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现代水利工程施工中高效防渗技术的应用研究

梁凤德
  
工程技术探索
2024年33期
山东沂蒙基础工程建设有限公司 山东 临沂 276000

摘 要:在现代水利工程建设中,高效防渗技术是确保工程安全稳定运行、提升水资源利用效率的关键要素。本文深度剖析了多种高效防渗技术在水利工程施工中的应用,旨在为水利工程科学运用防渗技术、提高工程质量与安全性提供全面理论支撑与实践指导,助力水利事业可持续发展,保障水资源的合理调配与利用。

关键词:现代水利工程;高效防渗技术;应用;发展

前 言:水利工程作为调节水资源时空分布、保障工农业生产和居民生活用水的重要基础设施,其工程质量与安全至关重要。而防渗问题是水利工程面临的关键挑战之一,一旦发生渗漏,不仅会造成水资源的大量浪费,还可能引发坝体失稳、地基塌陷等严重安全事故,威胁周边生态环境与人民生命财产安全。随着水利工程规模的不断扩大、建设标准的日益提高,传统防渗技术已难以满足现代水利工程的需求。在此背景下,各类高效防渗技术应运而生,从材料创新到工艺改进,不断推动水利工程防渗水平的提升。

一、常见高效防渗技术原理

(一)土工膜防渗技术

土工膜是一种由高分子聚合物制成的不透水薄膜,如聚乙烯(PE)土工膜、聚氯乙烯(PVC)土工膜等。其防渗原理基于高分子材料的低渗透性,通过在水利工程的防渗部位铺设土工膜,形成一道连续的隔水屏障,阻止水分渗透。土工膜具有良好的柔韧性、耐腐蚀性和抗老化性能,能够适应不同地形与施工条件。在铺设过程中,通过焊接或粘结等方式将土工膜拼接成大面积的防渗层,确保其密封性,有效防止水分渗漏,广泛应用于水库、渠道、蓄水池等水利工程的防渗处理。

(二)水泥土防渗技术

水泥土是由水泥、土和水按一定比例混合搅拌而成的防渗材料。其防渗原理是水泥与土发生一系列物理化学反应,使土颗粒之间形成稳定的胶结结构,从而降低土体的渗透性。水泥土的防渗性能与水泥掺量、土的性质、施工工艺等因素密切相关。一般来说,增加水泥掺量可提高水泥土的强度和防渗性能,但会增加成本。在施工时,通过机械搅拌或人工夯实等方法,将水泥土均匀铺设在防渗部位,经过养护后形成具有一定防渗能力的结构层,常用于小型水利工程的渠道防渗、堤坝防渗等。

(三)灌浆防渗技术

灌浆防渗技术是通过钻孔将浆液注入地基或坝体的孔隙、裂缝等部位,使浆液在压力作用下扩散、填充并胶结,从而形成防渗帷幕或防渗体。常用的灌浆材料有水泥浆、水泥砂浆、化学浆液等。水泥浆成本较低、结石强度高,但对于细微裂缝的填充效果欠佳;化学浆液则具有良好的流动性和可灌性,能有效填充微小孔隙,但成本较高且部分化学浆液可能对环境造成污染。灌浆防渗技术可根据工程实际情况选择合适的灌浆材料和灌浆工艺,如帷幕灌浆、固结灌浆等,广泛应用于大型水利工程的地基防渗、坝体防渗加固等。

二、高效防渗技术在现代水利工程中的应用场景

(一)水库工程防渗

水库作为重要的水利蓄水设施,防渗至关重要。土工膜防渗技术常应用于水库库底和库岸的防渗处理,通过铺设高质量的土工膜,有效防止水库蓄水渗漏,减少水资源损失。对于水库坝体防渗,灌浆防渗技术应用广泛,通过在坝体内部钻孔灌浆,形成连续的防渗帷幕,提高坝体的防渗性能,保障坝体安全稳定运行。在一些小型水库中,水泥土防渗技术也可用于坝体和库岸的防渗处理,成本相对较低且施工简便。

(二)堤坝工程防渗

堤坝是防洪、挡水的重要水利工程设施,其防渗性能直接关系到周边地区的安全。在堤坝防渗中,灌浆防渗技术可对堤坝内部的裂缝、空洞等缺陷进行填充加固,形成防渗体,提高堤坝的抗渗能力。土工膜防渗技术可用于堤坝迎水面的防渗处理,通过铺设土工膜,阻止水分渗入堤坝内部。对于一些小型堤坝,水泥土防渗技术可作为一种经济实用的防渗手段,对堤坝进行防渗加固。

