水利工程堤壩防滲加固施工技術探討

文／邵偉春、章猛、蘇學昌 江蘇省水利工程科技咨詢股份有限公司 江蘇南京 210000

陳麗 南京市六合區金牛山水庫管理處 江蘇南京 210000

引言：

水利工程建設屬于一項利國利民的基礎設施，對于促進農業經濟發展有著重要作用。但是由于堤壩建設時間較長，如果年久失修，就很容易出現滲漏問題，進而影響到堤壩內部結構的穩定性。如果不及時采取修復措施，會導致影響更加嚴重，最終導致堤壩無法正常投入使用，對水利工程項目的效能發揮造成制約。由此可見，要想保證水利工程項目的正常投入使用，就必須要采取有效的堤壩防滲加固施工技術措施。而針對不同的滲漏情況采取針對性的防滲加固施工措施，更能夠達到理想的防滲加固效果，這對于提升整體的堤壩施工質量具有重要意義。

1、工程概況

南京市六合區滁河近期防洪治理完善工程施工三標，位于老滁河河套段左岸。主要建設內容包括：堤防加固5.21km，灌溉泵站4 座（郭營站、劉陸站、李莊站、東莊站），涵洞2 座（大陡門涵、河套涵）。老滁河左岸設計堤防級別為2 級，洪水標準為100 年一遇。工程中標價：60381750.36元。

堤身防滲：KL0+800～KL1+600 段采用多頭小直徑攪拌樁防滲墻防滲，深6.0m，樁徑0.5m，樁距0.4m，成墻厚度0.3m；KL1+600～KL3+200 段采用壓密灌漿防滲處理，深5.0m。

在本工程中，堤壩防滲加固工程是其中的重要內容，對于保障整體的水利工程施工效益具有重要意義。本文主要基于工程案例探討堤壩防滲加固施工技術。

2、堤壩防滲加固技術分析

堤壩防滲加固的主要目的是為了對泥沙運動進行有效控制，確保堤壩主體中的泥沙運動能夠控制在合理范圍內，這樣能夠大大提升整體的堤防安全系數，避免由于砂石運動而導致堤壩的地基遭到破壞。通常情況下，堤壩由于泥沙運動而導致的問題包括滲漏、坡度下降、管涌等。針對這些問題，必須要采取有效的防滲加固措施，以保障整體堤壩性能提升，避免出現滲漏及地基損壞問題。在實施防滲加固技術的過程中，應當避免出現危害水環境的行為，同時還要選擇適當的防漏防范措施。在具體施工中要保障整體的施工安全性，減少安全事故。另外，施工單位應當盡量應用先進的施工技術、材料、設備等等，提升整體的施工質量，以保提高防滲加固技術水平，促進堤壩使用年限有效延長。基于防滲加固技術的應用，需要先分析滲漏的原因，然后采取對應的防滲加固技術措施，以保障防滲加固施工的有效性。

3、堤壩滲漏原因

3.1 施工材料存在缺陷

在水利工程當中，堤壩主要是重力壩式結構，這種結構性能較好，因此在水利工程中的應用范圍較為廣泛，而且具有較高的可靠性，成本也較為低廉，符合施工要求[1]。但隨著堤壩投入時間的延長，河堤結構被水長期沖洗，受到破壞，進而導致壩體內部結構出現變化，甚至導致巖層結構遭到破壞，影響到河堤的投入使用效果。一旦巖層結構穩定性下降，再受到強烈流水沖擊時則會導致堤壩很容易出現滲漏問題，長此以往則會出現安全事故，例如大壩塌陷等。如果施工材料存在質量問題，則會導致堤壩滲水問題更加嚴重，而且堤壩的使用壽命也會大大降低。例如應用本身具有腐蝕性的填充材料，還會加重堤壩滲漏問題，導致堤壩投入運行效益大打折扣。

3.2 堤壩結構變形

與普通的工程項目相比，水利工程項目非常特殊，其所處的環境更特殊，堤壩的壩體結構需要浸潤在水中，因此很容易出現壩體上下的溫度差，而且由于長期被流水沖刷，導致壩體結構很容易出現變形的情況。如果變形嚴重，則會導致堤壩的結構發生扭曲，進而影響到堤壩整體結構的穩定性，最終導致壩體出現滲漏問題，甚至出現更嚴重的塌陷問題，嚴重影響到堤壩的投入使用。因此，針對需要進行防滲加固施工的堤壩工程還需要注重加強變形觀測，以確保施工的針對性。

