水利工程施工中防滲和加固技術(shù)研究

摘 要：水利工程施工過程中的防滲技術(shù)和加固技術(shù)對(duì)工程質(zhì)量和安全具有重要意義。針對(duì)水利工程施工過程中常見的防滲問題和加固需求，研究和總結(jié)了當(dāng)前常用的防滲技術(shù)和加固技術(shù)，比較了不同的防滲材料和加固工藝，并提出了相應(yīng)的技術(shù)方案，為水利工程施工中的防滲加固提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：防滲技術(shù)；加固技術(shù)；水利工程；材料；工藝

中圖分類號(hào)： TV543 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）05–0-03

水利工程是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)中肩負(fù)著十分重要的職責(zé)。在水利工程施工過程中，防滲技術(shù)和加固技術(shù)是保障工程安全和提高工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水利工程施工過程中的防滲技術(shù)和加固技術(shù)也在不斷創(chuàng)新與完善，以滿足不同工程的需求[1]。

防滲技術(shù)主要用于阻止地下水或水體滲透工程結(jié)構(gòu)或土體，防止地下水水位下降、土體液化等問題的發(fā)生。常用的防滲技術(shù)包括地下連續(xù)墻技術(shù)、注漿加固技術(shù)、滲透結(jié)晶技術(shù)等，其主要通過形成防滲層或填充土體和混凝土中的空隙和裂縫，增強(qiáng)工程的抗?jié)B能力，保障工程的安全和穩(wěn)定。加固技術(shù)主要用于提高工程結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)、抗裂、抗壓水平，延長工程的使用壽命[2]。常用的加固技術(shù)包括鋼筋混凝土加固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、梁柱加固技術(shù)等，主要通過增加鋼筋混凝土構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力鋼筋或其他加固材料，增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的承載能力和抗?jié)B能力，從而保障工程的安全和穩(wěn)定。

1 水利工程施工中常見的防滲問題

水利工程施工中常見的防滲問題主要包括土體滲流、混凝土裂縫滲漏、壩基滲流等。土體滲流是指土壤內(nèi)部水分的滲透和流動(dòng)現(xiàn)象。在水利工程施工過程中，土體滲流通常發(fā)生在堤壩、擋土墻、河道護(hù)岸等地方。如果土體滲流未得到有效控制，則會(huì)導(dǎo)致土體的松動(dòng)、沉降、坍塌等問題，嚴(yán)重影響工程的穩(wěn)定性和安全性。

混凝土裂縫滲漏是指在施工過程中混凝土結(jié)構(gòu)常常會(huì)出現(xiàn)裂縫，如果這些裂縫未得到及時(shí)修補(bǔ)和加固，則會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的水分滲漏。混凝土裂縫滲漏不僅會(huì)影響工程的使用壽命和安全性，而且會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞和坍塌。壩基滲流是指水利工程中大壩底部土體或巖體內(nèi)部水分的滲透和流動(dòng)現(xiàn)象。如果大壩底部發(fā)生滲流，則會(huì)導(dǎo)致壩基土體出現(xiàn)松動(dòng)和沉降的現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響大壩的穩(wěn)定性和安全性，甚至可能導(dǎo)致大壩潰壩，引發(fā)災(zāi)難性的洪水災(zāi)害。

同時(shí)，水利工程的管道系統(tǒng)是輸水、排水和排污的重要設(shè)施之一。如果管道發(fā)生滲漏，不僅會(huì)造成水資源的浪費(fèi)，還可能引發(fā)地面塌陷和土壤污染等問題，嚴(yán)重影響工程的運(yùn)行和環(huán)境的安全。此外，水利工程中的閘門是用來調(diào)節(jié)水位和控制水流的重要設(shè)施之一。如果閘門發(fā)生滲漏，不僅會(huì)影響水位的調(diào)節(jié)和水流的控制，還可能進(jìn)一步破壞閘門結(jié)構(gòu)而嚴(yán)重影響工程的使用和安全。如果這些防滲問題得不到有效防治，則水利工程的安全和運(yùn)行就會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至可能引發(fā)工程事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，水利工程施工中的防滲工作顯得尤為重要。

