论文部分内容阅读
【摘 要】 我国水资源丰富，水利工程建设为水资源的开发利用和调配提供了保障，也为我国社会主义经济发展贡献了力量。但是水利工程建设是一项艰巨而复杂的施工工艺，许多的施工工艺还在探索之中，保证施工工程的质量是有效利用资源，保障生产生活安全的前提条件。
【关键词】 水利工程;堤坝渗漏;原因分析;加固处理
1、水利工程渗漏表现形式的分析
比较常见的水利工程土质堤坝渗漏现象有接触渗漏现象、坝体渗漏现象、坝基渗漏现象、溢洪道渗漏现象等。我们所说的坝基渗漏环节是指坝基及其坝肩透水岩土带之下的水体渗流的现象，这种现象不利于实现对水量的有效控制，土石坝对于地基强度的要求是比较低，为此我们要进行基础防渗处理工作的运行，确保其土石坝环节的稳定运行。为此我们要进行水库地基基础复盖层深度的规范，确保其透水岩土带环节的稳定运行。在此过程中，要进行坝体渗漏环节的有效应用，确保其水体的水量流失现象的避免，实行其坝体渗流环节的稳定运行。其土质堤坝的构成材料是土料，这就不可避免的存在一系列的透水性。为了保证坝体系统的稳定性，我们要进行填筑土料的有效选择，确保其压实度的提升，实现对出逸点环节及其浸润线环节的有效控制，对于一系列的漏洞现象、滑坡现象、塌坑现象要进行积极的处理，以提高土质堤壩的安全稳定性。
涵闸渗漏是一种涵闸破损情况之下的水体的渗漏现象。这种情况由于其闸身不均匀，导致闸体变形，水体流失。接触渗漏是一种水体的下游地区渗漏的情况，它流经区域是山体及坝体的结合部。溢洪道渗漏是接触渗漏的一种形式。
2、堤坝渗漏的安全问题分析
2.1渗水险情。在汛期，临水坡面水位增高，水在压力作用下沿着某一截面渗入堤坝土层中，水流侵入线与背水坡面相交线称作逸出点。逸出点以下部分土层在水的长期浸泡下发软，当超出一定程度时，甚至会产生涓涓细流，这就是渗水险情。造成渗水险情的原因有多种，主要有：高水位持续时间过长、堤坝截面不够厚实、背水坡过陡、堤坝填料的透水性较强或者土层中夹杂有树根、石块等、堤坝填筑时压实不够等等。这些因素都会造成渗流的速度加快，浸润线升高，从而造成堤坝产生渗水险情。
2.2管涌险情。地基透水性强的堤坝最容易产生管涌险情，当渗透坡降达到一定数值，地基覆盖层无法抵抗时，就会造成渗透破坏。土层中的微细颗粒在渗流的带动下，移动至地面，随着越来越多的细微土粒的流失，较粗颗粒也被逐渐带出，从而逐渐的形成连续的通道产生管涌险情。
造成堤坝出现管涌的原因主要有：上游天然铺盖遭受严重破坏，防渗层铺盖质量欠佳，坝后的排水反滤失去作用，在背水坡脚进行破坏性活动（比如：取土、爆破等），使得覆盖层厚度减小，缩短了渗径。这些因素都会造成管涌险情加剧。
2.3流土险情。随着水位的升高，渗流流透力逐渐增大，当超出堤坝覆盖层的承受能力时，堤坝下游的土层便随着渗流大块流失，造成流土险情。有点流土险情虽然未发现有涌砂现象，但是土层向外突出，有弹性，轻压便会有水析出，这就是我们常说的“牛皮包”。
2.4漏洞险情。漏洞是渗流险情中最为危险的一种类型，若不及时采取措施封堵，势必会造成堤坝溃缺。漏洞通常是由堤坝中的洞穴、裂隙等在水流的作用下贯穿造成的。特别是堤坝中存在蚁穴、獾洞等隐患，施工时输水涵管、溢洪道等结合部位防渗措施不到位，或者是基岩中存在裂隙、溶洞等，极易造成渗流汇集，造成土壤流失量巨大，而形成贯穿堤坝或者穿透地基的孔洞。漏洞是十分危险的险情，若不及时处治将很快造成堤坝溃缺。漏洞中又以流水夹带泥沙的浑水洞最为严重。
渗流使得土层含水饱和，土体抗滑系数、抗剪能力严重下降，而堤坝自重又急剧增大，堤坝地基不堪重负，导致背水坡产生滑动。
3、渗漏的成因分析
正常渗漏情况：坝体浸润线无异常升高，逸出点高度不超过设计数值，渗透水流清澈见底，无混浊，渗流不带有土颗粒或微小颗粒，渗流量随水位变化无异常。正常渗漏在有排水体的情况下很容易观测到;非正常渗漏情况：坝体浸润线异常升高，逸出点高度超过设计数值，或虽逸出点不升高，但渗水颜色浑浊，说明坝体内存在渗漏隐患，如排水体於塞，坝体内部有空洞、裂缝等都会产生非正常渗漏。现结合实际，说明以下几种渗漏情况的检查分析。
（1）逸出点未升高，但渗漏水浑浊或带有泥沙颗粒，说明已发生渗漏破坏，多为坝体内的裂缝、空洞等形成漏水通道，渗流量逐渐增大，最终产生管涌和流土破坏。
（2）如果逸出点升高异常，说明坝体内因裂缝、空洞坍塌造成渗水通道於塞，或排水体失效，使坝体饱和度增大，浸润线抬高，坝坡稳定性下降，严重时会引起滑坡甚至坍塌。
