水利工程堤壩防滲加固施工技術(shù)

許子福，楊立兵

（云南省水利水電工程有限公司，昆明 650000）

1 引言

水利事業(yè)關(guān)乎國計民生，與國家經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)。近年來，我國水利事業(yè)發(fā)展迅速，各種規(guī)模、類型的水利工程項目逐步興起，在創(chuàng)造了巨大效益的同時，部分水利工程面臨著老化、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等問題。堤壩作為水利工程中的關(guān)鍵構(gòu)成要素，長期在水流沖刷和侵蝕下，堤壩滲漏、失穩(wěn)問題越發(fā)突出。因此，各個水利工程的建設(shè)施工和運營管理中，都要注重對堤壩的防滲和加固處理，通過科學的防滲加固技術(shù)，最大程度上保障水利工程的安全運行，提升工程效益。

2 水利工程堤壩險情分析

水利工程堤壩險情具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）散浸。這一現(xiàn)象在汛期出現(xiàn)，當持續(xù)保持在高水位狀態(tài)下時，河水會逐步經(jīng)由堤身土壤空隙在堤內(nèi)坡或者內(nèi)坡腳附近出現(xiàn)一定的滲出現(xiàn)象，當這一現(xiàn)象持續(xù)較長時間時，將導致堤壩濕潤且變軟，引發(fā)浸潤水流的問題。在強降雨天氣下，人們可通過對浸潤水流的水溫高度來判定在此堤壩中是否存在散浸險情。

2）浪坎。這一險情也發(fā)生在汛期階段，在寬水面且風浪較大的堤段，風浪存在著較大的沖擊作用力，在該作用力下，堤外坡的土粒往往會被水流沖走，形成浪坎，如果此現(xiàn)象沒有及時處理，最終將引發(fā)堤身的崩塌。當發(fā)生了浪坎現(xiàn)象時，可利用土工織物護坡來抵御風浪沖擊，在臨河堤坡上利用土工織物布、土工膜布等材料構(gòu)建護坡，頂部利用土袋等重物壓在堤頂，最后在其上利用沙袋或者土袋壓緊。

3）堤身裂縫。堤壩在長時間的使用過程中，會因自然侵蝕而發(fā)生裂縫。在堤頂或者堤坡的裂縫，都將會導致堤壩的滲漏，降低堤壩安全性。

3 水利工程堤壩滲漏的原因

3.1 技術(shù)缺陷

水利工程施工中的技術(shù)要求非常高，為保障技術(shù)應(yīng)用的正確性，在施工作業(yè)進行的過程中，工程單位要安排專人進行相應(yīng)的受力分析和計算。設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時，應(yīng)綜合考慮工程現(xiàn)場的環(huán)境，確定在施工作業(yè)進行中存在的不利影響因素，從這些角度進行設(shè)計優(yōu)化。但就目前水利工程施工情況來看，設(shè)計人員往往缺乏對全方面因素的考慮，常常存在施工參數(shù)不符合標準的現(xiàn)象，導致后續(xù)施工中存在技術(shù)、工藝應(yīng)用不當?shù)膯栴}，使壩體建設(shè)質(zhì)量存在安全隱患。此外，在水利工程堤壩建設(shè)時，所采用的防滲技術(shù)不合適也是引發(fā)滲漏的直接原因。當所采取的防滲技術(shù)與壩體結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場情況不相適應(yīng)的情況下，防滲技術(shù)難以發(fā)揮其應(yīng)有的防滲漏作用，比如，壩基下透水層厚度不大的情況下，可通過防滲墻的建設(shè)來進行滲漏預防，但實際的施工建設(shè)中，卻并未采用防滲墻技術(shù)，而選用了其他的防滲方法[1]。

3.2 自身變形滲漏

水利工程所處的現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，水流的長時間浸泡導致堤壩結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)破壞與變形，造成堤壩滲漏失穩(wěn)。當長時間遭遇水流沖刷時，壩體結(jié)構(gòu)的局部可能出現(xiàn)破損，導致壩體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性不夠。此外，壩基部位出現(xiàn)滲漏水問題的概率非常高，長時間的滲漏勢必會引起變形，各個水利工程項目的建設(shè)施工過程中，都必須重視此類問題的處理，采取恰當?shù)拇胧﹣眍A防壩體變形。

4 水利工程堤壩防滲加固施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 滲漏涌水處理技術(shù)

4.1.1 導管注漿

在水利工程項目實施的過程中，如果堤壩出現(xiàn)的是局部滲漏，導管注漿加固法更為合適，其防滲加固可以達到預期效果。導管注漿技術(shù)通常應(yīng)用在壩基、壩肩滲漏部位的防滲加固處理中。具體的技術(shù)應(yīng)用過程中，在指定的位置處進行高聚物注漿材料的布設(shè)，因為這種材料的性質(zhì)特殊，可以在一定的時間內(nèi)逐步膨脹，在材料膨脹的同時，實現(xiàn)對土體空隙、接縫縫隙的有效填充，現(xiàn)場土體的密實度顯著提升，在堤壩中形成了良好的防滲體系[2]。

4.1.2 膜袋注漿與封堵管涌

膜袋注漿與封堵管涌同樣屬于滲漏涌水處理工藝，這一防滲加固技術(shù)的應(yīng)用相對簡單，主要發(fā)揮的是膜袋膨脹作用，在材料膨脹的同時，也就實現(xiàn)了對堤壩涌水部位的封堵。為達到最佳的施工效果，應(yīng)注意對注漿材料的用量控制，使得其能夠在膜袋內(nèi)加以膨脹并對管涌加以填充。

