水利工程水库土石坝防渗技术探析

水利工程水库土石坝防渗技术探析

栾涛

栾涛新疆塔城地区白杨河引水工程建设管理局新疆塔城834700

摘要：本文结合作者多年从事水利工作的经验，从我国水利水库的现状及其存在的问题出发，分析了目前水库土石坝防渗处理中常用的技术方法，重点介绍了土工膜防渗技术在小型水库土石坝防渗处理中的应用，希望能为业内人员提供一些有价值的参考。

关键词：水利水库土石坝防渗处理土工膜

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我国现有的水利水库中约有一半的小型水库为病险水库，这些病险的水库成为我国防洪体系中的薄弱环节，成为危及下游人民生命财产安全的隐患。存在着水库投入资金有限，工程质量差；小型水库年久失修，安全没保障；小型水库管理人员不足，管理水平低下等问题。

一、目前土石坝防渗处理中常用技术分析

1.土工膜防渗技术。土工膜是由聚合材料制成的一种平面材料，该材料与土壤、岩石及其他材料一起可以起到防渗作用，该技术是近年迅速发展起来的一种新工艺用于水工建筑物的防渗。在水库除险加固过程中，土工膜主要用于大坝的防渗处理，作为一种新型防渗材料，土工膜具有渗透系数小，施工安装方便，使用机械设备简单和使用寿命长的特点，同时采用土工膜防渗造价低，施工速度快，可以有效改善水库大坝的性能等优点。但是另一方面由于土工膜是一种分子材料，厚度比较薄，在施工的过程中容易由于施工不当导致破坏从而失去其防渗功能，同时还要注意避免土工膜的化学腐蚀和自然老化作用，所以不适合用于水位高差比较大的大中型水库。用，所以不适合用于水位高差比较大的大中型水库。

2.高压喷射灌浆防渗技术。高压灌浆技术是利用打入被灌地层的套管，采用高压设备将浆液注射入砂卵石孔隙中达到封堵裂隙从而减少地层的渗透作用。由于该技术不需要在大坝现场进行开挖，并且容易灌注，施工可靠从而可以缩短施工周期，方便施工管理，所以应用广泛。该防渗措施主要适用于地质基础比较容

易钻孔的土层，例如软土层，人工填土层及各种冲积作用形成的地层。但是该防渗技术不适宜在卵石直径过大的地层中使用，灌浆防渗的方法成本较高，并且其防渗性能不高，据统计灌浆防渗墙漆渗透系数比较大，对工地现场电力设备要求高。

3.套孔冲抓回填防渗技术。该方法是利用打井锥在土石坝渗漏区内中钻孔后，用黏性土进行分层回填并夯实，从而形成一个连续密实的土体层来防止水的渗流，从而起到大坝防渗的目的。该防渗施工技术具有设备简易，施工便捷，容易控制质量等优点，但是该方法只是由于水上部分的施工，对于水下坝体的施工则无法完成，同时由于该方法施工过程中开挖的空间较大，土体回填工作量大。

4.振动沉模防渗板墙技术。振动沉模防渗板墙技术是在房屋工程基础振动沉桩原理的基础上，经过改进后应用于水库大坝防渗的一种新的施工方式。该方法是利用施工中的机械设备的振动产生强大的力量将空心模板沉入大坝地层，随后向空心模板内注满防渗浆液，从而达到防渗的效果。该技术具有施工工艺简单，工程造价合理及施工效率高的特点，但是该施工方法需要将模板沉入到渗漏的地层，所以如果土质较坚硬，如岩石等则打入很困难，另外由于施工过程中会产生大的震动，从而会对原有的大坝安全构成危害，尤其是大坝本身老化，质量较差的小水库不适合使用。

5.混凝土防渗墙技术。混凝土防渗技术是一种比较早的工程防渗技术，该方法是利用专用的造槽设备在大坝渗漏处造槽孔，同时在槽孔内注满泥浆，最后浇注混凝土从而形成一道混凝土墙体以达到防渗的目的。混凝土防渗墙技术已相当成熟，同时已经有完备的施工工艺流程，但是由于造槽机械设备比较大，施工形成的墙体与地基的连接不够牢固，只适用于均质砂、土地基的施工，所以应用受到了一些限制。

三、我国水利水库防渗处理技术的选择

结合我国水利水库的自身特点及其存在的问题，我国水库主要存在问题是建设和维护资金不足，导致水库防渗的投入有限，同时我国的小水库大多地处偏远的山区，交通不便，生态环境脆弱，在施工过程中要尽量减少施工对周围环境的破坏，当地施工技术及管理水平较低。结合以上特点及我国目前使用的各种水库防渗措施，可以看出土工膜防渗技术比较适宜目前我国的小型水库的除险加固过程中的防渗处理。该方法具有防渗效果好，工程施工简单的特点，可以满足小型水库的正常运转。下面对土工膜防渗技术设计方法作一重点介绍。

1.土工膜材料选择

在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求：（1）具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏；（2）在设计应用条件下，有足够长的寿命；（3）在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。

2.土工膜厚度的确定

土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面来考虑，其与垫层平整度，材料允许拉应力及弹性模量有关。土工膜厚度的合理与否，是确保土工膜在水压力下不被刺穿漏水的关键因素之一。水利水电工程土工合成材料应用技术规范要求一般选用0.5mm厚度土工膜。不宜选用太薄，太薄易破损，施工保证率小，太薄的土工膜工程质量难以保证，膜上会有非常细小，肉眼看不到的砂眼，小孔洞，应用后会带来不良后果。隐蔽工程还要求厚度大于0.5mm为更好。

3.防渗结构设计

在一般土石坝工程中，为了有效保护土工膜防渗体的正常工作，土工膜防渗结构一般由上面保护层，上下垫层，土工膜，支持层等几部分组成。支持层是对下垫层和防渗土工膜起到稳定可靠的支撑作用，使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏。支持层可用级配良好的压实砂砾料，压实土层等材料。下垫层具有保护土工膜不被支持层材料破坏的作用，并使土工膜受力均匀。下垫层可采用细粒土，土工织物等材料。上垫层可以使土工膜在水中不被漂起并防止膜料老化，可以用透水性良好的砂粒料，沥青砂浆等透水且颗粒较小的材料。上层保护层是外界接触的最外层，具有防御外界水流冲刷，冻冰损坏，紫外线辐射以及膜下水压力的顶托等作用。上面防护层的结构，层次和材料与工程的重要性，工程规模和使用条件等有关，视工程的具体情况确定合理的设计方案。用土工膜防渗结构防渗一定要做好整体性防渗处理，土工膜要与不透水地基和岸坡严密结合，并注意排水问题。

四、小结

在指出了我国现有水利水库的特点及其存在的问题后，分析了现有的几种水库除险加固过程中防渗处理措施各自的优缺点，比较后发现土工膜防渗技术具有施工方便、投入少、工艺简单、对周围环境破坏小并能够满足小型水库正常发挥其效益能力的特点，最终选择土工膜防渗技术作为我国处理现有水利水库渗漏问题的方法。希望能为我国众多水利水库的防渗加固提供理论和技术指导。

参考文献：

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[2]吴钊，赵小利，王谠.土石坝渗流初步探讨[J].水利天地.2009（02）.

[3]苏兴海.浅谈水坝防渗加固技术[J].黑龙江科技信息，2011.