水利大壩工程混凝土防滲加固措施研究

石小慶 黃倩花

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院;2.陜西省渭南高新區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 陜西渭南 714000)

水利大壩在施工時，往往需要克服軟弱土層的問題，大壩的穩(wěn)定必須得到保障，這也就意味著在設(shè)計之初就需要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，與此同時還需要對于施工的每一步做好管理工作，提前將工作中可能遇到的情況做好相應(yīng)的預(yù)案。在施工過程中將每一步工作積極落實到位，做到無死角，使水利大壩的安全性被確保。水利大壩工程與我國長久的經(jīng)濟發(fā)展有著密切的聯(lián)系，每項水利工程的施工周期都較長，需要耗費的物力資源、人力資源都較大，前期的設(shè)計與技術(shù)要保證施工的質(zhì)量，能夠有效地開展管理工作。施工質(zhì)量對于一項工程的重要程度舉足輕重。其中，混凝土在水利大壩工程當(dāng)中的地位不言而喻。如若混凝土?xí)绊懞笃诖髩蔚恼Ｊ褂?，所引起的后果將是不堪設(shè)想的。所以，對于每一個涉及質(zhì)量的環(huán)節(jié)都需要嚴密地控制監(jiān)管，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量達到既定的標(biāo)準(zhǔn)。水利大壩建設(shè)的每一步，都關(guān)乎未來的水利建設(shè)發(fā)展。小到施工時間的縮短，施工質(zhì)量得以提升，總結(jié)了更多有用的施工經(jīng)驗；大到對于水利大壩工程長遠的技術(shù)提升到新的階段，為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供了應(yīng)有的保障[1]。

首先，水資源的合理利用就包括建設(shè)水利大壩工程。發(fā)電本身對于水資源不會造成污染，建設(shè)大壩可以更好地使資源得到充分利用，發(fā)電站的基礎(chǔ)作用主要包括儲水、蓄水，及時地排洪、攔洪，與此同時兼?zhèn)浒l(fā)電的功能，這就使得混凝土自身的質(zhì)量需要達到標(biāo)準(zhǔn)。由于水電站修建的年限各不相同，全國已經(jīng)建設(shè)了大約近千萬座水利設(shè)施，而已經(jīng)存在問題的混凝堤壩占30%以上，這對于我國長久的水力發(fā)電埋下了隱患。所以更需要及時地發(fā)現(xiàn)并處理問題，采取防滲加固處理，將漏洞盡早地填補，不要讓問題繼續(xù)呈現(xiàn)擴大趨勢，最終白白浪費了先前投入的資源，甚至還會危及無辜的生命。前期若是防滲墻的設(shè)計存在一定紕漏，實際建設(shè)工程當(dāng)中不符合國家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的保護及維修措施存在風(fēng)險，防滲墻在使用過程當(dāng)中所受到的壓力不可以超過額定最大的承受壓，如果防滲墻出現(xiàn)縫隙，則會極大地影響防滲墻的作用，更嚴重者都有可能導(dǎo)致壩體的垮塌。防滲墻技術(shù)的成熟，也標(biāo)志著混凝土在防滲工程中的作用日益明顯，為保障水利大壩工程的安全、發(fā)電等諸多工作可以平穩(wěn)開展運行發(fā)揮了重要的作用[2]。

1 水利大壩工程的問題

1.1 受到的制約因素較多

水利大壩工程的選址一般都地處地理特征相對多元化的環(huán)境，而在施工的工程中所遇到的突發(fā)情況也較多，特別是在緊急情況下的參數(shù)更難以被正確地估量。這對于技術(shù)人員提出了更高的要求，既要保障時間足夠短，還需要維護安全的施工環(huán)境，對于可能存在問題的地方不能忽略，應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)的規(guī)章制度，以此來將施工的風(fēng)險降至最低。即使真正發(fā)生難以預(yù)計的事故，也可以提前或是及時開展相應(yīng)的補救工作。