三、推动高效防渗技术在现代水利工程中应用的策略

(一)研发新型防渗材料

加大科研投入力度,致力于研发具备更高耐久性、更强适应性的新型防渗材料。在土工膜材料研发方面,深入研究高分子材料的分子结构与性能关系,通过添加特殊功能助剂,如光稳定剂、抗氧化剂等,有效增强土工膜的抗紫外线和耐化学腐蚀能力。同时,探索新型高分子合成工艺,优化分子链排列,提升材料的整体稳定性与防渗性能。对于水泥土,开展新型添加剂的研究,利用纳米技术合成特殊的水泥土添加剂,其能够与水泥和土颗粒发生深度化学反应,在土颗粒表面形成更为致密的胶结结构,显著增强水泥土在干湿循环、冻融循环等恶劣环境下的稳定性和防渗能力。此外,积极探索利用新型纳米材料独特的小尺寸效应、表面效应等特性,以及智能材料的自感知、自修复等功能,开发具有创新性的防渗材料,从材料本质上提升防渗技术水平,以适应现代水利工程日益复杂的环境与更高的防渗要求[1]。

(二)创新施工工艺与设备

紧密结合现代信息技术,大力创新高效防渗技术的施工工艺。运用数字化施工技术,借助全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)以及建筑信息模型(BIM)等技术手段,对土工膜铺设、水泥土搅拌、灌浆等施工过程进行全方位、精准化控制。通过在施工设备上安装传感器,实时采集设备运行参数与施工位置信息,将这些数据传输至中央控制系统,利用智能算法对施工过程进行实时监测与优化调整,从而提高施工质量。在施工设备研发方面,聚焦于高精度土工膜焊接设备,采用先进的激光焊接技术或超声波焊接技术,确保土工膜焊接接头的强度与密封性。研发智能化水泥土搅拌机械,通过自动化配料系统和变频调速搅拌装置,实现水泥土搅拌过程的精确控制,保证搅拌均匀度。开发自动化灌浆设备,利用压力传感器和流量控制系统,精准控制灌浆压力与浆液流量,提高灌浆施工效率和质量稳定性。通过创新施工工艺与设备,有效降低施工难度,减少人为因素对施工质量的不利影响,提升高效防渗技术的施工水平[2]。

(三)加强施工质量管控

构建完善且系统的施工质量管控体系,全面覆盖防渗材料采购、施工过程控制以及工程验收等各个环节。在防渗材料采购环节,建立严格的供应商评估与材料检测制度,对采购的土工膜、水泥、添加剂等材料的物理性能、化学性能以及耐久性等指标进行全面检测,确保材料质量符合设计要求。在施工过程控制中,制定详细的施工操作规范与质量标准,加强对施工人员的技术培训,提升其技术水平与质量意识。采用先进的无损检测技术,如探地雷达、红外热成像等,对防渗层的厚度、完整性以及内部缺陷等进行实时监测,及时发现并整改施工缺陷。同时,建立质量追溯机制,利用信息化手段对施工过程中的材料使用、施工工艺参数、施工人员信息等进行详细记录,一旦出现质量问题,能够迅速追溯到问题源头,明确各环节的质量责任,从制度层面确保工程防渗质量,为水利工程的长期安全运行奠定坚实基础[3]。

结 语

高效防渗技术在现代水利工程建设中发挥着不可替代的作用,对于保障工程安全、节约水资源、降低工程成本具有重要意义。尽管目前在应用过程中面临诸多挑战,但通过一系列策略的实施,能够有效提升高效防渗技术在现代水利工程中的应用水平。展望未来,随着智能化、绿色环保型技术的发展以及多技术融合应用的推进,高效防渗技术将为水利事业的可持续发展提供更强大的技术支撑,助力水利工程更好地服务于社会经济发展和生态环境保护。

参考文献

[1]刘国鹏.水利工程渠道防渗施工的关键技术探究[J].科技资讯,2023,21(22):133-136.

[2]王小茹,张世安.水利工程施工中堤坝防渗加固技术探析[J].东北水利水电,2023,41(11):14-16+49.

[3]黄玉婷.水利工程施工中塑性砼防渗墙施工技术的应用[J].水上安全,2023,(12):190-192.

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