2)基层灌浆后,外部加压强度要在底部预留出2-5cm的大孔隙。该环节中预留出来的底部孔隙,是为后续帷幕建设期间上层加压处理时发生下沉提供空间。3)将底部大孔隙彻底固定密封。②案例分析。如,某水利工程建设中,要对水坝底部孔洞部分进行防渗处理,施工人员考虑到该环节的防渗技术施工范围较大,选择托底防渗策略解决该问题。具体实践步骤可归纳为:1)按照水坝底层孔洞设计图,在基层孔洞建设时运用1:2的混凝土稠浆进行灌注,并每进行一层稠浆灌注后放置200cm的砂砾,待初步灌浆程度达到灌浆标准(灌浆高度为基层建设高度的2/3)后,停止灌浆。2)底层灌浆部分,按照1-3个灌浆柱便预留一个孔隙标准,将水坝底孔部分预留建设。3)当防渗墙体表面支撑部分均建设完成,运用边长为1.5m的见方混凝土结构进行固定。该案例中提到的水利工程中托底灌浆防渗方法,不仅可确保水利建设中关键部分防渗效果提升,也可以加强水利工程基层建设的稳固性,实际应用的效果较好。

3.6防渗墙槽孔技术

①要点归纳。防渗墙槽孔技术,是指在水利工程防渗墙体建设过程中,可通过预留水体流动空间的方法,减少防渗墙周围的冲击力度。简单来说,防渗墙孔槽技术,就是在防渗墙体下侧留置一个水流孔。当水流区域受到巨大的冲击时,水流可通过小孔流向对侧,而不会增加水体对防渗墙的冲击。②案例探究。举例来说,G地区水利工程建设期间,施工人员为了避免区域水流涨潮、落潮造成的冲击,在进行防渗墙建设时,按照500m一个防渗槽孔的标准进行水流强度调节。同时,在小孔建设期间,内部采用岩石层层搭建的方式,设计一个水流调节小孔。而小孔转折区域采用沿岸管道引流法进行排水。该工程建设过程中所应用的水体引流调节方法,不仅可以减少水利工程水利防渗墙体所受的冲击,也可以调节涨潮、落潮时的水流冲击力度,降低水利工程建设区域坍塌的问题发生。

4水利工程混凝土防渗技术施工设备

4.1防渗墙施工设备

①钢绳冲钻机。在建设防渗墙时要使用的设备是钻孔机械,在应用钢绳冲钻机时要先对地层进行破碎冲击施工。在实际的工作中,这是必须要进行的步骤。之后要有效清理地屑层,此时用到的工具是抽砂筒,但是这种方法其中存在一些缺陷,效率过低就是缺陷之一,不仅如此,还会消耗大量的电能。②冲击式循环钻机。在当前的发展阶段中,冲击式反循环钻机也是一种常用的防渗墙施工设备。与钢绳冲钻机相比,具有消耗能量低的优势,而且施工效率也有所提升。正是因为该设备优势较为明显,所以在实际的施工工作中得到了广泛的应用。

4.2防渗墙造孔设备

造孔工艺主要应用于防渗墙槽孔筑造施工中,工艺方法有两种,其中一种是钻劈法,在砂卵石地层中这种方法比较适用。在具体的施工中,要划分不同的槽段,之后同时跟进分槽孔和主槽孔工艺。当槽孔达到一定深度后,要劈打副孔,并将石渣清理干净。另外一种方法是钻抓法,这种方法在紧密的地层造孔中比较适用,需要用到的工具是冲击钻。

5水利工程混凝土防渗技术施工难点

5.1松散地层成槽施工问题

水利工程混凝土防渗墙的施工难点之一是漏失、松散的地层成槽。这一问题在土体比较松散的混凝土施工中是无法避免的。在填筑质量不达标的影响作用下,挖槽的整个过程会出现各种各样的问题,比如坍塌问题,再比如劈裂问题。施工的过程会受到这些问题的直接威胁,所以必须要使用有效的方法应对这些难点。有效的应对措施是尽可能减小槽口的长度,此外还应有效加固倒墙下的土体,该步骤需要用到粉喷桩。土体的深度在四米到七米这个范围内,要适当降低固壁泥浆面的厚度。应用水泥黏土液浆也能处理一系列的坍塌问题和劈裂问题。在开挖工作中,跳挖是主要的工作形式之一,在施工工作中要合理利用这一施工形式,确保施工手段的合理性。

5.2槽内漏失地处理

槽内漏失地的处理也是防渗施工技术的难点,在防渗墙施工工作中必须要进行一个环节是科学处理槽内漏失地。事实上该项工作一直是防渗墙施工的重点和难点内容。挖槽工作进行的过程中,有可能会遇到漏失层,也有可能会遇到覆盖层,这些都是槽内漏失地。遇到这种情况,泥浆会受到影响而大幅度流失,而且流失的速度也会非常快。产生的后果是十分严重的,比如孔壁坍塌。处理漏失层的重要手段是加快土料回填的速度。要适当搅拌并挤压槽内填充物,之后才能继续施工。如果遭遇了十分严重的漏失现象,就要利用其它的物质进行填充,比如水泥膨润土浆液,保证做好预灌工作。

6结论

综上所述,防渗技术在水利工程中的应用初探,是水利工程施工技术科学调配的要点归纳。在此基础上,本文通过明确技术应用一般流程、振动沉模法、喷射灌浆调节法、复合土防渗法、托底防渗策略、以及防渗墙槽孔技术,对防渗技术在水利工程中的应用要点进行归纳。因此,本篇文章的探究结果,将为国内水利工程建设技术优化提供参考。

参考文献:

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作者:陈秋凡 单位:广东省源天工程有限公司

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