1.2 前期準(zhǔn)備措施

即使水利大壩工程在前期準(zhǔn)備的過程當(dāng)中并未出現(xiàn)任何的不妥，但是當(dāng)真正投入使用時，時間與環(huán)境都有可能已經(jīng)與當(dāng)初發(fā)生了變化。這也導(dǎo)致水利大壩工程的質(zhì)量有所下降，所以在設(shè)計前期需要仔細勘探現(xiàn)場，對于測量的數(shù)據(jù)需要詳細記錄，除了地質(zhì)本身，周圍的水文信息也需要采樣。每一個關(guān)乎工程的細節(jié)都需要予以關(guān)注，在設(shè)計初期對于未來可能發(fā)生的情況進行合理估計，提前制訂好解決方案，之后才可以開展正式的水利大壩建設(shè)工作。

1.3 工程質(zhì)量的前期預(yù)估可能存在疏漏

水利大壩工程在眾多的水利工程中需要進行保密，這將會極大地影響到工程后期的驗收工作。如若能夠在工程開展途中發(fā)現(xiàn)問題，并及時地進行處理解決，能夠使損失有效地控制在合理的可預(yù)估的范圍之內(nèi)，待驗收合格之后再投入使用就不會影響后期的水利工程工作。但是若在水利工程完成之后發(fā)現(xiàn)問題，所能夠彌補的方式就非常有限，即使發(fā)現(xiàn)了問題所在，也難以真正從根本上解決問題，這也勢必會影響未來水利工程的投用。所以，為了長遠發(fā)展，施工的各個環(huán)節(jié)都需要在正確的引導(dǎo)下按部就班地進行，使工程出現(xiàn)問題的概率降至最低[3]。

1.4 水利大壩工程在混凝土方面的諸多問題

首先，在初期的設(shè)計中，大壩的建筑結(jié)構(gòu)必須得到足夠的重視，對于既定的工作順序不能輕易調(diào)換，否則不僅會使工作之間的銜接受到影響，更有可能使荷載裂縫的情況出現(xiàn)。其次，溫度的升高與降低對于混凝土在硬化的化學(xué)反應(yīng)中起到至關(guān)重要的作用。溫度的驟然降低，混凝土本身會導(dǎo)致開裂，裂縫過多直接使得工程的安全受到質(zhì)疑。這也要求施工過程中對于溫度的變化格外關(guān)注，在不同的溫度下采取不同的施工方案，避免混凝土的開裂影響到施工的質(zhì)量。最后，塑性裂縫通常與混凝土尚未硬化時伴隨出現(xiàn)，在施工澆筑水泥的過程中，由于混凝土外部溫度的升高或降低，溫差讓混凝土產(chǎn)生了開裂的情況。質(zhì)量較大的骨料向下沉積，縱向的體積被壓縮，裂縫自然也就隨之產(chǎn)生了。

1.5 施工材料對于水利大壩工程的影響

水利大壩工程的施工量較大，所包括的施工材料也更紛繁復(fù)雜。所以，施工方在開展采購工作時，選擇更為便宜的原材料或是方便施工的原材料，開展攪拌工作時可能存在偷工減料的情況，為了省時省力，使得相關(guān)工作沒有得到充分開展就急于完成，這對于水利大壩工程的額定安全造成了巨大的隱患。施工單位的規(guī)模相對較小，施工整體的完整度較低，甚至缺少必要的檢驗、驗收等環(huán)節(jié)，使實際工作的數(shù)值遠超過預(yù)估的數(shù)值范圍，使得安全被拋在了工程之后[4]。

2 水利大壩工程的混凝土相關(guān)管理方式

2.1 混凝土裂縫處理

首先，混凝土的調(diào)配比例需要按照既定的比例進行添加，例如：水泥、水灰以及砂土的占比不宜超過標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對于沙石的含泥占比嚴謹?shù)乜刂圃诜秶畠?nèi)。在實際的攪拌中使得材料充分混合，單一的一次抹壓會降低混凝土本身的抗拉質(zhì)量，收縮量也會顯著增長。其次，早期的施工階段，需要及時地對混凝土開展養(yǎng)護工作，需要堆放在外的材料，為防止雨雪等對其的不利影響，需要加蓋遮擋材料，也同時在避光的環(huán)境下進行保存，按照規(guī)定間隔進行均勻的噴水，保持合理的存放濕度。再次，在正式的混凝土澆筑之前，讓基層以及模板定時噴水保持良好的施工狀態(tài)，對于后續(xù)的工作能顯著提升其工作效率。最后，僅僅按照施工的既定比例來調(diào)配施工的各項材料可能難以滿足預(yù)期的施工標(biāo)準(zhǔn)，需要施工工程中不斷地尋找適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的調(diào)配比例?？紤]性價比的同時，更需要將工程質(zhì)量放在第一位。建筑本身展開定期的巡查測驗，合理的、在預(yù)估范圍之內(nèi)的變形等都屬于正常情況，而超乎預(yù)期的問題要及時上報，展開分析并解決，確保水利大壩工程的質(zhì)量。