2 水利工程施工中常用的防滲技術(shù)

2.1 防滲材料

常用的防滲材料包括聚乙烯薄膜、高分子聚合物、瀝青混凝土及水泥漿等。聚乙烯薄膜是一種常用的防滲材料，具有良好的柔韌性和耐腐蝕性，能夠有效防止水分滲漏。在水利工程中，聚乙烯薄膜通常用于堤壩、擋水墻、水庫底部等部位的防滲工程。高分子聚合物是一種具有高強(qiáng)度、高彈性和耐腐蝕性的防滲材料，能夠有效防止土體和混凝土的滲漏。高分子聚合物通常用于地下連續(xù)墻、隧道襯砌等部位的防滲工程。瀝青混凝土是一種由瀝青和骨料混合而成的防滲材料，具有良好的防水性能和耐久性，能夠有效防止水分的滲漏。在水利工程中，瀝青混凝土通常用于壩體、渠道、水閘等部位的防滲工程。水泥漿是一種由水泥、砂漿和添加劑混合而成的防滲材料，具有良好的滲透性和耐久性，能夠有效填塞土體和混凝土中的裂縫和空隙，從而防止水分滲漏。在水利工程中，水泥漿通常用于混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫修補(bǔ)和加固工程[3]。

2.2 滲透結(jié)晶技術(shù)

滲透結(jié)晶技術(shù)是一種利用滲透結(jié)晶材料對(duì)土體或混凝土進(jìn)行加固防滲的技術(shù)。滲透結(jié)晶材料通常是一種粉狀或液態(tài)的混凝土增強(qiáng)劑，通過滲透作用將其注入土體或混凝土，與土壤中的游離鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)填充土壤或混凝土中的微孔、毛細(xì)孔和裂縫，從而形成一個(gè)致密的防滲層而阻止水分的滲透[4]。滲透結(jié)晶材料具有較強(qiáng)的滲透能力，能夠迅速滲透土體或混凝土。同時(shí)，滲透結(jié)晶材料與土壤中的游離鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生鈣基結(jié)晶物質(zhì)填充土壤或混凝土中的微孔、毛細(xì)孔和裂縫。結(jié)晶物質(zhì)在土體或混凝土中逐漸結(jié)晶成長，形成一個(gè)致密的防滲層，阻止水分的滲透。滲透結(jié)晶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括施工簡便、效果顯著、成本較低等，適用于各種土體和混凝土的防滲加固工程。滲透結(jié)晶技術(shù)常用于地下連續(xù)墻、隧道襯砌、堤壩基礎(chǔ)等部位的防滲加固工程。通過采用滲透結(jié)晶技術(shù)，能夠有效提升水利工程的防滲性能，從而保障工程的安全和穩(wěn)定。

2.3 地下連續(xù)墻技術(shù)

水利工程施工中常用的防滲技術(shù)之一是地下連續(xù)墻技術(shù)。地下連續(xù)墻技術(shù)是一種利用混凝土連續(xù)墻阻止土體和水的滲透的技術(shù)。通過在地下挖掘連續(xù)墻，并注入高強(qiáng)度水泥漿，形成堅(jiān)固的防滲墻體，從而達(dá)到防滲加固的目的。根據(jù)水利工程的具體要求和施工環(huán)境，設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻的位置、尺寸和深度等參數(shù)。地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土體的滲透性、工程的地質(zhì)條件、工程的承載要求等因素。在設(shè)計(jì)好的位置上，利用挖掘機(jī)等工程機(jī)械挖掘地下連續(xù)墻的基坑?；拥纳疃群蛯挾葢?yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并保持墻體的垂直和水平。在基坑中設(shè)置鋼筋骨架，通常采用鋼筋網(wǎng)片或鋼筋籠的形式，以增強(qiáng)地下連續(xù)墻的抗拉和抗壓能力。在鋼筋骨架周圍設(shè)置注漿孔，并利用注漿泵將高強(qiáng)度水泥漿注入孔內(nèi)，形成堅(jiān)固的墻體結(jié)構(gòu)。注漿材料填充了土體中的孔隙，并形成了防滲層，提升了地下連續(xù)墻的抗?jié)B能力。在注漿完成后，對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)，以確保墻體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。固化養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常根據(jù)注漿材料的性質(zhì)和施工要求而定。

