水利工程施工中堤壩防滲加固技術應用及質量控制

劉艷珍 新疆瑪納斯河流域管理局水利管理中心

1.水利工程施工中堤壩防滲加固技術的應用

1.1 灌漿防滲加固技術

在水利工程中，灌漿防滲加固是通過導管向堤壩土體結構中高壓灌入水泥砂漿等漿料，漿料與土體顆粒凝結混合形成連續性固結體的一種技術手段，所形成固結體具有良好的防滲阻水性能，可以有效封堵堤壩結構中形成的滲漏點，消除防滲薄弱環節，多用于處理心墻壩與均質堤壩等類型水利堤壩的滲漏險情。

同時，根據灌漿方式，可以將灌漿防滲加固技術分為劈裂式、速凝式、高壓填充式三種技術手段，不同技術的適用范圍、防滲加固效果、工藝步驟存在差異性，具體如下：第一，劈裂式灌漿加固。施工人員使用鉆機設備，在堤壩結構指定位置鉆設若干數量孔洞，基于水力劈裂原理，沿壩軸線向孔內開展加壓灌漿作業，漿液破壞堤壩原有結構，形成貫通劈裂縫，受到漿液自重、注漿壓力、壩互壓等多重作用影響，在堤壩中固結形成防滲墻體結構，有效填充堤壩中分布的各處孔隙裂縫，取得改善堤壩結構壓密性與調整應力狀態的技術效果。第二，速凝式灌漿加固。在堤壩滲漏點或管涌處鉆設孔洞，在孔內填入大米等具備膨脹特性的材料，隨后，在孔內低壓灌注水泥漿液，在漿液中添加一定量的速凝劑，填充材料遇水產生膨脹反應，起到控制管內阻力與堵塞管涌的作用，在短時間內消除堤壩管涌險情。第三，高壓填充灌漿加固。配置50m工程鉆機等型號的設備機具，在堤壩防滲加固區域中鉆設孔洞，將相鄰孔洞間距保持在2m左右，要求孔底到達礫石層，在孔內下放注漿導管。隨后，按照自上至下順序，在孔內高壓灌注漿液，依次在砂礫層與地表土層中灌注適量漿液，最后使用黃泥漿等材料對孔口進行封孔處理，待漿液凝結硬化后即可完成灌漿加固作業。

1.2 防滲墻防滲加固技術

1.2.1 高壓噴漿成墻防滲

施工人員使用噴桿與高壓噴射灌漿機等設備機具，控制噴桿執行旋轉升降操作，自噴桿噴嘴持續向外高壓噴射漿液，在壓力作用下破壞原有土體結構，土體顆粒與漿液得到充分混合接觸。隨后，將其靜置一段時間后，漿液與原有土體共同硬化形成圓柱形等形狀的固結體，并由若干固結體咬合構成整體性的防滲墻體結構，這項技術多用于開展水利堤壩接觸帶和地基覆蓋層等位置的防滲加固施工作業。

1.2.2 振動沉模板墻防滲

在現場配置步履式打樁機設備，將設備底端閥門切換至開啟狀態，在堤壩結構中插入空腹鋼模板，施工人員提前在板內灌注適量的具備較強膠結性能的漿液。隨后，控制設備開展振動提模操作，將空腹鋼模板內的漿液持續灌注至預設槽孔，待灌漿操作完畢后，將漿液靜置一段時間，即可在堤壩內凝結為連續性的防滲墻體，實現防滲加固的技術目的。根據實際施工情況來看，振動沉模板墻防滲技術多用于處理低等級堤壩。

1.2.3 混凝土置換成墻防滲

施工人員操縱開槽設備，對堤壩指定部位開展開槽作業，在槽體內采取泥漿護壁措施進行加固，均勻灌注適量混凝土，開展混凝土振搗與養護作業。待混凝土凝結硬化后，在槽體內形成具備防滲性能的混凝土連續墻，并在客觀層面上起到改善堤壩結構物理力學性能的作用，該項技術主要被用于處理土石類堤壩。

