土石壩及堤防地基防滲加固工程技術與應用分析

劉永磊

中核第四研究設計工程有限公司 河北 石家莊 050000

在土石壩及堤防工程中，滲流與滲透破壞是較為常見的施工質量問題。這些問題得不到強有力的解決，會直接影響到堤防工程汛期度汛成效。且在現實中，多數堤防出險均因滲流與滲透破壞導致。比如常見的管涌、漏洞與滑坡等。因土石壩及堤防地基具有復雜性、專業性等特點，在選用堤防地基防滲加固工程技術時，施工團隊需要從整體角度出發，科學合理選用施工技術，進而從整體上提供施工成效。

1 土石壩及堤防地基防滲作用

1.1 土石壩防滲作用

土石壩的基本剖面為梯形，多由壩頂構造、防滲體、上下游壩坡、壩體排水、地基處理等多個部分構造而成。為了從整體上提高防滲性能，土石壩在建設過程中，建設單位會設置科學合理的防滲體。土石壩的防滲體多表現為新墻、斜墻、鋪蓋、截水墻等不同形式。通過科學合理設置防滲設施，有助于減少通過壩體和壩基的滲流量，降低浸潤線，增加下游壩坡的穩定性，有效降低滲透坡降，防止滲透變形。此外，設計團隊會為土石壩科學合理設置排水設施。常見的排水設施形式有貼坡排水、棱體排水、褥墊排水、管式排水和綜合式排水等多種形式。通過科學合理設置排水設施，有助于降低壩體浸潤線及孔隙水壓力，防止壩坡土凍脹破裂。在排水設施與壩體土基結合處，應該科學合理設置反濾層。目前整體應用情況來看，貼坡排水與棱體排水得到了最為廣泛的應用[1]。

1.2 堤防地基防滲作用

土質堤防的構造與作用與土石壩具有相似性。從構造來看，多包括壩頂、防滲體、護坡、壩坡排水、壩體排水、地基處理等多種組成部分。在實際設計環節，落地高超過6m的背水坡，則應該設置額臺且寬度不宜小于1.5m，對于一些風浪大的海堤，湖堤臨水側，應該科學合理設置消浪平臺，其寬度可為坡高的1~2倍，且不可小于3m。若在城市工礦區等建設地，會受到一定的限制，施工團隊宜采用漿砌石、混凝土或鋼筋混凝土結構的防洪墻。因其與重力壩構造相似，可以從整體上起到防震作用。

2 土石壩及堤防地基防滲加固工程技術類型

目前常見的加固工程技術類型主要包括高壓噴射灌漿與軟土地基灌漿防滲加固技術、壩體與堤壩地基劈裂灌漿防滲加固技術、堤壩垂直鋪塑防滲加固技術、砌石壩壩面防滲加固技術等諸多技術類型。在實際應用中，施工團隊應該結合土石壩及堤防地基實際情況，科學合理選用防滲加固工程技術，從整體上提高技術應用成效。

3 各項技術具體應用對策

3.1 高壓噴射灌漿與軟土地基灌漿防滲加固技術

此項加固技術多被應用于堤壩地基及圍堰等防滲工程中。在技術操作環節，施工人員在切割地層時，可以借助高壓水切割方式。噴射流以脈沖形式沖擊地層，對土層結構進行局部破壞并出現空洞，在水力波較大的情況下，透水地基會出現管涌，清除部分細顆粒，接著用水泥漿充填空腔，形成柱樁或幕墻。

水泥固結體形狀與噴射流的移動方向有著直接性的關系。具體可以劃分為旋噴、頂噴、擺噴等多種形式。旋噴多被應用于地基加固施工中。頂噴與擺噴多被應用于防滲工程施工中。從整體應用成效來看，此項技術的防滲效果較為顯著。

