水利水电工程防排水技术探究

吴军华++王卫云++韩旭

摘要：水利水电设施在我国的经济发展中起着很重要的作用。水利水电工程在防排水工作中表现出了其独有的作用范围广、运作形式灵活的特性。在实际施工和运用中，水利水电工程经常受到地理、气候等外界因素的限制。文章介绍了水利水电工程在各种自然情况下的应用。

关键词：水利水电工程；防排水技术；围堰；坝基；主体建筑物 文献标识码：A

中图分类号：TV551 文章编号：1009-2374（2015）34-0097-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.050

l 水利水电工程防排水简介

建设在江河上的水利水电工程一般由电站厂房、拦河坝和船闸组成。其中引水式厂房和河水需要有一定的距离，其他形式的厂房都会直接建设在河床或河道上。设计时根据使用的材料不同，拦河坝可分为土石坝、混凝土坝、橡胶坝及铜闸门坝等。本文讨论的水利水电工程一般使用的是混凝土坝，为水利水电工程防排技术的发展打下一定的基础。

2 施工期围堰防排水技术

在河道上进行施工时，围堰是一个非常重要的防护设施，它决定了在施工期间，河水是否会对施工造成影响，其中围堰的防排水能力是非常重要的。防排水能力强的围堰能够保证干场作业的实现。有两种围堰方式在施工中比较常见：一是分期围堰，将原本河道中的河水通过另外的明渠引出或将河道束窄，使部分区域可以进行围堰；二是全包围堰，将河水利用导流洞、涵渭、渡槽引渡出去，短期内改变河流走向。第一种方式在施工中可以分为低水和高水两部分施工。低水围堰的基坑只能在枯水期进行施工，而高水围堰基坑施工则不受限制，但在施工中要将整个河流截断。

2.1 外坡及心墙防水

有时在施工当地，施工中的黏土来源稀缺，而外来运输的黏土成本太高。此时就需要先在外坡处修建一个混凝土护面来防止河水的冲刷，并防止渗水。而如果施工当地的黏土来源充分，就可以直接利用黏土心墙来防止渗水，并在外坡堆起石棱体来抵抗冲刷。当条件达到某些特殊要求时，还可以使用土石围堰、混凝土围堰等形式来搭建围堰以达到防身的效果。

2.2 堰基覆盖层防渗

围堰的防渗能力也是很重要的因素。建造围堰使用的材料、围堰所处的地质结构等条件都会对施工产生一定影响。一般会采用黏土铺盖、塑性混凝土墙或高压喷射灌浆等方法来处理围堰的基覆盖层渗漏问题。实际上，这其中可以选择的方式有很多，堰基覆盖层如果比较浅，而黏土备量充分，但现场没有动力电源，那么可以常闭挖掘机先进行开挖，再用黏土填回，形成一道可以阻隔渗水的截水墙。相反，如果堰基覆盖层比较深，其中没有过大的漂石，现场无动力电源时，可以用柴油机发动，用高压喷射灌浆的方式。这样我们可以探究新的方式来确保防排技术的进一步发展和创新。

2.3 内坡排水

内坡排水是水利水电防排水的重要组成。在所有的围堰中，只有混凝土实体围堰不需要在内坡设置排水。内坡排水有以下要点：外包混凝土围堰没于水下，就需要在内坡设置梅花孔用于排水，在孔周还需要安排反滤层；土石围堰、钢板桩围堰、竹笼围堰等围堰，内坡底部堰角处容易发生渗水，要通过设置堆石反压层和土工布来做到减少渗水，同时避免河水渗出时围堰底部的颗粒随流排出，堰体慢慢被掏空。

3 坝基防排水技术

水坝建设时，水坝前后会因为水坝的阻隔而产生水位差。受到水压的作用，上游的水会漫过坝基渗至下游，导致扬程压力剧增，使大坝主体的抗滑能力下降。所以对坝基进行的防水和排水设计非常重要。在大坝主体迎水面水位线以下的部分要进行帷幕灌浆来加强这一部分的防渗能力，处理坝基绕渗的问题。同时，在大坝下游护坦设置排水设施，共同构成了坝基防排水体系。

