浅谈水闸基础防渗技术的应用与优化

引言

在水利工程体系中，水闸扮演着调节水位、控制水流等重要角色，其运行状况直接关系到区域的防洪、灌溉、航运等诸多方面。而水闸基础的防渗效果更是至关重要，它不仅影响水闸的使用寿命，还对整个水利工程的安全性和稳定性起着决定性作用。随着社会经济的快速发展，水利工程建设规模不断扩大，复杂程度也日益提高，这对水闸基础防渗技术提出了更高的要求。当前，在水闸基础防渗技术的应用过程中，面临着地质条件复杂、技术要求多样、施工环境多变等一系列挑战，因此，深入研究水闸基础防渗技术的应用与优化，具有极为迫切的现实意义和重要的工程应用价值。

一、水闸基础防渗技术的基本概念与原理

（一）水闸基础防渗的定义与重要性

水闸基础防渗是指通过采用特定的技术手段和措施，阻止或减少水体在水闸基础及周边区域的渗透，以保证水闸基础的稳定性和安全性。水闸作为水利工程中的重要建筑物，其基础长期处于水体环境中，若防渗措施不到位，水体渗透可能会导致基础土壤流失、地基沉降、结构开裂等问题，严重时甚至会引发水闸垮塌等重大安全事故。同时，基础防渗效果不佳还会影响水闸的正常运行功能，降低水利工程的效益。因此，做好水闸基础防渗工作是水闸建设和运行过程中的关键环节，必须给予高度重视。

（二）常见水闸基础防渗技术的作用原理

常见的水闸基础防渗技术主要包括帷幕灌浆防渗技术、高压喷射灌浆防渗技术、混凝土防渗墙技术等。帷幕灌浆防渗技术是通过在水闸基础的一定深度范围内，利用压力将灌浆材料注入地层的孔隙、裂隙中，形成一道连续的防渗帷幕，从而阻断水体的渗透路径。其作用原理是利用灌浆材料的胶结性和填充性，提高地层的密实度和防渗性能。高压喷射灌浆防渗技术则是利用高压水流或浆液，通过喷射装置对地层进行切割和扰动，使水泥浆液与地层颗粒混合凝结，形成具有一定强度和防渗性能的墙体。该技术的原理是借助高压喷射的能量，破坏原有地层结构，使浆液与地层充分混合，达到防渗的目的。混凝土防渗墙技术是在水闸基础中建造一道连续的混凝土墙体，通过混凝土本身的密实性和抗渗性来实现防渗。其原理是利用混凝土的刚性和不透水性，在基础中形成一道物理屏障，阻止水体渗透。

二、水闸基础防渗技术的应用现状

（一）不同类型水闸基础防渗技术的选择与应用

在实际工程中，由于水闸的类型、规模、地质条件等因素的不同，所采用的基础防渗技术也存在差异。对于建在岩基上的水闸，通常会根据岩石的裂隙发育情况选择帷幕灌浆防渗技术。如果岩石裂隙较为发育，渗透系数较大，就需要采用较深的帷幕灌浆深度和较高的灌浆压力，以确保防渗效果。而对于建在软土地基上的水闸，由于软土地基的透水性较强，且承载能力较低，高压喷射灌浆防渗技术和混凝土防渗墙技术应用相对较多。例如，在一些沿海地区的水闸建设中，由于地基多为淤泥质软土，采用混凝土防渗墙技术可以有效地阻隔海水的渗透，同时还能提高地基的承载能力。此外，在一些小型水闸或地质条件相对较好的地区，也可能会采用复合防渗技术，将多种防渗技术结合起来，以达到更好的防渗效果。

（二）当前水闸基础防渗技术在实际工程中的应用效果

从目前的实际应用情况来看，水闸基础防渗技术在大多数工程中都取得了显著成效。以某流域枢纽工程为例，通过三维渗流数值模拟技术优化帷幕灌浆参数，结合高压旋喷灌浆形成复合防渗体系，使基础渗透坡降较设计值降低 42% ，运行五年间基础扬压力始终处于安全阈值内。该工程实践表明，将地质雷达探测与 BIM 技术相结合，可有效提升防渗方案设计的精准度。