（3）水库超蓄或堤防超过设计标准的洪水时，水位超过正常挡水位较多，致使挡水坝体断面越来越小，堤坝不能满足防渗需要，会使浸润线随水位上升，逸出点升高，且多发生在背水面坝脚以上，甚至出现在正常水位以上坝体断面较小处。根据多年来江河堤防和水库的实际观测，这种渗漏主要表现为散浸，渗漏水流清澈。如果都在坡脚处，多数不会发生破坏性渗漏，不流土，只要对渗流大或集中的部位进行导渗、压渗处理就可以防止渗透破坏。但应加强检查观测，一旦渗透水流特别集中或加大，发生渗流浑浊及流土等现象或产生滑塌体等渗透破坏时应立即抢护处理，保证堤坝安全。
（4）对正常与非正常渗透水流变浑浊，逐渐集中或突然加大渗流量的情况，应特别注意坝体内存在危险的渗漏通道，严重时会造成管涌、流土及堤坝坍塌、滑坡等险情。
4、提高水利堤坝工程防渗加固工艺质量措施
4.1堤坝防渗处理原则。堤坝防渗一般采用灌浆或防渗墙措施来处理渗透或降低浸润线，采用防滑桩或压重等措施来提高抗滑稳定性安全系数。滑坡的处理比较复杂，要从滑坡的起因上解决问题。最好的途径是降低坝体浸润线或提高土体强度指标。水利堤坝的处理原则按照堤坝所处水流位置划分，我们可以采取上游坝相应处理方法和下游坝处理方法，如果堤坝位于上游，主要采取兴建铺盖，使用合适的防渗墙技术手段以及帷幕灌浆来阻止渗水事故蔓延，在施工专业上简称“铺、截、堵”。如果堤坝位于河流下游，一般使用排水沟进行疏导，修筑减小压力的作业井，以及修建导渗反滤体，这些技术手段被成为“导、减、排”。另外，按照使用材料和技术上划分，主要包括现代化的土工膜防渗技术的使用和一般防渗墙技术的使用。 4.2堤坝加固技术。根据水坝不同的部位进行不同的施工方法，坝体、坝基帷幕灌浆主要充填漏洞和缝隙，防渗截漏，通过灌浆加固，形成防渗体，此方法适用于浆砌石重力坝。坝上游面固结灌浆，堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。坝下游面追踪固结灌浆，在下游坝面有漏水或溶蚀物出溢的地方，造成水平孔或斜孔，埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程，只有在搞清扬压力并设排水孔时才可采用，采用这种方法时最好是坝前无水。坝面重新剔勾缝，剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂漿或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力，此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
4.3堤坝灌浆防渗的几种常用方法
4.3.1劈裂式帷幕灌浆法。所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复;泥浆由稀到稠，循序渐进;压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
4.3.2高压填充式灌浆法。高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔，这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。
4.3.3低压速凝式灌浆法。这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况分别采用30型钻机或50型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质，再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出;加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。
5、结语
防渗加固技术是水利工程施工中的重要技术手段，必不可少的安全防护措施，它能有效地保证水利工程的整体质量，减少经济资源浪费。但是由于我国国土资源辽阔，各大水系遍布全国的大江南北，不同的地质与气候特征决定了不同结构性质的水利堤坝的构建，那么相应的就要求防渗加固施工管理办法也因地制宜，不可以一概而论，要从实际出发，认真的考究堤坝周围的自然地理条件，堤坝投入使用年限，以及渗漏部分的确定等等。只有全方位周全考虑，才能使防渗加固施工作业达到其效果，才能保证水利堤坝的正常使用运行。
参考文献：
[1]崔宗培，等.中国水利百科全书[M].北京：水利电力出版社，1991.
[2]牛运光.土坝安全与加固[M].北京：水利电力出版社，1998.