在對軟土地基實施灌漿加固施工時，漿液在壓力作用下，沿被灌體應力分布相對薄弱處實行劈裂，形成樹根狀、脈狀、薄板狀漿液凝結體，進而對被灌土體起到防滲加固施工作用。

3.2 堤基垂直防滲技術

隨著科學技術快速的發展，堤基垂直防滲技術得到了不斷的創新與優化。在實際施工中，常見的施工技術有抓斗成槽造墻技術、射水法成槽造墻技術、鋸槽成墻技術、液壓開槽機成墻技術、高壓噴射灌漿成墻等多種技術形式。隨著施工技術的不斷創新與優化，在堤防工程施工中，垂直防滲技術的作用逐步顯現，且得到了越來越廣泛的應用。在實際施工中，堤基垂直防滲技術多被劃分為封閉式與懸掛式兩種類型。具體采用哪種方式施工，施工團隊應結合透水層厚度大小，工程造價質量要求等諸多因素綜合考慮進去。若沙性土層厚度較薄，小于15m時，且其下部有一層厚度在2m以上的較厚黏性土層，可以將此層作為防滲依托層，并借助封閉式防滲墻，從整體上提高防滲效果。若堤基為深厚型，砂性土城墻厚度大于15m時，則需要采用懸掛式防滲墻，這不僅可以從整體上降低施工成本，且施工難度較小。在確定防滲墻深度時，為沙性土層厚度的2/3最佳。

3.3 劈裂灌漿技術

劈裂灌漿技術是指沿著堤壩軸線合理布置灌漿孔，并借助灌漿泥漿的壓力，控制性地將堤壩劈開并實施灌注泥漿操作，實質形成一道豎直且連續的防滲帷幕，有效解決堤壩壩體滲漏問題。在對土壩黏土心墻實施劈裂灌漿技術時，因灌漿無法高效地滲入粘土心墻，施工團隊可以沿最小主應力面進行劈裂，同時沿劈裂面形成新的防滲帷幕，有效解決堤壩內的滲漏隱患，進而提高堤壩穩定性。從應用成效來看，劈裂灌漿在黏土心墻和均質壩中得到了較為廣泛的應用，且應用成效顯著，能填筑堤壩內的局部缺陷，增強堤壩的防滲作用，防止堤壩變形，提高堤壩穩定性。

劈裂灌漿技術多被運用到量大面廣、擋水深度不大的堤壩透水地基防滲處理工作中，且取得了較為顯著的經濟效益與社會效益。在將劈裂法應用到堤壩軟基的土砂夾層或粉細沙地基的防滲工作中時，需要確保在地基應力場范圍內。堤基劈裂灌漿技術能在堤基中形成相應高度的垂直防滲帷幕，而且擠密漿體兩側土體，充填堤壩內的洞穴、裂縫、漏洞等缺陷，最大劈裂深度與堤身高低、土質條件有關，一般為堤高1～1.5倍，孔距控制在3m左右，漿體帷幕較易粘接。

在劈裂灌漿技術應用過程中，施工團隊需要科學合理管控灌漿壓力。若灌漿壓力偏低，則無法形成劈裂面，且壩內應力得不到相應的調整，無法通過灌漿形成新的防滲帷幕。反之，若壓力過高，則可能破壞壩體結構，造成漿液漫溢，并引發新的險情[2]。

3.4 土工膜防滲

在土石壩及堤防地基防滲施工中，土工膜是一種新型的防滲材料，在防洪搶險中得到了較為廣泛應用，且應用成效較為顯著。在實際應用中，此項施工技術較為簡便，易于施工人員掌握，多被應用于堤滲垂直鋪塑防滲工作中。在堤滲防滲體中有效開一道小于0.25m的溝槽，通過底部插入相對不透水層0.5m，土工模接縫多采用縫合法與粘合法兩種形式。若應用縫合法，可以曲折22次，然后再用線縫牢。若采用粘合法施工，團隊可以選用一定強度的粘合劑，均勻地將其涂抹到接縫處，壓緊粘牢。

在土工膜防滲施工技術應用中，施工團隊需要借助專業的開溝造槽機械。比如，在鏈條開槽中，通過開出一定深度和寬度的溝槽，并將土工膜覆蓋在溝槽內。在鋪設環節，要確保鋪設平整，隔一定距離留有可伸縫量。鋪設完畢后，用土回填，溝槽形成土工膜防滲體。在實際施工中，有的溝槽開挖會引發塌陷風險。因此，在土工膜鋪設完成后，應該及時展開回填操作。在回填操作中，多采用泥漿淤沉與人工相結合的施工方式。