然而，部分工程在长期运行中暴露出系列问题。某沿海挡潮闸建成 8 年后，因水泥基灌浆材料受海水化学侵蚀，出现局部灌浆体剥落现象，导致闸室底板渗漏量较初期增加 65% 经检测分析，主要原因为未充分考虑环境水腐蚀性，选用材料耐久性不足。此外，某中型水闸因施工期遭遇连续降雨，未严格执行分层灌浆施工工艺，导致深层帷幕出现 " 夹泥层 " 缺陷，监测数据显示其防渗效率较预期下降 30% 。此类案例揭示出，材料选型的环境适应性评估、施工过程的动态质量管控，仍是制约防渗技术长效性的关键因素。

三、水闸基础防渗技术应用中存在的问题

（一）技术层面存在的不足

当前的水闸基础防渗技术在技术层面存在显著短板。在复杂地质条件适应性方面，深厚覆盖层往往存在成孔难度大、浆液扩散不均的问题，帷幕灌浆时易出现漏灌现象；面对喀斯特地貌等强透水地层，传统防渗技术难以精准封堵溶洞裂隙，导致渗透通道残留。以长江中下游某水闸为例，采用常规水泥灌浆技术处理砂卵石覆盖层时，因颗粒级配差异大，浆液流失严重，最终渗漏量超出设计标准 30% 。

在自动化水平方面，多数防渗工程仍依赖人工操作，如高压喷射灌浆施工中，操作人员需实时监测压力变化并手动调节设备参数，受个体经验和疲劳状态影响，施工连续性差。某沿海地区水闸施工时，因人工操作误差导致相邻防渗墙搭接宽度不足，后期检测发现局部渗漏点。同时，防渗材料性能制约技术发展，聚氯乙烯（PVC）防渗膜在长期紫外线照射和酸碱介质侵蚀下，3-5 年内即出现老化脆裂，复合土工膜与混凝土结合部位易因冻胀产生剥离，显著缩短工程使用寿命。

（二）施工过程中面临的挑战

在水闸基础防渗技术的施工过程中，面临着诸多挑战。首先，施工环境复杂多变，可能会受到水文、气象、地质等因素的影响。例如，在雨季施工时，地下水位上升，会增加施工难度，影响灌浆效果。其次，施工工艺要求较高，一些防渗技术的施工工艺复杂，需要严格控制施工参数，如灌浆压力、灌浆量、喷射速度等。如果施工参数控制不当，就会导致防渗结构出现缺陷。此外，施工队伍的技术水平参差不齐，部分施工人员对防渗技术的理解和掌握不够深入，也会影响施工质量。

（三）其他影响因素分析

除了技术和施工方面的因素外，还有一些其他因素也会影响水闸基础防渗技术的应用效果。一方面，工程的设计方案是否合理直接关系到防渗技术的选择和应用。如果设计方案没有充分考虑地质条件、水闸功能等因素，就可能导致防渗技术选择不当，影响防渗效果。另一方面，工程的管理和维护工作也至关重要。在水闸的运行过程中，如果缺乏有效的管理和维护措施，不能及时发现和处理防渗结构出现的问题，就会导致问题逐渐扩大，影响水闸的安全运行。​

四、水闸基础防渗技术的优化方向

（一）技术创新与改进

为了提高水闸基础防渗技术的应用效果，需要不断进行技术创新与改进。一方面，要加强对新型防渗技术的研究和开发，针对复杂地质条件，研发出更加有效的防渗技术。例如，可深度借鉴地质工程领域的三维地质建模技术，结合材料科学中纳米复合材料研发成果，探索将纳米级防渗添加剂融入传统防渗材料的可能性，开发出具备自修复功能的新型防渗技术。该技术能在细微裂缝产生时，通过材料内部的活性成分自动填充裂缝，提升防渗效果。另一方面，要对传统的防渗技术进行优化和改进，提高其自动化程度和施工效率。以帷幕灌浆防渗技术为例，引入智能自动化灌浆设备，利用物联网技术实时监测灌浆压力、流量等参数，并通过 AI 算法自动调整灌浆过程。设备可根据地质层变化动态优化灌浆方案，不仅能减少人工干预导致的误差，还能将灌浆效率提升 30% 以上，显著提高灌浆质量的稳定性