4.2 防滲墻技術(shù)

4.2.1 高壓噴射法

高壓噴射法是防滲墻施工技術(shù)中的一種。在具體的施工作業(yè)中，需借助專門的高壓噴漿機械設(shè)備，經(jīng)由該設(shè)備的高壓噴嘴，將前期所配備好的水泥漿噴出，水泥漿在噴出的同時，逐步向堤壩中灌入，經(jīng)由與砂礫、土體的共同攪拌，也就在此部位形成了一道防滲墻，防滲效果明顯。高壓噴射法可以對漿液的濃度、用量以及處理范圍進行準確的控制。

4.2.2 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法防滲墻的原理簡單且施工便捷。在砂礫地層中，水泥攪拌樁防滲墻更為適用，且該技術(shù)應(yīng)用時可以實現(xiàn)對現(xiàn)場地基的改良，提升堤壩整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。混凝土防滲墻的成本投入低，防滲效果良好，隨著時間的逐步延長，滲透系數(shù)日漸降低。

4.3 灌漿技術(shù)

4.3.1 劈裂式帷幕灌漿技術(shù)

劈裂式帷幕灌漿技術(shù)在堤壩的防滲和加固處理中非常有效。在堤身加固、滲漏問題的處理上，多采用這一施工技術(shù)，通過規(guī)范化的施工作業(yè)開展，堤壩結(jié)構(gòu)安全性顯著提升，出現(xiàn)滲漏的概率也相對降低[3]。在劈裂式帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用中，可采用淺孔輕便鉆機在壩體結(jié)構(gòu)上實施鉆孔作業(yè)，并且要確保鉆孔都依據(jù)特定的規(guī)律來布設(shè)，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，鉆孔采用梅花形布設(shè)方法最佳。在特殊情況下也可以沿直線布設(shè)，直線布設(shè)時，鉆孔應(yīng)沿著堤壩軸線從壩頂離堤外肩1.5 m 的部位開展實施鉆孔作業(yè)，每個鉆孔之間應(yīng)保持3 m 左右的距離，但具體的鉆孔深度必須要嚴格根據(jù)工程現(xiàn)場的具體情況和施工要求來確定，通常情況下，鉆孔深度維持在1～2 m，在鉆孔作業(yè)完全結(jié)束且達到了相應(yīng)的施工標準以后，正式進入灌漿作業(yè)環(huán)節(jié)，注意對每次灌漿量的控制。在灌漿作業(yè)開展的前期階段，一般使用稀漿液，隨后逐步加大漿液濃度，并在灌漿作業(yè)中注意對灌漿壓力的控制。

4.3.2 灌漿加固技術(shù)

在漿砌石重力壩的防滲加固處理中，多采用的灌漿加固技術(shù)。通過對壩上游面灌漿加固，避免裂縫的出現(xiàn)或者漏洞的形成，不僅使得壩體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，更提升了防滲性能，壩體承載力顯著提升。工程實踐中，如果水泥工程堤壩的穩(wěn)定性不夠，比如，下游位置的牢固性不足，勢必會導致水平孔和斜孔的出現(xiàn)，對整個水利工程極為不利，針對這種問題，可以通過反向灌注法來進行處理[4]。

4.4 水平防滲加固技術(shù)

水平防滲加固在水利工程堤壩加固中也十分常見，主要需考慮以下問題：

1）如果堤壩存在大面積滲漏的現(xiàn)象，對于防滲加固技術(shù)的要求相對較高，在進行水量、水位等的測量以后，結(jié)合現(xiàn)場的具體情況來進行相應(yīng)的防滲加固技術(shù)選擇；

2）對于需進行滲漏率控制的大壩，應(yīng)采用水側(cè)攔截技術(shù)，以保持防滲加固的連續(xù)性。

5 堤壩防滲加固施工關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

5.1 工程概況

以某水利工程堤壩的防滲加固為例，該堤壩長100 m、高6 m，在開展防滲加固施工時，因為雨季馬上到來，整體的工期緊張。此外，該地區(qū)存在著嚴重的涌水現(xiàn)象，增加了水利工程堤壩的安全風險，必須要進行防滲加固施工。

5.2 劈裂式帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)對此堤壩工程現(xiàn)場情況的全面分析，最終采用的是劈裂式帷幕灌漿技術(shù)。鉆機鉆孔作業(yè)實施時，鉆孔呈梅花形，從頂部開始沿著堤壩直線向外鉆孔1.5 m，每個鉆孔之間保持3 m 的距離，并通過對現(xiàn)場特殊的情況的分析，適當進行了孔距的靈活調(diào)整[5]。此外，通過直線布孔法，遵循規(guī)范化灌漿施工的要求，從下到上灌漿并注意對灌漿速度的控制。實踐證明，劈裂式帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用起到了很好的防滲加固效果。

6 結(jié)語

水利事業(yè)快速發(fā)展的過程中，堤壩防滲加固技術(shù)越發(fā)多樣且成熟，但每種防滲加固技術(shù)都有各自的適用性和優(yōu)缺點，應(yīng)結(jié)合水利工程現(xiàn)場堤壩的具體特點，采取有效的防滲加固技術(shù)，在提高水利工程運行效率的同時，增強堤壩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，促進我國水利工程事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。