2.2 水利大壩工程的現(xiàn)場技術(shù)

我國長期以來水利大壩建設(shè)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，在施工當(dāng)中需要按照已經(jīng)簽訂的合同開展工作。與此同時，不可隨意更改施工單位的設(shè)計圖紙，如若碰到需要改動的問題或是難以實施的工作，上報給上級的負責(zé)人，及時與有關(guān)的資深有經(jīng)驗的技術(shù)人員詢問，尋求最佳的解決方案，在監(jiān)理負責(zé)人的監(jiān)督下審核過后進行。除此以外，應(yīng)當(dāng)嚴格按照規(guī)定的圖紙展開各項計劃內(nèi)的工作。

2.3 水利大壩工程的防滲設(shè)計

帷幕灌漿是水利大壩工程建設(shè)中使用的較為常見的一種技術(shù)，同一方向的灌漿孔同時展開灌注工作，需要控制好混凝土的密度，以此來使壩基的相關(guān)灌注工作完成，將防滲的作用充分發(fā)揮，最終讓帷幕與大壩成為一個整體。此外，復(fù)合土工膜的技術(shù)也已經(jīng)可以充分地運用到水利大壩工程的防滲工程當(dāng)中來，復(fù)合土工膜可以控制大多數(shù)的滲漏問題，但也需要考慮到滲漏通道在施工的工程中是否會潛在地出現(xiàn)，以及排水設(shè)計需要考慮排水口的間隔，以梅花形進行更好的排水，與此同時，排水口保持水平或是向下呈一定角度能夠讓排水效率得到更好的提升。

2.4 混凝土質(zhì)量控制

混凝土的相關(guān)加工過程必須要保證應(yīng)在場的人員全程監(jiān)督，確保施工現(xiàn)場的穩(wěn)定有序，不僅能夠使得施工的效率得到提升，還可以對于存在問題的操作過程進行指導(dǎo)。能夠在施工過程中擔(dān)負起責(zé)任的工作人員應(yīng)當(dāng)予以提拔，更好地推進水利大壩工程工作的開展。必要時，對于這些人員進行培訓(xùn)，讓他們能夠更適合引領(lǐng)施工現(xiàn)場任務(wù)的有序開展。

3 水利大壩工程的設(shè)計

3.1 斷層部位的相關(guān)設(shè)計

水利大壩的斷層主要以重力壩斷層、上下游斷層、拱壩斷層3 種處理方式。首先，以重力為手段的處理方式，需要將斷層處的土壤用混凝土進行更換或是灌注。這樣可以極大地提升斷層處土質(zhì)的穩(wěn)定。其次，上下游斷層主要是依靠附近的巖石的擠壓與剪切力來斷層，這里也可能會用到混凝土，如若強度無法達標(biāo)，也需要進行更換或是灌注，以此來提升斷層的土質(zhì)質(zhì)量。最后，拱壩斷層需要在施工的位置進行準(zhǔn)確的測量，進行計算以此來確定斷層的具體位置與所需要的體積，而為了保證形態(tài)的穩(wěn)定，也會使用混凝土來再次填裝[5-6]。

3.2 壩基混凝土的設(shè)計方案

水利大壩工程必須依靠實際的地形、地質(zhì)來建設(shè)，軟弱基層如果在后期遇到水流，使得大壩的穩(wěn)定不再，極有可能出現(xiàn)移動，造成不可想象的損失與危害。

3.3 水利大壩的基礎(chǔ)支撐

巖層的穩(wěn)定在水利大壩的建設(shè)過程中也是必須要確認的，而將全部的巖層進行更換所需要的代價過大，且難以保障其施工的安全。所以，可以利用混凝土來將部分的巖層替代，來起到重點部分支撐的作用，這樣也能夠加強壩基的基礎(chǔ)性能。