地下連續(xù)墻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括施工簡便、效果顯著、成本較低等，適用于各種水利工程中需要防止土體和水滲透的部位，如堤壩、水庫、渠道、隧道等。通過采用地下連續(xù)墻技術(shù)，能夠有效防止地下水或土體的滲透，保障工程的安全和穩(wěn)定。同時(shí)，地下連續(xù)墻技術(shù)還可以有效防止地下水位的下降，保障地下水資源的安全和穩(wěn)定。

3 水利工程施工過程中常用的加固技術(shù)

3.1 鋼筋混凝土加固技術(shù)

鋼筋混凝土加固技術(shù)是水利工程施工過程中常用的一種加固技術(shù)，主要用于增強(qiáng)和改善水利工程結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力、承載能力和整體穩(wěn)定性。該技術(shù)在原有結(jié)構(gòu)上增加鋼筋混凝土構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)的抗拉、抗壓和抗剪能力得到增強(qiáng)，從而達(dá)到加固的目的[5]。鋼筋混凝土具有較高的抗拉和抗壓能力，可以有效增強(qiáng)原有結(jié)構(gòu)的承載能力，提高結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。鋼筋混凝土加固層具有較好的密封性和防水性能，可以有效阻止水分的滲透，提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力，延長工程的使用壽命。鋼筋混凝土加固技術(shù)可以有效改善結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減少結(jié)構(gòu)的變形和裂縫，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)能力。鋼筋混凝土加固技術(shù)施工過程簡便，不需要拆除原有結(jié)構(gòu)，只需在原有結(jié)構(gòu)上增加鋼筋混凝土構(gòu)件即可，因此施工周期較短，可以快速提升工程的安全性和穩(wěn)定性。

鋼筋混凝土加固技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，適用于各種水利工程結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)，如堤壩、水閘、水庫、渠道、橋梁等。通過采用鋼筋混凝土加固技術(shù)，能夠有效延長水利工程的使用壽命，提高水利工程的安全性和可靠性，保障水利工程的正常運(yùn)行和服務(wù)功能。

3.2 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是一種利用預(yù)應(yīng)力鋼筋來增強(qiáng)水利工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在水利工程結(jié)構(gòu)中設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，并施加預(yù)應(yīng)力，水利工程結(jié)構(gòu)在受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而增加水利工程結(jié)構(gòu)的抗拉能力、抗剪能力和抗壓能力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力和承載能力，從而達(dá)到加固的目的。根據(jù)水利工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和加固要求設(shè)計(jì)行加固方案，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置位置、數(shù)量和預(yù)應(yīng)力的大小等參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件等。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件通常在工廠預(yù)制完成后，再運(yùn)輸?shù)焦さ剡M(jìn)行安裝[6]。

在水利工程結(jié)構(gòu)中設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，通常采用預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)埋套筒或張拉錨具的形式，將預(yù)應(yīng)力鋼筋固定在結(jié)構(gòu)中，并預(yù)留張拉空間。在預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝完成后，利用預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生壓應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼筋施加的預(yù)應(yīng)力大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后，對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)，以確保預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)和傳力效果。

預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力后，能夠有效增加結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪能力，從而提升結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫和變形。預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力后，能夠有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載能力，提升結(jié)構(gòu)的抗壓能力和承載能力，保障水利工程的安全和穩(wěn)定。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)能夠有效延長水利工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，減少維護(hù)和修復(fù)的頻率，降低工程的運(yùn)營成本和維護(hù)成本[7]。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)適用于各種水利工程結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)，如橋梁、堤壩、水閘、水庫、渠道等。通過采用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，能夠有效提高水利工程結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力和承載能力，保障工程的安全和穩(wěn)定。