（二）施工工艺的优化

优化施工工艺是提高水闸基础防渗技术应用效果的重要途径。首先，要根据不同的地质条件和防渗技术，制定合理的施工工艺方案。在施工前，除采用常规的地质勘察手段外，还可运用探地雷达、声波探测等先进技术，对施工场地进行精细化勘察，结合 BIM 技术建立三维施工模型，通过模拟不同施工工艺的实施过程，确定最佳的施工工艺和施工参数。其次，要加强施工过程中的质量控制，建立完善的质量控制体系，对施工过程中的每一个环节进行严格把关。在高压喷射灌浆防渗技术施工过程中，通过设置压力传感器、速度传感器等智能监测设备，对喷射压力、喷射速度和提升速度等参数进行 24 小时实时监控，数据同步上传至施工管理平台，一旦出现参数异常立即预警并自动调整设备运行状态，确保防渗墙的厚度和强度符合设计要求。此外，要加强施工人员的培训和管理，定期组织施工人员参加技术培训课程，邀请行业专家进行现场指导，开展技能竞赛活动，提高施工队伍的技术水平和专业素养。同时，建立施工人员技术档案，将施工质量与绩效考核挂钩，确保施工工艺的正确执行。

（三）材料选择与应用的优化

材料的选择与应用对水闸基础防渗技术的效果起着关键作用。因此，要加强对防渗材料的研究和开发，选择性能更加优良的防渗材料。一方面，要提高防渗材料的抗渗性能、抗老化性能和抗侵蚀性能，延长防渗结构的使用寿命。以新型高分子防渗材料研发为例，通过分子结构设计，将具有高弹性的橡胶分子链与高强度的聚酯分子链进行复合，合成兼具柔韧性和耐久性的新型高分子材料。经实验室测试，该材料在酸碱溶液浸泡 1000 小时后，强度损失率不足 5% ，抗渗性能较传统材料提升 50% 以上。另一方面，要根据不同的地质条件和工程要求，合理选择防渗材料。在软土地基中，优先选用高强度的复合土工膜与可延伸的防渗混凝土组合材料，其中复合土工膜具有较高的抗拉强度和柔韧性，能有效适应地基变形；防渗混凝土则通过添加纤维增强材料和膨胀剂，提高其抗裂性能和自愈合能力，确保在地基沉降过程中防渗结构的完整性。

（四）质量控制与管理的加强

加强质量控制与管理是确保水闸基础防渗技术应用效果的重要保障。首先，要建立健全质量管理制度，明确各部门和人员的质量职责，加强对工程建设全过程的质量控制。制定详细的质量控制手册，将质量责任细化到每个岗位，建立质量目标考核机制，定期对各部门和人员的质量工作进行评估。其次，要加强对原材料和构配件的质量检验，除进行常规的物理化学性能检测外，引入区块链技术，对原材料的采购、运输、存储等环节进行全程溯源管理。每一批次材料都赋予唯一的数字身份标识，记录其生产厂家、检测报告、进场时间等信息，确保使用的材料符合设计要求和相关标准。此外，要加强对工程质量的监督和检查，利用无人机巡检、水下机器人检测等先进技术，定期对防渗结构进行全方位检测和评估。建立智能监测系统，实时收集防渗结构的位移、渗漏量等数据，通过大数据分析技术预测质量隐患，及时发现和处理存在的问题。同时，要建立质量追溯体系，对工程质量问题进行追溯和问责，将质量事故责任与个人职业信用挂钩，通过信用惩戒机制提高相关人员的质量意识，形成全员参与质量管控的良好氛围。

五、结语​

综上所述，水闸基础防渗技术在水利工程建设中具有不可替代的重要作用。通过对其应用现状的分析，我们可以看到，虽然该技术在实际工程中取得了一定的成效，但仍然存在着技术层面、施工过程以及其他方面的诸多问题。为了进一步提高水闸基础防渗技术的应用效果，保障水利工程的安全稳定运行，我们需要从技术创新与改进、施工工艺优化、材料选择与应用优化以及质量控制与管理加强等多个方面入手，不断推动水闸基础防渗技术的发展和进步。在未来的水利工程建设中，应更加重视水闸基础防渗技术的研究和应用，加大技术投入和研发力度，培养专业的技术人才，为水利事业的发展提供坚实的技术支撑。同时，也希望本文的研究能够为该领域的相关人员提供一些有益的参考和借鉴，促进水闸基础防渗技术的不断完善和提高。

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作者简介：戴婵娟（1991.4）女，汉族，湖南湘阴，本科，工程师，从事水利工程建设管理工作