水利工程中堤防防滲施工技術(shù)

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摘要：堤防是沿河、渠、湖、海岸邊或行洪區(qū)、分蓄洪區(qū)、圍墾區(qū)的邊緣修筑的擋水建筑物，是世界上最早廣為采用的一種重要的防洪工程。文章就水利工程中堤防防滲施工技術(shù)進(jìn)行深入的探討，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水利工程；堤防防滲；施工技術(shù)

0前言

堤防是沿河、渠、湖、海岸邊或行洪區(qū)、分蓄洪區(qū)、圍墾區(qū)的邊緣修筑的擋水建筑物，是世界上最早廣為采用的一種重要的防洪工程。筑堤的目的是防御洪水泛濫，保護(hù)沿岸居民生命財(cái)產(chǎn)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。河堤約束洪水后，將洪水限制在行洪道內(nèi)，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙。筑堤還可圍墾造田。增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。堤防還可以抵擋風(fēng)浪及抗御海湖。筑堤時(shí)要對(duì)約束洪水的作用進(jìn)行詳細(xì)分析規(guī)劃，以確保行洪道達(dá)到設(shè)計(jì)的防洪要求。本文就水利工程中堤防防滲施工技術(shù)進(jìn)行探討。

1.水利工程中堤防出險(xiǎn)的主要種類(lèi)

堤防出險(xiǎn)包括滲透破壞、滑坡、開(kāi)裂和沒(méi)治，其中以滲透破壞為主。滲透破壞主要表現(xiàn)為集中滲漏、管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土。堤防滲透破壞險(xiǎn)情可分為3類(lèi)：（1）堤身產(chǎn)生的險(xiǎn)情，主要是由于堤身物質(zhì)組成的不均勻性和填筑密實(shí)度的不均勻性造成的，如部分堤段堤身壤土為粉細(xì)砂、砂壤土或存在孔洞、裂縫等，主要表現(xiàn)為散浸、脫坡、漏洞、跌窩等；（2）堤身和堤基接觸帶產(chǎn)生的險(xiǎn)情，由于筑堤時(shí)未清基，堤身堤基接觸帶物質(zhì)較混雜：（3）堤基產(chǎn)生的險(xiǎn)情，主要是由于堤基存在透水性較強(qiáng)的砂層、砂壤土層所致。

2.水利工程中堤防防滲施工方案的選擇

（1）堤身的防滲處理，可采用截滲墻、錐探灌漿和劈裂灌漿等防滲體。必要時(shí)還可幫堤以加厚堤身或翻挖重新填筑堤身。

（2）對(duì)于堤防截滲墻，關(guān)鍵是要采用薄墻和廉價(jià)的材料才能有效地降低工程造價(jià)。目前常用的開(kāi)槽法、深沉法、擠壓法造墻均可達(dá)到這一要求，其中深沉法造價(jià)最低，在墻深小于20m時(shí)最具競(jìng)爭(zhēng)力。高噴法造墻價(jià)格相對(duì)較高，但在一些施工場(chǎng)地狹窄、地下降礙物較多時(shí)，有較好的適應(yīng)性。

對(duì)于砂卵礫石含量較高、粒徑較大的地層，則應(yīng)考慮采用沖擊鉆并配合其他開(kāi)槽方式成睹，當(dāng)然造墻成本也會(huì)大大提高。根據(jù)堤防工程的特點(diǎn)，對(duì)這類(lèi)地層險(xiǎn)工段的肪滲處理，也可考慮采用蓋重、排水減壓、反濾保護(hù)等其他措施。

3.水利工程中堤防防滲施工技術(shù)

20世紀(jì)70年代以前，我國(guó)堤壩防滲加固技術(shù)較落后，手段單一，較多采用傳統(tǒng)的粘土鋪蓋、粘土截水槽、灌漿等措施。70年代以后，尤其改革開(kāi)放以來(lái)，通過(guò)大量的工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，防滲加固技術(shù)發(fā)展較快，施工設(shè)備、施工方法不斷改進(jìn)，施工效率不斷提高，我國(guó)防滲墻的施工水平已跨入了世界先進(jìn)行列。當(dāng)前，發(fā)展較快、應(yīng)用較多的截滲工藝有：混凝土防滲墻、高壓噴射防滲墻、自凝灰漿防滲墻、垂直鋪塑、水泥土攪拌樁防滲墻、帷幕灌漿等，及時(shí)掌握這些工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)于水利工程的設(shè)計(jì)、施工等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.1混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的一種垂直防滲技術(shù)，目前已成為粒狀地層的主要防滲手段。它不僅可以用于永久性地基防滲，對(duì)正在漏水和存在險(xiǎn)情的堤壩進(jìn)行防滲處理，還可用于臨時(shí)施工圍堰、基坑防滲等。其主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制墻厚，墻段之間結(jié)合緊密，安全可靠。