3.3 注漿加固技術(shù)

注漿加固技術(shù)是一種利用注漿材料將土體和混凝土中的空隙和裂縫填充密封的技術(shù)。通過在土體和混凝土中注入特定的注漿材料，填充孔隙和裂縫，形成堅(jiān)固的防滲層，從而達(dá)到加固的目的。對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，確定需要加固的位置和程度。根據(jù)實(shí)際情況確定注漿加固的方案和參數(shù)。在需要加固的位置進(jìn)行準(zhǔn)備工作，清理表面、修補(bǔ)裂縫、堵塞孔隙等，以確保注漿材料能夠充分填充和密封[8-9]。根據(jù)需要加固的結(jié)構(gòu)和土體條件，選擇合適的注漿材料，通常包括水泥漿、聚合物注漿料、膨脹樹脂等。將選定的注漿材料通過注漿管道注入土體和混凝土，填充空隙和裂縫。注漿施工過程中需要控制注漿壓力和流量，確保注漿材料能夠充分填充和密封。在注漿完成后，對(duì)加固部位進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)，以確保注漿材料的固化和硬化。固化養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常根據(jù)注漿材料的性質(zhì)和施工要求而定。

注漿加固技術(shù)施工過程簡便，不需要拆除原有結(jié)構(gòu)，只需通過注漿管道將注漿材料注入土體和混凝土中即可，施工周期較短。注漿加固技術(shù)能夠有效填充或密封土體和混凝土中的空隙和裂縫，提升結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力和承載能力，延長工程的使用壽命，成本較低。注漿加固技術(shù)適用于各種土體和混凝土結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)，如堤壩、水閘、水庫、渠道、橋梁等。通過采用注漿加固技術(shù)，能夠有效增強(qiáng)水利工程結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力和承載能力，保障工程的安全和穩(wěn)定。

4 水利工程施工中防滲技術(shù)與加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 新材料的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和水利工程建設(shè)的不斷發(fā)展，新材料的應(yīng)用已成為水利工程防滲技術(shù)與加固技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。新材料的應(yīng)用不僅可以提高工程施工的效率和質(zhì)量，還能夠降低工程成本，延長工程的使用壽命。隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，水利工程對(duì)環(huán)保型防滲材料的需求日益增加。環(huán)保型材料具有低污染、低能耗、良好的工程性能和可持續(xù)利用等特點(diǎn)，能夠滿足水利工程對(duì)材料的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和功能性的要求。高性能材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性能，能夠加強(qiáng)工程的抗?jié)B能力和承載能力，延長工程的使用壽命[10]。

4.2 智能化施工技術(shù)

利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程施工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的問題和隱患，保障工程的安全和質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提高施工效率和質(zhì)量，降低人力成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 數(shù)字化設(shè)計(jì)和模擬技術(shù)

建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用將為水利工程的設(shè)計(jì)、施工和管理提供更加全面和精確的信息支持，提高工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工效率。利用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)水利工程施工過程進(jìn)行模擬和優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險(xiǎn)，減少施工過程中的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展

結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，開發(fā)和應(yīng)用生態(tài)防滲技術(shù)，如濕地植被、生物防滲材料等，保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境的安全和穩(wěn)定。注重水資源的可持續(xù)利用和保護(hù)，提高水利工程的可持續(xù)發(fā)展能力，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

水利工程施工中的防滲技術(shù)和加固技術(shù)在保障工程安全和提高工程質(zhì)量方面起著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的防滲材料和加固技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為水利工程施工提供了更多的選擇和可能性。未來，水利技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步深入研究各種防滲技術(shù)和加固技術(shù)，在實(shí)際工程中加以應(yīng)用，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高防滲、加固的技術(shù)水平，為水利工程施工質(zhì)量和安全保駕護(hù)航。

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作者簡介：顧振漢（1985—），男，甘肅白銀人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)研究。