[3]水利部水利管理司，等.防汛与抢险[M].北京：水利电力出版社，1995.
【关键词】 水利工程;堤坝渗漏;原因分析;加固处理
1、水利工程渗漏表现形式的分析
比较常见的水利工程土质堤坝渗漏现象有接触渗漏现象、坝体渗漏现象、坝基渗漏现象、溢洪道渗漏现象等。我们所说的坝基渗漏环节是指坝基及其坝肩透水岩土带之下的水体渗流的现象，这种现象不利于实现对水量的有效控制，土石坝对于地基强度的要求是比较低，为此我们要进行基础防渗处理工作的运行，确保其土石坝环节的稳定运行。为此我们要进行水库地基基础复盖层深度的规范，确保其透水岩土带环节的稳定运行。在此过程中，要进行坝体渗漏环节的有效应用，确保其水体的水量流失现象的避免，实行其坝体渗流环节的稳定运行。其土质堤坝的构成材料是土料，这就不可避免的存在一系列的透水性。为了保证坝体系统的稳定性，我们要进行填筑土料的有效选择，确保其压实度的提升，实现对出逸点环节及其浸润线环节的有效控制，对于一系列的漏洞现象、滑坡现象、塌坑现象要进行积极的处理，以提高土质堤壩的安全稳定性。
涵闸渗漏是一种涵闸破损情况之下的水体的渗漏现象。这种情况由于其闸身不均匀，导致闸体变形，水体流失。接触渗漏是一种水体的下游地区渗漏的情况，它流经区域是山体及坝体的结合部。溢洪道渗漏是接触渗漏的一种形式。
2、堤坝渗漏的安全问题分析
2.1渗水险情。在汛期，临水坡面水位增高，水在压力作用下沿着某一截面渗入堤坝土层中，水流侵入线与背水坡面相交线称作逸出点。逸出点以下部分土层在水的长期浸泡下发软，当超出一定程度时，甚至会产生涓涓细流，这就是渗水险情。造成渗水险情的原因有多种，主要有：高水位持续时间过长、堤坝截面不够厚实、背水坡过陡、堤坝填料的透水性较强或者土层中夹杂有树根、石块等、堤坝填筑时压实不够等等。这些因素都会造成渗流的速度加快，浸润线升高，从而造成堤坝产生渗水险情。
2.2管涌险情。地基透水性强的堤坝最容易产生管涌险情，当渗透坡降达到一定数值，地基覆盖层无法抵抗时，就会造成渗透破坏。土层中的微细颗粒在渗流的带动下，移动至地面，随着越来越多的细微土粒的流失，较粗颗粒也被逐渐带出，从而逐渐的形成连续的通道产生管涌险情。
造成堤坝出现管涌的原因主要有：上游天然铺盖遭受严重破坏，防渗层铺盖质量欠佳，坝后的排水反滤失去作用，在背水坡脚进行破坏性活动（比如：取土、爆破等），使得覆盖层厚度减小，缩短了渗径。这些因素都会造成管涌险情加剧。
2.3流土险情。随着水位的升高，渗流流透力逐渐增大，当超出堤坝覆盖层的承受能力时，堤坝下游的土层便随着渗流大块流失，造成流土险情。有点流土险情虽然未发现有涌砂现象，但是土层向外突出，有弹性，轻压便会有水析出，这就是我们常说的“牛皮包”。
2.4漏洞险情。漏洞是渗流险情中最为危险的一种类型，若不及时采取措施封堵，势必会造成堤坝溃缺。漏洞通常是由堤坝中的洞穴、裂隙等在水流的作用下贯穿造成的。特别是堤坝中存在蚁穴、獾洞等隐患，施工时输水涵管、溢洪道等结合部位防渗措施不到位，或者是基岩中存在裂隙、溶洞等，极易造成渗流汇集，造成土壤流失量巨大，而形成贯穿堤坝或者穿透地基的孔洞。漏洞是十分危险的险情，若不及时处治将很快造成堤坝溃缺。漏洞中又以流水夹带泥沙的浑水洞最为严重。
渗流使得土层含水饱和，土体抗滑系数、抗剪能力严重下降，而堤坝自重又急剧增大，堤坝地基不堪重负，导致背水坡产生滑动。
3、渗漏的成因分析
正常渗漏情况：坝体浸润线无异常升高，逸出点高度不超过设计数值，渗透水流清澈见底，无混浊，渗流不带有土颗粒或微小颗粒，渗流量随水位变化无异常。正常渗漏在有排水体的情况下很容易观测到;非正常渗漏情况：坝体浸润线异常升高，逸出点高度超过设计数值，或虽逸出点不升高，但渗水颜色浑浊，说明坝体内存在渗漏隐患，如排水体於塞，坝体内部有空洞、裂缝等都会产生非正常渗漏。现结合实际，说明以下几种渗漏情况的检查分析。
（1）逸出点未升高，但渗漏水浑浊或带有泥沙颗粒，说明已发生渗漏破坏，多为坝体内的裂缝、空洞等形成漏水通道，渗流量逐渐增大，最终产生管涌和流土破坏。
（2）如果逸出点升高异常，说明坝体内因裂缝、空洞坍塌造成渗水通道於塞，或排水体失效，使坝体饱和度增大，浸润线抬高，坝坡稳定性下降，严重时会引起滑坡甚至坍塌。