3.1 防渗帷幕

帷幕灌浆能够提升相关部分的防身能力，使地基保持渗透稳定。采用维密灌浆对灌孔的深度有要求，采用这种施工，需要根据所处岩石层地基接受帷幕灌浆后的改善程度差异来判断灌浆是否达到设计的效果。要注意砂砾石地基由于砂砾之间的空隙较大，整体的结构比较松散，当有水源渗入时，渗透的速度比较快，范围也会更大，导致在此地基上建设的部分很容易发生坍塌。因此在灌浆施工中，要采取一定特殊措施来处理特殊的地质问题。

3.2 坝基排水系统

帷幕灌浆是一种控制围堰渗水的有效方法，但使用帷幕灌浆并不能杜绝渗水发生。建造坝基施工时，坝基的材料是颗粒大的砂石料。大颗粒砂石料孔隙较大，透水性很强，可以让液体快速通过。排水体要设置在厂房中或是大坝下游护坦，护坦的后面要设计排水孔。如果护坦好安装在岩基上，需要在护坦和岩基之间的连接缝下方和排水孔的下方铺设排水沟，排水沟设置要纵横安排，形成排水网。反滤层设于排水体渗流进入处，用2～4层粒径不同、经过挑选的砂石料铺成。

4 主体建筑物防排水体系

考虑到水利水电工程建设目的和建筑功能的差异，防排水的需求程度和需求部分各有不同。挡水建筑物的主要目标是防水，而挡土建筑防排水建设的主要功能是排水。挡水建筑物在建设和运作中都会受到上下水水位差引起的水压，再加上混凝土施工需要的凝固过程，所以它的防水体系建设与其他建筑有所不同，它与坝肩接触防水也是主体建筑物防水体系中的一部分。

4.1 挡土建筑物排水系统

混凝土护坡上的排水要使用到土工布、排水管等方式，将其铺设在表面或埋到护坡上；挡土墙的排水系统需要在浇筑前进行设置，将排水管埋入混凝土墙的预定位置，再进行浇筑。采用分层浇筑的方式时，可以埋设无砂混凝土盲管用来搭建渗水系统。排水管之间通过接驳系统相连，无砂混凝土盲管用反滤料包裹，反滤料采用继配砂石料制作。

4.2 挡水建筑物防水系统

很多水利水电工程自身的规模和体积较大，其本身的面积和体积就能够在一定程度上满足排水的需求。但在靠近闸门处，由于二期施工的混凝土断面面积较小，如果直接承受流水冲击压力，可能会产生一定的缝隙导致漏水。在这部分施工时，要注意清洁毛面和缝面，同时进行浇筑和模板封闭。使用的混凝土振捣的效率会影响到闸门的反水效率。为了更好地预防挡水建筑物迎水面的横槽发生渗水，还需要设置缝间止水系统。这个系统由止水片、沥青井、排水检查井、混凝土止水塞和沥青麻绳组成，为了提升质量，还可以在横缝迎水的部分涂抹或贴上一层具有弹性的防水材料。其他部分如果有特殊的防水需求，也可以根据情况适当添加止水片和排水孔等。根据止水片的埋设位置安装止水基座。安装在岩基上的挡水建筑，如果堰基的坡度超过45°，就需要使用止水槽或止水堤。止水片的材质有很多，如紫铜片、镀锌铁片、橡胶、聚氯乙烯塑料等，需要根据水质、地质等不同条件科学地进行选择；缝间填料的材料也很多，选择依据是该横缝本身和伸缩缝的宽度受外界环境影响的形变情况。根据坝肩所处的地质条件，坝肩接触防水建设方式有所不同。

5 结语

水利水电工程的建设受到地形、地质、水文条件和气候环境的影响很大，再加上其主体工程的规模一般都很大，需要分期施工完成，在这期间内对周边的防排水建设会对施工的安全和完工后的质量产生很大影响。水利水电工程建成后会导致一定的水位差，大坝迎水面的水压力要采取合理的措施进行应对，否则会对工程的安全产生影响。

参考文献

[1] 杨康宁.水利水电工程施工技术（第二版）[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

作者简介：吴军华（1980-），女，河南濮阳人，供职于安阳市水资源管理委员会办公室，研究方向：水利工程。

（责任编辑：秦逊玉）