1.2.4 垂直鋪塑防滲

此項技術是用于解決江河堤防以及平原水庫圍壩工程滲漏變形質量通病的一項技術手段，當前多用于處理尾礦壩，施工人員使用開槽機在堤壩結構中開挖槽段，對槽體采取泥漿護壁措施。隨后，在槽體上均勻鋪設土工膜材料，要求土工膜與槽壁保持垂直狀態，使用特定品種填料對槽段進行回填處理，以此來改善堤壩結構的防滲截水性能。與其他技術相比，垂直鋪塑防滲技術具有工藝簡單、防滲效果顯著、施工成本低廉的優勢。

1.2.5 水泥土攪拌樁成墻防滲

在堤壩防滲加固區內開挖若干數量的樁孔，在孔內旋轉提升鉆桿持續噴射水泥漿等固化劑，固化劑在壓力作用下破壞周邊土體結構，與土體顆粒強制攪拌，產生一系列物理化學反應，在一段時間后凝結硬化為水泥土攪拌樁，由多個攪拌樁組成防滲墻體結構，多用于處理分布飽和軟黏土與砂性土層的水利工程。

2.水利工程施工中堤壩防滲加固技術的質量控制措施

2.1 堤壩險情預防

在正式施工前，做好地質勘察與現場實地考察工作，全面掌握水文地質條件，判斷水利堤壩是否存在滲透、滑坡和開裂險情，針對可能出現和已存在的險情，在施工方案中采取相應防治措施，對初步施工方案進行優化設計。例如，針對分布礫石層與礫石顆粒直徑過大地層的水利工程，應用開槽法以及蓋重排水減壓處理地層，必要情況下采取反濾保護措施。同時，針對嚴重老化與結構力學性能大幅下滑的水利堤壩，提前對堤壩結構進行加固處理，如加厚堤壩壩身，也可選擇采取翻挖法對堤壩進行二次填筑處理。

2.2 強化注漿材料性能

在早期建成的水利工程中，普遍使用水泥砂漿作為注漿材料，水泥砂漿的可控性、抗滲性與力學性能有所不足，難以滿足現代水利工程的堤壩防滲加固施工需求。因此，企業應做好注漿材料選材工作，優先使用新型的高聚物注漿材料，如聚氨酯注漿材料，增強注漿可控性。根據相關調查結果顯示，在使用水泥砂漿等傳統注漿材料開展劈裂灌漿作業時，漿液在土體中呈現柱形以及球形的擴散狀態，不易控制。而在使用高聚物注漿材料時，通過增大注漿壓力，控制漿液自孔壁垂直劈裂土體結構，在土體結構中擴展形成片狀楔形體，在注漿孔周邊對稱形成豎直裂縫，最后形成片狀漿脈，現場施工效果如圖1所示。

圖1 高聚物注漿材料在土體中的擴散效果圖

2.3 工藝過程質量控制

在水利堤壩防滲加固施工期間，為及時發現與解決突發狀況和質量通病，確保技術方案得到有效執行，取得預期的防滲加固效果，因此，必須提高對工藝過程的質量控制力度，全面掌握防滲加固技術的操作要點。例如，在劈裂式帷幕灌漿施工期間，施工人員持續觀測灌漿情況，動態化調整注漿壓力值與漿液稠度，解決出現的冒漿、串漿問題。如在出現串漿問題后適當增加灌漿量，采取間歇灌漿方式應對冒漿問題。

3.結語

綜上所述，為高質量完成堤防和病險水庫防滲加固任務，切實滿足水利堤壩防滲加固施工需要，保證堤壩結構穩固與水利工程使用安全。因此，施工企業應進一步提高對堤壩防滲加固技術的應用研究力度，深入了解各項常用防滲加固技術的工藝原理，結合工程情況合理選擇技術種類，嚴格控制各施工環節質量。