（3）水库超蓄或堤防超过设计标准的洪水时，水位超过正常挡水位较多，致使挡水坝体断面越来越小，堤坝不能满足防渗需要，会使浸润线随水位上升，逸出点升高，且多发生在背水面坝脚以上，甚至出现在正常水位以上坝体断面较小处。根据多年来江河堤防和水库的实际观测，这种渗漏主要表现为散浸，渗漏水流清澈。如果都在坡脚处，多数不会发生破坏性渗漏，不流土，只要对渗流大或集中的部位进行导渗、压渗处理就可以防止渗透破坏。但应加强检查观测，一旦渗透水流特别集中或加大，发生渗流浑浊及流土等现象或产生滑塌体等渗透破坏时应立即抢护处理，保证堤坝安全。
（4）对正常与非正常渗透水流变浑浊，逐渐集中或突然加大渗流量的情况，应特别注意坝体内存在危险的渗漏通道，严重时会造成管涌、流土及堤坝坍塌、滑坡等险情。
4、提高水利堤坝工程防渗加固工艺质量措施
4.1堤坝防渗处理原则。堤坝防渗一般采用灌浆或防渗墙措施来处理渗透或降低浸润线，采用防滑桩或压重等措施来提高抗滑稳定性安全系数。滑坡的处理比较复杂，要从滑坡的起因上解决问题。最好的途径是降低坝体浸润线或提高土体强度指标。水利堤坝的处理原则按照堤坝所处水流位置划分，我们可以采取上游坝相应处理方法和下游坝处理方法，如果堤坝位于上游，主要采取兴建铺盖，使用合适的防渗墙技术手段以及帷幕灌浆来阻止渗水事故蔓延，在施工专业上简称“铺、截、堵”。如果堤坝位于河流下游，一般使用排水沟进行疏导，修筑减小压力的作业井，以及修建导渗反滤体，这些技术手段被成为“导、减、排”。另外，按照使用材料和技术上划分，主要包括现代化的土工膜防渗技术的使用和一般防渗墙技术的使用。 4.2堤坝加固技术。根据水坝不同的部位进行不同的施工方法，坝体、坝基帷幕灌浆主要充填漏洞和缝隙，防渗截漏，通过灌浆加固，形成防渗体，此方法适用于浆砌石重力坝。坝上游面固结灌浆，堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。坝下游面追踪固结灌浆，在下游坝面有漏水或溶蚀物出溢的地方，造成水平孔或斜孔，埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程，只有在搞清扬压力并设排水孔时才可采用，采用这种方法时最好是坝前无水。坝面重新剔勾缝，剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂漿或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力，此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
4.3堤坝灌浆防渗的几种常用方法
4.3.1劈裂式帷幕灌浆法。所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复;泥浆由稀到稠，循序渐进;压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。
4.3.2高压填充式灌浆法。高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐步提升到土层，以黄泥浆封孔，这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。
4.3.3低压速凝式灌浆法。这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况分别采用30型钻机或50型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质，再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力，减慢管涌内水流速度，防止水泥浆随水流出;加入速凝剂，水泥浆能很快凝固而堵塞管涌。
5、结语
防渗加固技术是水利工程施工中的重要技术手段，必不可少的安全防护措施，它能有效地保证水利工程的整体质量，减少经济资源浪费。但是由于我国国土资源辽阔，各大水系遍布全国的大江南北，不同的地质与气候特征决定了不同结构性质的水利堤坝的构建，那么相应的就要求防渗加固施工管理办法也因地制宜，不可以一概而论，要从实际出发，认真的考究堤坝周围的自然地理条件，堤坝投入使用年限，以及渗漏部分的确定等等。只有全方位周全考虑，才能使防渗加固施工作业达到其效果，才能保证水利堤坝的正常使用运行。
参考文献：
[1]崔宗培，等.中国水利百科全书[M].北京：水利电力出版社，1991.
[2]牛运光.土坝安全与加固[M].北京：水利电力出版社，1998.
[3]水利部水利管理司，等.防汛与抢险[M].北京：水利电力出版社，1995.