3.3 后期維護不當

在完成堤壩施工之后，便可投入運行，而運行過程中的維護工作開展也至關重要。由于堤壩的運行環境較為惡劣，尤其是壩體需要長期浸入水中經受流水的沖刷，這樣就導致運行中極容易出現隱患，如果對這些隱患未采取有效的維護措施，則會導致問題變得更加嚴重，例如壩體局部出現裂縫等，進而導致滲漏問題越發嚴重。通常情況下，工程建設完成之后，會交由專業的運營單位開展運行維護工作，但如果監督管理機制不夠健全，運行維護人員缺乏專業能力及責任感，或者是在巡檢壩體時不夠認真仔細，難以及時發現堤壩運行存在的問題，則都會導致滲漏問題擴大，甚至出現決堤的情況，對工程項目周邊居民造成巨大危害。

4、堤壩防滲加固施工技術

要想確保防滲加固施工的有效性，首先要明確基于不同的荷載條件對壩體穩定性的要求，以為防滲加固施工提供數據支撐，具體的穩定計算指標如表1 所示；

表1 穩定計算指標

通過明確影響壩體穩定性的各項指標，并將其應用于防滲加固施工中，以確保提升施工質量，更好地滿足堤壩投入使用需求。

4.1 防滲施工

第一，應用高壓噴射注漿技術進行防滲施工。基于高壓噴漿設備進行水泥漿噴射，并借助于由此所產生的高壓沖擊力進入堤壩的基礎位置，實現水泥漿與土層、砂礫的混合[2]。基于堤壩底部，設置向上的防滲墻，以確保達到理想的防滲效果。在具體施工中，注漿壓力應控制在127.40-166.60kPa，如果壩基屬于沙土結構，則應當將水泥漿噴射到土層內，完成注漿后，可再應用黃泥漿封堵注漿口。此種施工技術操作簡單，而且成本較低，防滲效果顯著，應用也較為廣泛。高壓噴射注漿法尤其適用于淤泥、軟塑、流塑或者粉土、黃土、素填土、碎石土等的堤壩地基當中，通過應用此種注漿技術進行防滲施工，能夠大大提升地基承載力，并且減少堤壩變形情況，保障堤壩壩基的穩固性。

第二，設置水泥攪拌樁（如圖1）。在土層當中關注水泥漿，并且持續攪拌，促進漿液與土層充分混合，然后形成堅固的防滲墻。對于土層或者砂礫填充的壩體地基應用水泥攪拌樁作為防滲墻的效果更為顯著，同時也能夠實現壩體基礎質量提升，保障整體的堤壩防滲性能。水泥攪拌樁所適用的土質類型較為廣泛，例如淤泥質土、淤泥、粉土、泥炭土等原因導致的飽和軟黏土或者是含水量較高且地基承載力要求高的地基等，而且加固深度大，其所適用的工程范圍也較為廣泛，比如復合地基、支護結構、防滲帷幕等等。

圖1 水泥攪拌樁施工示意圖

第三，設置混凝土防滲墻。具體施工工藝流程如圖2所示。通過設置混凝土防滲墻能夠達到非常好的防滲效果，而且隨著時間的增長，防滲墻的滲透系數會逐步下降，在保證施工質量的基礎上設置防滲墻能夠從根本上解決堤壩的滲透問題[3]。混凝土防滲墻的成本較低，而且施工工藝較為簡單，即便是出現水庫水位極具下降的情況，防滲墻下游也不會出現頂托情況，以保障壩體的穩定性及安全性。需要注意的是，在采用此種方式進行防滲加固時，應當充分考慮工程項目的具體情況，對堤壩結構進行深入分析，以實現對自凝灰漿、高壓噴射混凝土及垂直鋪塑等措施進行合理運用，以確保混凝土防滲墻的應用效果。而且在選擇防滲施工材料時應當注意所選材料必須優質且符合施工規范，以最大限度提升施工效益。