在黏結土工膜時，施工團隊需要科學合理采用黏結膠，并在接縫處打褶，合理確定寬度，營造良好的伸縮條件。此外，在施工中應該做好土工膜防護工作，防止土工膜受到損傷。若發現土工膜存在損傷后，要及時制定出相應的補救方案，確保投入使用的土工膜性能良好。此外，在防滲施工中，若用土工膜替代黏土做斜墻或心墻防滲體時，需要提高設計方案的科學合理性。這有助于簡化防滲體施工，且從整體上增加施工經濟效益與社會效益。

3.5 模袋混凝土施工技術

模袋混凝土施工技術是在特制的帶內充填流動性混凝土或水泥砂漿的新型施工技術。從本質來看，模袋屬于一種不透水柔性模板，且往往只能使用一次。從應用成效來看，模袋混凝土施工技術在地形條件、水下作業較為復雜的施工環境中得到了較為廣泛的應用。比如，護坡水下作業與堤壩防滲中，整體的應用成效較為顯著。

選用的模袋材料屬于一種雙層織物，中間有等間距拉筋，有助于合理承載混凝土澆筑時附著的壓力，并控制其成型厚度。需要在帶上留有若干灌口，為混凝土澆筑施工營造便利。

在采用模袋進行混凝土澆筑前，需要做好清淤工作與邊坡整修工作。通過鋪設墊層，有效保證施工面的平整性。由于施工中混凝土在封閉的帶內處于流動狀態，具有良好的和易性，此時，施工人員需要防止骨料分離。

3.6 振沖技術

在運用振沖施工技術時，施工團隊需要憑借振沖器低端噴出壓力水的沖擊力與自重將振沖器灌入土中。依托產生的水平振動力，加大孔壁四周砂層的附著力。在振沖器達到預定的深度后，可以向孔內投放粗料，并依托振沖氣的水平振動力，將相關填料高效地擠入到周圍土層中。憑借著射水和水平振動力的持續性作用，填料及振沖器周圍土層密實度逐步增加。在達到相應的設計之后，提升振沖器，向孔內繼續投料。通過反復性操作，直到整個孔被粗料填滿，并達到相應的密實度后，方可停止操作。

通過科學合理應用振沖施工技術，可以有效減少砂土孔隙率，提高沙土間的密實度。此外，依托加固黏土地基有效形成碎石樁，并與周圍土體形成復合地基，從整體上強化粘土排水固結，提高地基承載力。在振沖施工中，常見的孔位多為等邊三角形或正方形2種類型。在設置間距時，施工團隊可以結合沙土的顆粒組成、密度要求、振沖器實際功率等綜合因素科學合理確定。大量的施工實踐顯示：若使用30kw的振沖器，間距一般在1.8~2.5m之間，若使用75kw的振沖器，間距則需要在2.5m到3.5m間。

3.7 深層攪拌技術

深層攪拌技術是通過水泥作為固化劑，并依托深層攪拌機械設備，在地基深處將軟土與水泥進行強制性攪拌。水泥與軟土在產生相應的化學反應后，促使軟土結硬改性。改性后的軟土整體強度與壓縮性大幅度提高，滲水性有效降低。此外，通過將粉煤灰添加到水泥中，可以大幅度提高水泥強度。將水泥與粉煤灰以適宜的比例進行拌和，既有助于提高混凝土質量，又有助于降低施工成本，并增加企業經濟效益。

在土石壩及堤防地基防滲加固施工中，深層攪拌樁多被應用到軟土基滑坡施工中，亦或者做成節水墻，從整體上提高了防滲施工成效，降低了堤防滲水幾率。

在堤防地基防滲加固施工中，施工團隊往往會進行柱狀布置，并在防滲處理中形成防滲黏度墻。此項施工操作多被應用到淤泥、軟粘土等地基加固施工中。在堤壩滑坡處理施工中，可以借助深層攪拌樁等滑坡體抗滑樁，再將深層攪拌施工技術應用到地質較為復雜的軟土地基施工中，并借助原狀土加固。此種施工操作施工速度快，施工成本低，在軟土地基施工中得到了較為廣泛的應用[3]。

4 結束語

總之，隨著我國社會經濟的快速發展，以及汛期險情的頻現，國家逐步給予了土石壩及堤防地基防滲加固施工足夠重視。在現實中，堤防地基防滲加固施工技術類型具有著多樣性。施工團隊應結合施工地實際情況,科學合理選用技術類型。以上內容對常見的施工技術類型進行了相應分析，希望相關工作者可以從中得到一定的啟發或者幫助。