堤壩防滲加固新技術研究與應用

【摘要】我國面臨著十分繁重的病險水庫及堤防除險加固的任務。現行的常規堤壩防滲技術存在對堤壩擾動較大、形成實際防滲效果的周期長、作業環境要求高、易引起施工環境問題等問題，難以滿足病險堤壩防滲加固實際需求。特別是對于快速搶險性堤壩防滲和數量眾多的中小型堤壩防滲，研究開發堤壩防滲加固新材料、新理論、新技術，已成為我國堤壩安全防護亟待解決的關鍵課題。

【關鍵詞】堤壩防滲加固；新技術；應用

1、堤壩在使用過程中的常見病害

1.1 堤壩常見滲透危害

堤壩在使用的過程中會受到流水的不斷侵蝕，使得堤壩遭受到嚴重的滲透破壞，其中在堤壩的滲透破壞形式上主要有：滲漏、管涌、接觸流土、接觸沖刷等幾種形式。在堤壩早遭受滲透破壞的侵蝕時，需要及時采取相應的措施來做好堤壩滲透的防滲工作，避免滲透發展嚴重從而造成嚴重的后果。

1.2 做好堤壩防滲施工方案的選擇

做好對于堤壩防滲施工方案的選擇需要從多個環節入手，首選，在方案的選擇上，需要對堤壩出現滲漏的現象進行分析，查找造成堤壩滲漏的原因，并在做好對于堤壩圖紙、地質狀況勘測的基礎上進行綜合的考量從而做好對于堤壩的防滲方案的設計。在堤壩防滲施工方案設計時，需要充分地考慮到堤壩原有結構的基本屬性，使得堤壩的防滲施工能夠與堤壩原有結構相結合，提高堤壩的防滲效果，避免堤壩新舊混凝土性能上的差異而導致的滲漏，同時，在對堤壩堤身上的防滲施工中，還可以采用灌漿技術和防滲墻施工，必要時可以對堤壩進行加高、加深、加厚的方式來提高堤壩的防滲效果。同時在防滲方案的選擇上還需要從經濟性、易操作性等多個方面出發，共同做好對于堤壩防滲施工方案的選擇。

2、堤壩防滲施工中常見的防滲墻施工技術

2.1 高壓噴射防滲墻

高壓噴射防滲墻施工技術主要應用于堤壩壩體上存在有裂縫的堤壩上，其施工最主要的是通過高壓將混凝土噴射向堤壩的壩基覆蓋層，當覆蓋層完成對于堤壩壩基的覆蓋后再使用漿液與被灌層的水泥層之間進行充分的密合，以此形成堤壩防滲墻，實現對于堤壩墻體的良好防護。

2.2 自凝灰漿防滲墻

此種防滲墻施工技術在我國的應用尚不完善，但是在國外發達國家的應用較多，通過應用自凝灰漿防滲墻技術能夠取得較為良好的防滲效果，其主要是通過在灰漿中加入水泥、膨脹土等制備成自凝灰漿，而后將自凝灰漿當作固壁泥漿進行使用，待到泥漿凝固后起到良好的防滲效果。

2.3 劈裂帷幕灌漿技術

劈裂帷幕灌漿技術主要用于加固堤身，劈裂式灌漿與填充式灌漿有本質的區別。壩體劈裂灌漿是從產生壩體隱患的原因入手，根據土壩的幾何形狀和應力分布規律，利用壩體小主應力的分布規律進行布孔，并施加一定的灌漿壓力，有計劃有控制地劈裂壩體，灌注適宜的防滲壓力泥漿，通過漿壩互壓和壩體的濕陷固結等作用，使所有與漿脈聯通的裂隙、洞穴、水平疏松層等隱患得到充填擠壓密實，形成豎直連續的漿體防滲帷幕，從而改善壩體內部的應力狀態，解決壩體的滲透穩定問題。

3、堤壩防滲加固新技術應用

3.1 高聚物注漿材料防滲加固機理

3.1.1 高聚物注漿材料在土體中擴散機理

當注漿壓力較大時，高聚物漿液沿注漿孔側壁垂直劈裂土體，漿液侵入裂縫并繼續擴展后形成片狀楔形體，也就是說，高聚物注漿材料在土體的擴散呈現片狀劈裂擴散模式，所示，這與傳統注漿材料的球形或柱形擴散模式不同。

3.1.2 高聚物注漿材料在砂及砂礫石介質中擴散機理

高聚物注漿材料在砂層、砂礫石混合料和礫石層中的擴散形式試驗結果顯示：在砂土等粒徑較小的地層中，漿液以劈裂擴散為主，同時伴有滲透擴散和壓密擴散；在礫石等孔隙比較大地層中，主要為滲透擴散，將注漿孔周圍礫石等膠結成球形注漿體，。當介質介于兩者之間時，既有壓密擴散，又有滲透擴散，并伴有少量劈裂擴散。因此，在粗粒土中進行高聚物注漿時，高聚物材料通過滲透擴散填充粗粒土土體中的空隙，并通過擠密作用使土體更加密實，從而達到防滲加固的作用。

3.2 堤壩高聚物注漿技術及應用

3.2.1 高聚物柔性防滲墻技術

土質堤壩防滲一直是巖土與壩工界的公認難題：土作為多孔材料，而水又無孔不入。“千里之堤毀于蟻穴”，對土質堤壩需進行全面防滲。傳統防滲技術采用水泥類材料和挖槽、攪拌等方法對堤壩擾動破壞較大，受場地及經費所限中小堤壩難以實施。基于高聚物注漿材料在土體中片狀擴散模式及其在預制狹長窄槽中的流動填充模式，提出了構建高聚物柔性防滲墻的新方法，該技術的具體原理如下：需要防滲加固的土質堤壩內施工形成連續的槽孔；通過注漿管向槽孔內注射高聚物注漿材料；高聚物注漿材料發生化學反應后體積迅速膨脹，把槽孔填充滿并固化后形成高聚物薄片體，相鄰槽孔的高聚物薄片體緊密膠結在一起，形成連續、均勻、規則的高聚物防滲墻，實現土質堤壩的防滲加固。

3.2.2 滲漏涌水快速治理復合注漿技術

涌水時常造成的災害往往具有突發性，而目前國內外關于涌水應急搶險技術匱乏，主要的技術瓶頸在于水反應材料容易被涌水沖散，典型實例就是2011年日本福島核電站核泄漏后，采用水反應材料封堵涌水失效。基于高聚物在水中反應特性、膨脹擴散特性及在粗粒土中擴散機理提出了高聚物水下注漿、膜袋注漿及其復合注漿方法。

3.2.3 堤壩局部滲漏導管注漿

使用注漿導管，把高聚物注漿材料注射到預定位置，利用材料的快速膨脹特點，填充粗粒土土體中的空隙或填充土體與建筑物的接觸縫隙，并通過擠密作用使土體更加密實，進而形成堅固、穩定和持久的防滲體，達到防滲堵漏目的。導管注漿適用于水利工程中的壩基、壩肩滲漏，涵閘滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏等滲漏現象。

4、結束語

我國面臨著十分繁重的病險水庫及堤防除險加固任務，現行堤壩滲加固技術存在不同程度的缺陷和局限性，造成堤壩除險加固工作的“瓶頸”。非水反應類雙組份發泡聚氨酯高聚物注漿材料是一種綜合性能優良且綠色環保的堤壩防滲加固注漿材料，與水泥混凝土防滲墻比較，具有擾動小、抗震抗裂性能好、施工便捷等優點，適用于水利工程中的局部滲漏及管涌的處治。

參考文獻：

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