水工建筑物结构改造性技术探析

摘要：在水利工程施工中，水工建筑物防渗加固问题是一个重要的环节，当基础土质较差，渗透性较强时，在水流的作用下对基础的危害很大。因此防渗加固工程就成了水工建筑施工中尤为重要的的一部分。

关键词：水工建筑；防渗；加固；应用

中图分类号： TU198 文献标识码： A

一、我国水利工程存在的问题

我国的小型水利水电枢纽工程为数众多,它们分布广,坝型多样,发挥着防洪减灾的重要作用,同时为农业灌溉生产和人民生活用水以及工业用水提供水源。然而,由于它们多属于特殊历史时期的产物,而且经过多年的运行,其中许多工程都不同程度存在一些病险问题,属于水利行业的重点关注对象。这些工程的主要病险有：

1、防洪标准偏低,达不到现行有关规范,标准要求。

2、坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。

3、工程建筑物老化失修。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运行,不能充分发挥其效益,而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全,因此急需进行除险加固处理。

二、水工建筑物防渗的处理方法

1、深层搅拌法

深层搅拌法主要针对强度不高的地基，利用后期强度，大大节省地基防渗加固投资。

根据地基土质和地基承载力的要求，确定水泥渗入量，譬如水泥渗入量为8％和10％时，加固强度分为0.24Mpa和0.65 a。地基加载数以一个较长的建筑过程，不仅要求考虑深层搅拌法设计时的因素，还要求考虑设计强度，否则，只考虑前期强度，显然不符合建筑的经济要求。根据水工建筑物的实践经验，水泥渗入量采用12％一15％，最大不宜超过18％。

深层搅拌法平面布置原则要与基地应力分布一致，可先按照平均基底应力分布进行桩的平面布置进行底板下基底应力较大处加密处理：其次，深层搅拌法加固的宽度要满足应力扩散要求，即加固宽度比按应力扩散角法计算的宽度大一些。

需要大面积进行深层搅拌法加固地基的时候，应该在工程位置选择比较有代表性的区域进行现场试验，确定需要进行防渗加固地基的允许承载力，必要时进行托板试验。

2、振冲挤密法

一般分为振冲置换法和振冲密实法。前者是以砂砾和碎石等作为材料，并采用振冲器填充置换密形成桩体，与原状土质地基构成复合地基，经过加固后的地基不仅排水性能强，还具有良好的防渗能力，这一种防渗加固的方法适用于处理排水能力较弱的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。而后者则是利用振动和压力使砂颗粒相互挤密，重新排列后，孔隙减少，这样加固的建筑的防渗能力也能得以提高，这种防渗加固方法适用于处理砂土、粉土等地基材料。因地制宜、就地取材，一般材料是采用碎石、卵石、砂、矿渣等。

土质情况考虑因素。根据工程的具体需要和工程设备条件等因素，于砂和碎石桩处理地基的深度，深度既不可以太深也不能够太浅，太深限制了设备能力，太浅则不够经济。一般工程按照地基土质，填料置换率于10％一30％之间。

此法处理后地基宽度除了要满足应力扩散要求，地面宽度还应该比按应力扩散角法甲酸的宽度大一些。

采用静力触探检验地基强度是否满足需求，以便判断建筑物的防渗加固程度是否满足需求。

3、沉井基础法

此法在我国东部沿海地区的水闸工程中使用最多，效果亦比较理想，可以同时解决地基承载力和地基渗透变形的问题。

沉井基础的平面形状要求呈矩形，以便井体施工浇筑的均匀下沉。平面尺寸大小适宜，不宜过大也不宜过小。

沉井与沉井之间要做好接缝止水防渗工作，采用板桩密封，沉井长宽小于3.0m。

根据沉井在施工下沉过程中及建成后运行时所需的结构强度和刚度需求确定沉井井壁和隔墙的厚度，须满足沉井下沉过程中井口内土方开挖和运输的要求。

井壁外侧面尽可能做到光滑平整，减少土压力的摩阻力作用，以利于下沉。

验算沉井的自重，控制计算指标下沉系数，保证沉井施工时能够顺利下沉。

沉井下层开挖较深，受到地下水的影响较大，这点对于防渗加固的影响也较大，因此沉井应尽量不封底。

回填涂料应选用与井底土层渗透系数相近的涂料，并分层夯实。

4、桩基础法

桩基础法多用于针对松软地基，减少了沉降量，有利于防渗加固的工程，分为钢筋混凝土预制桩和钻孔灌注桩。桩顶允许水平位移值的大小主要与桩的直径、单桩与群桩关系、桩身周边的土质条件等因素有关，位移可控制不超过0.5cm即可。另外，除了计算单桩承载力布置桩基础外，还要验算桩尖平面的地基压应力和沉降量不应大于该平面处地基土的允许承载力和允许沉降量。最后，需要注意的是水工混凝土的强度要求、裂缝控制要求和抗渗能力与该结构所处的环境先关，因为对于有不同的强度需求等，一般由室内正常环境、露天环境和长期处于地下与水下环境、水位变动区或有侵蚀性地下水的地下环境、海水浪溅区及盐雾作用区四种环境组成。水工建筑物多属后两类。因为地基条件比较差，常常采用板桩式，程序是先将预制钢筋混凝土板桩或者钢板桩，一次打入形成连续墙体，在选用钢筋混凝土材料的时候，足以强度最好不要低于25C，以满足防渗加固的需求。

5、高压喷射灌浆技术

在堤坝防渗工程中，高压喷射灌浆技术与常规砼防渗墙相比，可不同程度地降低工程造价，具有开挖量小，施工方便，占地少，对临近建筑物影响小等特点。此项技术很大程度地提高了江、河、湖、库、渠的堤坝防渗抗灾能力，减轻防洪压力，对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用，其社会效益是十分明显的。

钻孔:泥浆固壁回转（或冲击）钻进。造孔过程中做好充填堵漏，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外，直至终孔;跟管钻进。边钻进边跟入套管，直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直，偏斜率宜≤1%;下入喷射杆:泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。

高压喷射灌浆施工工艺。施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，唯有提升速度变化较大，是影响高喷质量的主要因素。一般情况下，确定提升速度应注意下列几个问题：因地层而异，在砂层中提升速度可稍快，砂卵（砾）石层中应放慢些，含有大粒径（40cm以上）块石或块石比较集中的地层应更慢；因分序而异。先序孔提升速度可稍慢，后序孔相对来讲可稍快；高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。

根据设计要求平整好场地，要求场地内地下无障碍物，对某些作业地基软，不平整，有可能引起整机翻倒引起的事故的地段，一定要采取防范措施，在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。

控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和不允许发生断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层，若发生管道堵塞或因故短暂停机，应迅速抢修。

6、一般灌浆治漏加固技术

坝体、坝基帷幕灌浆；主要充填漏洞和缝隙，防渗裁漏，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逸的地方，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，对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。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、干硬性预缩水泥砂浆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。

三、结束语

建筑物渗漏是水利工程的一大难题，被称为建筑顽症。而造成建筑物渗漏的原因很多，涉及到材料、设计、施工、运用等各个方面，其中防水材料性能不佳以及防水技术不高是导致渗漏的最主要的原因。因此加快建筑防渗、防水材料的研发和技术的提高十分重要。

参考文献：

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[2] 王慰兵，吴成祥.振冲挤压法在水利工程地基处理中运用.黑龙江水利科技，2007年第一期：8-9.

[3] 李光策.水利建筑物防渗漏加固措施.中国新技术新产品，2008年第20期：18-19.