水利工程的防渗处理

水利工程的防渗处理
前言
水利工程处国计民生息息相关，其建筑质量直接关系工程能否有效的运行。

目前国家水利工程中坝体、坝基的主要病害有：(1)工程防洪标准偏低，不能达到国家现行的规范。

(2)工程施工材料质量差，导致坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。

(3)工程建筑物老化失修，随时有破坏危险。

由此可以看出这些病害是主要病症是渗透问题，这些病害不仅造成水利工程不能正常运行，同时对当地居民尤其是其下游居民的生命财产安全受到严重威胁。

因此水利工程的防涌处理是实现兴利除弊工程的重要组成部分。

本文根据不同的材料，采取了高压喷射灌浆、设计柔性防渗墙及采用用混凝土防渗材料等防渗处理方法。

一、应用高压喷射灌浆防渗技术
高压喷射灌浆防渗技术的作用原理是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构，同时注入浆液，使水泥浆与被灌地层土颗粒掺混，形成壁状充填凝结体固结体而起防渗作用。

灌浆材料因地层情况和结构不同而异，最常用的是水泥浆，其应用可以分解为以下几个作用过程：
1.检查喷水角度
摆喷前先检查喷水角度是否调整到设计角度，水、浆、气管道及喷嘴是否通畅，检查注浆管是否达到设计高程，检查完毕后再开始摆喷提升。

2.调浆
严格控制浆液比重，每班4～5次，当比重误差超过1％应停喷，调整水灰比。

3.破坏地层
在泵压力作用下，水流从喷咀喷出，出口速度高达200m／秒以上的高速水流，对地层形成强大的动压力以及沿高压孔隙作用的水力劈裂力，连续喷射成的土体强度疲劳，使地层结构破坏。

4.升扬置换
水流在喷射过程，能量很容易过早消散，我们可以设置升扬置换，即根据试验适当提高喷射切割长度，压缩空气在水束周围形成气幕，减少水束摩擦力，聚集水流力量，在喷射切割长度的末端，各种气体、浆液、水与切割下来的颗粒成分混合，形成混合液，强大气流使混合液沿孔隙喷射出来时呈沸腾状态，增强升扬挟带能力，带出地层中的细小颗粒，使地层结构更坚固整合。

5.注入浆液搅混
浆液沿水、气射流切割掺搅范围充填，灌注是连续进行的，为了使水、气、液浆喷射之后，孔口注浆仍可适当继续进行一段时，而避免凝结体顶部产生凹凸和收缩，我们可以采取浆柱的静压作用，使浆液对原地层产生充填挤压作用，形成液浆良好的平整密度，控制注浆过程的有效进行了。

6.渗透凝结
在静压灌注作用下，浆液向周围土体孔隙渗透，形成凝结体，
凝结体的形状和性能可根据工程状况和灌液材料确定，形成浆液渗透凝结过渡层，从而达到良好强度的防渗功能。

二、设计柔性防渗墙
防渗墙是解决水利工程渗透问题的根本措施，其墙体一般要求柔性强、厚度小、耐久性好、单位面积造价低，最主要的是渗透系数低，达到整个工程的防渗效果。

一般得防渗墙是槽板式的，按单元槽段施工，并通过接头将其连成整体。

而应用在水利水电工程的防渗墙的设计原理是是在土石坝(堰)坝体或松散透水地基中以泥浆护壁连续造孔，在泥浆下浇筑混凝土或回填其它防渗材料筑成的起防渗作用的地下连续墙。

防渗墙的建造通常采用地基水泥搅拌粉喷技术，利用石灰、水泥等材料为主要固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软土和固化剂强制搅和，进而产生一系列化学物理反应，使软土凝结成具有一定强度、整体稳定性好的优质地基。

在设计过程中，首先设计防渗墙有效厚度，参照一般透水地基对建筑物基底防渗板桩的防渗性要求确定水泥粉喷搅拌桩防渗墙设计渗透系数，然后通过综合论证，在进一步降低渗透系数的可能必和所产生的工程效果的基础上，提出经济合理的设计渗透系数指标及防渗墙有效厚度。

其设计有效厚度b按下式计算：hl为截水墙迎水面设计水位；h2为截水墙下游水位；[j]为根据土体允许渗透坡降确定的截水墙设计渗透比降。

然后进行施工：(1)驱动搅拌机油压装置到达制定位置，调平搅拌机平台，使平台与钻杆导向垂直，达到对中孔位的目的。

(2)启动搅拌机，保证搅拌钻头沿导
向架垂直方向下沉，同时在下沉过程中保持连续送风，从而避免钻头喷粉口连续搅拌而堵塞(3)当搅拌钻头下沉达到设计深度后，开启空压机，等到灰粉至喷粉口，再按设计的速度保持喷搅拌桩一边喷粉并提升。

(4)在掺入水泥或进一步搅拌均匀时，有必要再次将钻头提升到地面。

反复进行，保证搅拌效果。

最后成功移位，形成柔性防渗墙，达到防渗效果。

三、采用混凝土防渗材料
混凝土是水利工程建设中核心材料之一，水利工程防渗处理的好坏在很大程度在取决于混凝土的防渗效果，在水利工程建设中可以采用聚合物混凝土、混凝土外加剂及混凝土涂膜封闭法来增强混凝土的防水性和防渗作用。

1.采用聚合物混凝土
聚合物混凝土是高分子材料与水泥混凝土有效结合而产生的一种材料。

由聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土和树脂混凝土构成，三咱材料结合能够产生以下性能：(1)降低水泥浆的空隙率，提高水泥浆力学结构，增加水泥浆的坚固性。

(2)减小微裂缝的长度，控制水流渗透。

(3)利用浸渍稳定混凝土所达到的最佳亚稳定力学结构，从而加强混凝土的坚固性。

通过这三种性能，聚合物混凝土能够起到强度高、硬化快、防腐好、耐磨、耐冲击的作用，起到防渗效果。

2.采用混凝土外加剂
(1)减水剂：减水剂属于阴离子型表面活性剂，在水中很容易离
解为带负电荷的金属阳离子和带负电荷的阴离子，这样使水泥颗粒之间带有电斥力，水泥充分扩散，提高混凝土有缓凝作用，降低水灰比，提高混凝土强度和耐久眭，起到防渗作用。

(2)引气剂：引气剂可以使混凝土中产生硬化后能保留的细小、均匀分布的微气泡，这些气泡可以有诳隔断毛细渗水通道，提高混凝土的抗渗性。

同时在低温下混凝土水分冻结时会产生强大的膨胀压力，这些微小气泡能够缓解这一压力，进而提高混凝土的抗冻性，使其在低温下不被破坏，增加混凝土的使用年限，同时噌加混凝土的防渗作用年限。

3.采用混凝土涂膜封闭法
混凝土处在地层密闭空气中，年长日久很容易腐蚀而产生裂缝，塑料薄膜适用于社会宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补，其构成材料主要有聚乙烯、聚氯乙烯及丁基橡胶等合成橡胶，这些材料防水性和耐久性极好，涂在混凝土表面，起到外表防水作用，防止混凝土有害离子对混凝土的腐蚀和保护层的碳化。

四、总结
综上所述，采用高压喷射灌浆技术，能够有效地控制渗流，减少堤基渗透压力，增加提身稳定；设计柔性防渗墙，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基；采用混凝土防渗材料，能够很好防止和修补混凝土裂缝。

在水利工程的防渗处理中，合理运用这三种方法能够有效起到防渗效果，保证工程质量，促进水利工程事业更好发展。