圖2 混凝土防滲墻施工工藝流程

第四，低壓快凝施工技術應用。地方防滲加固施工工作的開展，如果出現了管涌問題需要進行搶險施工處理，則可以應用低壓快凝方式進行施工，這樣能夠妥善解決滲漏問題。對此，施工單位首先應當注重選擇合適的施工材料，并且在具體施工中要按照科學合理原則開展施工流程，保證施工規范性，對于施工材料應當確保其在泡水后會大大提升阻力，這樣就會加大對泥漿外流的阻礙作用，從而達到理想的防滲加固效果。而且為了確保凝結效果能夠在最短時間內達到目標，就必須要在低壓條件下應用泥漿進行施工處理，以保證防滲加固效益。

4.2 灌漿施工

應用灌漿施工技術能夠對堤壩工程起到較好的加固施工效果。不僅能夠提升壩體強度，還能夠在內部形成加固帷幕，進而減少滲漏及壩體開裂問題[4]。主要的灌漿技術包括：

第一，劈裂帷幕灌漿施工技術，通過在壩體合適的位置進行鉆孔，通過梅花形或者直線形對孔位進行分布，并且將各個孔的間距控制為3m，并根據實際情況確定深度，通常為1-2m。完成鉆孔之后可進行灌漿施工，自下而上進行灌漿，且分次開展操作，每次的灌漿量需要控制好，施工前期可應用較稀的漿液，隨著施工逐步增加濃度，同時要注重控制好灌漿的順序及壓力，避免出現串漿、局部隆起或者滑坡的情況，保證灌漿后能夠形成帷幕，提升壩體強度及穩定性[5]。

第二，灌漿加固施工。此項施工技術則是在堤壩上通過灌漿方式構建固結體，對于壩體中出現的漏洞進行封堵處理，縫隙則要進行填充處理，以確保堤壩的穩定性，提升其抗滲能力。對于運行時間較長的堤壩，其下游位置很容易出現滲漏問題，長時間滲漏會形成孔洞，通過在此位置埋設灌漿管，并進行灌漿處理，則能夠實現對孔洞的良好封堵和填充，進而保證提升壩體的抗沖刷能力[6]。

第三，水平防滲施工。水封防滲加固施工的應用能夠解決大面積的壩體滲漏問題，在此種情況下，施工人員可先對水量進行測量和評估，然后結合工程實際進行綜合分析，然后確定需要開展施工的關鍵位置[7]。對壩體的整體情況進行綜合分析，對于出現滲漏問題或者結構缺陷的位置可應用透水壓力滲透技術進行施工，需要注意的是此種施工方式有一定難度，施工人員需要注意控制施工要點，并且按照規范操作[8]。另外，施工單位可針對堤壩的滲流量情況進行分析和控制，可以應用臨水截滲施工技術來強化施工效果，既能夠保證對壩體施工的持續性，還能夠達到理想的加固效果。

4.3 滲漏涌水施工

針對堤壩滲漏涌水情況需采取對應的施工處理技術，以保證加固處理效果。如果堤壩知識局部發生滲漏，則最適宜的處理方法便是導管注漿法，尤其是對于壩基滲漏或者壩肩滲漏問題的處理效果更為顯著。通常情況下，施工單位可以將高聚物材料布設在預留位置，并且促使其膨脹，這樣土體的空隙與接觸縫隙都能夠得到更為嚴密的填充，這樣可以保證土體更為密實，而且防滲體系也會變得更加堅固與穩定，保障堤壩投入使用的有效性。另外，施工單位也可以采取末代注漿或者封堵管涌方式進行施工處理，這兩種技術的應用主要是通過膜袋膨脹作用進行實際運用，通過科學應用注漿材料，能夠促使袋內碰撞，然后再對管涌入口位置進行填充處理。實踐研究顯示，應用膜袋注漿方式施工可以確保封堵效果更加優異，還能夠進一步提升堤壩的防滲性能。

結語：

水利工程運行的安全穩定與社會經濟健康發展有著密切關系，因此必須要對其中的堤壩運行加強重視，分析導致堤壩出現滲漏的原因，并且針對具體的滲漏情況采取有效的防滲加固施工技術，包括防滲施工技術、灌漿施工技術、滲漏涌水的施工處理技術等等，通過應用這些更具針對性的防滲加固技術，可以更好地開展防滲加固施工工作，以提升堤壩防滲效果，并且提高整個壩體的結構穩定性及安全性，為其后續的投入使用壽命延長并發揮社會效能奠定良好基礎。