3.4 預(yù)應(yīng)力拉錨設(shè)計

水利大壩的投運必然會受到水長期的力的作用，難免出現(xiàn)形變的現(xiàn)象，而要將變形的情況控制在可控的范圍之內(nèi)，鋼筋的加固是非常有用的方式，不僅能夠分擔(dān)水流所帶來的力的作用，而且能夠使得其有效地形變，加強了對于水的相互作用。但具體的應(yīng)用還需要根據(jù)實際情況來確定。

4 水利大壩表面柔性防滲體系

柔性防滲主要憑借大壩仍存有水的情況下，在其上游裝配相應(yīng)的柔性的防滲體，以此來維穩(wěn)大壩的整體性能。而對于柔性防滲的主要材料為高分子防水卷PVC的塑料膜等，防透水的效率較高。但與此同時，長此以往的使用必然也會引起這些材料的損耗，所以將卷材更好地拼接，在水下更好地完成防滲水作業(yè)成為了需要攻克的難題。隨著技術(shù)的長遠發(fā)展，舊的技術(shù)不斷被代替，新的技術(shù)也隨之出現(xiàn)并不斷地改進，投入新的使用當(dāng)中，發(fā)揮的作用也是比之前的技術(shù)更加完善且全面。

4.1 灌漿技術(shù)

灌漿技術(shù)作用在水利大壩的范圍較廣，所受到的限制也相對較少，可以因地制宜，很好地與當(dāng)?shù)厥┕さ膶嶋H情況相契合，將資金運用到更多有需要的地方去，加工所需的機械設(shè)備無論是體積還是重量都更勝一籌。但是其對于施工團隊的技術(shù)要求更高，且對于大壩的滲漏問題存在一定的局限性。所以，灌漿技術(shù)大多用于新建造的或是需要加固的各種各樣的混凝土壩。

4.2 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻的綜合性能好，可以進一步提升大壩的整體強度，使得受到的外部影響更小，能夠讓受到多種問題困擾的壩體得以更加安全。但是其定價更貴，且在具體的使用方面仍存在諸多待解決的疑難雜癥。尤其適用于投入使用時間較久的大壩或是滲漏問題始終存在難以解決的壩體。

4.3 表面柔性防滲體系

相對于之前的灌漿技術(shù)與混凝土防滲墻，表面柔性防滲體系所需要的資金投入會更低，造價也更少。但是也由于成本相對低，所需要的技術(shù)含量更高一些。必須要求在水下完成相關(guān)的填補防滲漏工作。從實際的應(yīng)用情況來說，柔性防滲材料的填補更難以按照預(yù)想的好的方向?qū)崿F(xiàn)。表面柔性防滲體系主要運用在需要修復(fù)的非大型的壩體當(dāng)中或是緊急需要加固的水利大壩。

5 結(jié)語

防滲墻的出現(xiàn)，對于水利大壩的安全性能提升提供了進一步的保障，使大壩的使用年限延伸。但是對于施工的過程要求更加嚴謹，需要將更多的關(guān)注放在細節(jié)上，與實際的地理地質(zhì)信息相結(jié)合，施工的過程也必須按照一定的流程穩(wěn)步進行，不能夠按照主觀意愿隨意更改。在遇到防滲墻復(fù)雜的難題時，按照原先制訂的計劃先著手檢查，將防滲墻的防滲功能放至最大，維護大壩自身的使用安全。水利大壩工程的長期使用難免存在少部分的問題，在遇到水流影響大壩，或是有關(guān)的滲漏開裂等難題時都能夠客觀地分析成因，妥善地解決出現(xiàn)的問題。只有保障水利大壩工程的質(zhì)量，才能夠讓建設(shè)完成的大壩更好地為人民群眾的生活提供更有效的作用：不僅能加強抗洪的等級，還能夠擴大儲水量，使灌溉的農(nóng)田更多，發(fā)電所獲得的電能也更為充足有效；不僅能夠穩(wěn)定地輸出供水，還可以提升人們?nèi)罕娚畹男腋８?，使得人民群眾的財產(chǎn)安全有保障，進一步加快我國向成熟的水利工程發(fā)展大國邁進。