水利工程堤壩防滲加固技術(shù)方案的優(yōu)化

葛 強(qiáng)，吳 超

(1. 黑河市水務(wù)局，黑龍江 黑河164300;2. 黑河市愛輝區(qū)水務(wù)局，黑龍江 黑河164300)

1 堤壩產(chǎn)生滲透及移位的主要原因

堤壩的防滲加固是水利工程最基本的要求，堤壩的滲透從其機(jī)理上來看主要分為4 類:接觸流土、接觸沖刷、流圖和管涌［1］。變形損害和滲透破壞等形式是反映堤壩受到損害的主要因素。

所謂滲透破壞是指堤壩的壩基部位下的巖土長期受到水流的沖刷導(dǎo)致巖體中的顆粒成分發(fā)生改變，例如顆粒結(jié)構(gòu)移動、缺失等。變形破壞是指堤壩的抗剪強(qiáng)度因滲透水流的作用而大幅下降，致使堤壩的局部區(qū)域發(fā)生裂縫、下滑等不均勻的移位，以至于嚴(yán)重的變形使堤壩受到破壞［2］。通常所說的堤壩滲透是指水流透過維護(hù)區(qū)并向其它位置滲流，而引起水流漏失的現(xiàn)象，這會對堤壩的穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響，如果滲透過大則會對整個壩體及壩基造成重大破壞，甚至帶來不可挽回的后果。

堤壩受滲透變形的影響很大，根據(jù)相關(guān)科研資料可以看出，在以往發(fā)生損壞的堤壩中因?yàn)閴位驂误w土發(fā)生滲透變形而引發(fā)事故的大約40% ～60%。其次，滲透變形還會導(dǎo)致減壓井與壩基排水孔的淤塞、巖溶區(qū)覆蓋土層中洞穴以及地表塌陷的形成、開挖基坑與地下工程時發(fā)生的流沙、防洪堤的下滑、邊坡的塌陷等。在對堤壩的拱壩進(jìn)行清基處理時，如果清基不到位很容易引起拱基下發(fā)生滲透變形。紅色風(fēng)化泥巖中由于其裂縫中的黏土受到?jīng)_蝕，會在風(fēng)化泥巖中形成會對堤壩安全的帶來消極影響的沖蝕洞。

以上這些問題在堤壩運(yùn)行過程中，不僅會大大降低其應(yīng)有的作用和效益，并且水電樞紐工程領(lǐng)域的應(yīng)用也會造成影響和阻礙，對生活在堤壩下游人民的生命安全、財產(chǎn)安全造成極大的安全隱患，因此對水利工程堤壩防滲加固技術(shù)必須進(jìn)行處理和完善，通過存在的各種質(zhì)量缺陷及問題展開全面分析與總結(jié)，優(yōu)化防滲加固技術(shù)方案。

2 防滲加固技術(shù)方案的優(yōu)化

優(yōu)化防滲加固體系對提高整個堤壩應(yīng)用效益以及工程質(zhì)量等具有重要意義，因此優(yōu)化防滲加固技術(shù)方案是非常必要的，落實(shí)各項(xiàng)有關(guān)堤壩防滲處理原則，各個項(xiàng)目在進(jìn)行時保證井然有序，抓好施工的各個環(huán)節(jié)。在水利工程施工過程中要有效采取灌漿模式和防滲墻措施，保證滲透模式的順利開展;采用防滑柱提高抗滑穩(wěn)定性系數(shù);預(yù)先做好應(yīng)用程序再進(jìn)行滑坡的處理，有效降低壩體浸潤線，提高土體整體強(qiáng)度，保證土木合成材料滿足施工階段的優(yōu)化應(yīng)用;為了進(jìn)一步提高土體穩(wěn)定性，可采用加筋材料與復(fù)合土工膜或土工膜材料，并且優(yōu)越性能使這種材料得到了廣泛使用。對壩基滲透進(jìn)行處理時為減小滲透量，上游可采用防滲墻、帷幕灌漿以及修建鋪蓋，并采用開挖排水溝、減壓井以及修建導(dǎo)滲反濾體等方法減小下游的揚(yáng)壓力。

在水利工程的防滲加固技術(shù)方案中最重要的環(huán)節(jié)便是堤壩灌漿的應(yīng)用。在制定優(yōu)化方案時必須預(yù)先對堤壩進(jìn)行全面了解與分析，掌握其曲直程度來確定各種鉆具的選用，結(jié)合堤身具體情況確定布孔方式以及鉆透的深度等。灌漿時應(yīng)遵循由上至下、少灌多次的原則;泥漿的密度保證由稀至稠，盡量避免不均勻狀況的出現(xiàn);靈活掌握壓力由大至小的順序。科學(xué)合理的灌漿方式，可以有效避免局部隆起、滑坡、冒漿、串漿等現(xiàn)象，從而保證灌入的泥漿順著堤壩的軸向形成一道密實(shí)的帷幕，從而實(shí)現(xiàn)防治滲透、提高堤壩工程質(zhì)量以及提高堅固度的目標(biāo)。只有灌漿的質(zhì)量得到保證才能順利開展帷幕灌漿工作。在帷幕灌漿階段，具有流動相的泥漿通過鉆孔工具的輔助逐漸灌入巖層裂縫處，待泥漿固化后，就會使巖體的強(qiáng)度大幅度提高，從而實(shí)現(xiàn)了堤壩巖基防滲加固的整體性優(yōu)化。GIN 灌漿法在我國孔口封閉灌漿法中是比較先進(jìn)的，高質(zhì)量、高效率是其最明顯的特點(diǎn)。GIN 灌漿法簡單來講是指在任意孔段的灌漿所消耗的能量作為一個定植，那么該孔段最終灌入泥漿的體積與灌漿壓力的乘積則近似等于能量消耗的定值，其乘積也稱為灌漿強(qiáng)度值。由此可以得知，當(dāng)裂縫較小時雖然灌入的泥漿量偏少，但使用的壓力值相對較高;當(dāng)裂縫較大時灌入的泥漿量大，而只需使用較小的壓力，因此在使用GIN 法時要結(jié)合其特點(diǎn)與工程具體情況。

在堤壩修建防滲墻時常采用高壓射流沖擊模塊中的高壓噴射法，對壩基覆蓋層進(jìn)行擾動從而保證泥漿的順利灌入，有利于被灌地層的土顆粒和泥漿充分混合，保證防滲墻的質(zhì)量與性能。塑性混凝土墻是自凝灰漿防滲墻工作模塊中最值得關(guān)注的，在其模塊中合理使用混凝劑，不僅可以順利開展固璧泥漿模塊，還有利于保證泥漿的凝固質(zhì)量，對確保堤壩防滲加固的技術(shù)優(yōu)化具有重要作用，同時也需要我國水利工程積極引入以及廣泛應(yīng)用。使用鏈斗式挖槽機(jī)進(jìn)行垂直鋪塑時主要是通過鏈斗與鏈條的持續(xù)工作完成挖掘出渣并形成連續(xù)的槽孔，經(jīng)泥漿固壁作用成槽，之后便可以進(jìn)行輔設(shè)防滲薄膜，同時做好黏土回填。通常挖槽深度≤15 m左右，槽寬為15 ～30 cm。在砂壤土層施工中這種方式具有很高的效率。水泥土攪拌樁防滲墻具有很好的防滲加固作用，通過把水泥漿噴入土地在深層攪拌樁機(jī)的作用下進(jìn)行攪拌，促使土體與水泥充分混合，在混合過程中完成了一系列離子交換、水解等反應(yīng)，最后硬化成墻。修建于2002年的長江堤壩防滲工程中，就廣泛采用這種技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計占總體造墻面積的69%，不僅裝備輕便且造價也相對較低，25 ～30 cm的墻體厚度即使在深15 m的范圍內(nèi)，墻體同樣具有較好的完整性。

對于發(fā)生在高危水位下的管涌，應(yīng)采用低壓速凝式灌漿法進(jìn)行搶險工作，選用50 型鉆機(jī)或30 型鉆機(jī)鉆孔時要結(jié)合管涌所處的具體位置進(jìn)行分析，例如砂礫層或黏土層等地質(zhì)情況，向孔中灌入吸水就會發(fā)生膨脹的物質(zhì)，添加速凝劑的水玻璃水泥以49 kPa的壓力慢慢灌入孔內(nèi)。膨脹物質(zhì)的灌入增大了管涌內(nèi)的阻力，從而降低了管涌內(nèi)水流的流動速度，有效避免了泥漿隨水流出的現(xiàn)象，其次速凝劑的加入有助于泥漿加快凝固而堵塞管涌。

3 防滲加固技術(shù)分析

目前水利工程的防滲加固處理技術(shù)是我國建筑工程中最重要的課題，對堤壩進(jìn)行防滲加固處理時應(yīng)結(jié)合壩體防滲要求，保證對堤壩整體的優(yōu)化與改善，全面系統(tǒng)的分析與總結(jié)上述所存在的滲透現(xiàn)象和滑移問題，確保導(dǎo)致出現(xiàn)各種問題的因素得到科學(xué)有效的預(yù)防與解決。保證灌漿模塊的順利進(jìn)行有利于推動水利工程的穩(wěn)定發(fā)展，嚴(yán)格把關(guān)漿液的配合比，合理的配比有助于發(fā)揮巖基的整體抗?jié)B性。上文所提到的孔口封閉灌漿法，在小浪底、二灘等工程中逐漸得到廣泛應(yīng)用，同時國際上一些相對較先進(jìn)、高效的施工方法也得到了積極引用。堤壩防滲處理的各種方法都要符合防滲處理原則，在壩體進(jìn)行加固處理時需結(jié)合堤壩具體的滲漏情況選擇最有效的方式，在堤壩工程施工階段，積極采取有關(guān)工藝與處理辦法開展防滲工作，避免在投入使用期間出現(xiàn)任何滲漏等質(zhì)量問題。水利工程堤壩針對不同的地質(zhì)條件，由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員開展實(shí)地分析、調(diào)查，全面了解施工場地的水文地質(zhì)、周圍建筑物、自然環(huán)境等，通過科學(xué)可靠的調(diào)查工作制定最合理施工方案，保證堤壩防滲加固技術(shù)方案的可靠性與可行性，從而確保堤壩的施工效率與質(zhì)量。

［1］林一伍. 試論當(dāng)前水利工程管理存在的問題及其對策［J］. 科技經(jīng)濟(jì)市場，2010(05):83－84.

［2］張筑平. 淺談水利工程中水庫堤壩防滲施工技術(shù)與防治方法［J］. 黑龍江水利科技，2014，42(07):127－129.