目前，防滲墻的施工技術(shù)有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了很多造墻、造孔的新技術(shù)。在墻體材料方面，有鋼筋混凝土、普通混凝土、塑性混凝土、自凝灰漿和固化灰漿等。在深度方面，加拿大馬尼夸根3號(hào)土壩的混凝土防滲墻深度已達(dá)131m；我國(guó)小浪底大壩的混凝土防滲墻最大深度為81.9m，三峽水庫(kù)二期圍堰混凝土防滲墻最大深度為73.5m，2003年實(shí)施的新疆下坂地水利樞紐壩基混凝土防滲墻深度已達(dá)102m。在造孔機(jī)具方面，有正、反循環(huán)沖擊鉆機(jī)、抓斗機(jī)、鏈斗（刮板）式挖槽機(jī)、射水成槽機(jī)、鋸槽機(jī)、振動(dòng)板樁、振動(dòng)切槽、振動(dòng)沉膜等。目前，淺薄型防滲墻深度一般為10～20m左右，最大≤30m，厚度10～25cm、最大≤30cm。這類(lèi)防滲墻除可用于水頭較小、壩基厚度≤30m的土石壩防滲外，主要被用作江河堤防工程。深厚型防滲墻一般用在承受水頭>20m、墻深30m以上的大壩和險(xiǎn)要地段的堤防工程中。其厚度一般60～80cm，最大為130cm。為保證底部墻段的有效連接，一般是墻越深厚度越大。墻體材料多為普通混凝土或塑性混凝土，根據(jù)地層和防滲要求確定。一般是承受的水頭越大、透水性越強(qiáng)，要求的防滲性能越高，墻體剛性也越大。

3.2高壓噴射防滲墻

高壓噴射防滲墻是借助于高壓射流沖擊擾動(dòng)壩基覆蓋層，同時(shí)灌入水泥漿，使?jié){液與被灌地層土顆粒摻混，形成防滲墻。近年來(lái)，山東省水利科學(xué)研究院王明森等科技人員，在多年高噴實(shí)踐的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大粒徑地層高壓噴射灌漿構(gòu)筑防滲墻技術(shù)的研究，形成以高壓射漿、高噴漿液的合理選用為特色的大粒徑地層高噴施工技術(shù)，在多項(xiàng)工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用，效果良好。王明森在《大粒徑地層高壓噴射灌漿構(gòu)筑防滲墻技術(shù)研究》中認(rèn)為：大粒徑地層采用高噴灌漿進(jìn)行防滲加固施工，為達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高速、優(yōu)質(zhì)完成任務(wù)，必須采取綜合性的技術(shù)措施。利用潛孔錘套管跟進(jìn)造孔是解決大粒徑地層成孔的較為理想的技術(shù)。

3.3自凝灰漿防滲墻

自凝灰漿防滲墻是在塑性混凝土墻的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。使用水泥、膨潤(rùn)土并摻入少量緩凝劑制成“自凝灰漿”，在凝固前可作為造孔中的固壁泥漿，完工后自行凝固，形成墻體起防滲補(bǔ)強(qiáng)作用。該技術(shù)在美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家均已使用，我國(guó)尚處于起步階段。

3.4帷幕灌漿

帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動(dòng)性和膠凝性的漿液，通過(guò)鉆孔壓入巖層裂隙中，經(jīng)膠結(jié)硬化后提高巖基的強(qiáng)度，改善巖基的整體性和抗?jié)B性。我國(guó)常采用孔口封閉灌漿法，隨著二灘、小浪底工程的建設(shè)，國(guó)際上一些高效率的施工方法，如GIN灌漿法、自下而上純壓式灌漿法等引進(jìn)我國(guó)，促進(jìn)了我國(guó)灌漿技術(shù)的發(fā)展。GIN（Grouting Intensity Number）法是前國(guó)際大壩會(huì)議主席、瑞土學(xué)者隆巴迪首先提出的。中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局夏可風(fēng)在《地基處理新技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用》一文中指出：“GIN法的基本概念是，對(duì)任意孔段的灌漿，其能量消耗均為一個(gè)定值，這個(gè)能量消耗的數(shù)值近似等于該孔段最終灌漿壓力P與灌入漿液體積V的乘積PV，PV就叫作灌漿強(qiáng)度值，即GIN。由于裂隙巖體灌漿時(shí)，大裂隙常常注入量大而使用壓力小，細(xì)裂隙常常注入量小而使用壓力高。因此，如果在各個(gè)灌漿段的全部灌漿過(guò)程中，都控制GIN為一常數(shù)，就可以自動(dòng)地對(duì)開(kāi)敞的寬大裂隙限制其注入量，對(duì)可灌性差的致密地段提高灌漿壓力。GIN法灌漿自動(dòng)考慮了巖體地質(zhì)條件的實(shí)際不規(guī)則性，使得沿帷幕體的總注入漿量合理分布。GIN法在歐美一些國(guó)家的工程中應(yīng)用，取得了較好的效果。

我國(guó)于1994年引進(jìn)，曾在湖南江埡水利樞紐、長(zhǎng)江三峽水利樞紐等工程中進(jìn)行過(guò)灌漿試驗(yàn)。黃河小浪底水利樞紐在充分進(jìn)行灌漿試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了以孔口封閉法為基礎(chǔ)，嫁接GIN法，取二者之長(zhǎng)并在防滲帷幕工程中應(yīng)用，取得了滿(mǎn)意的效果。

當(dāng)前，各種新的截滲工法不斷出現(xiàn)，正朝著深度更大、效率更高、適應(yīng)性更廣的方向發(fā)展。今后，在高效工法以及不同工法的組合應(yīng)用等方面仍有廣闊的發(fā)展前景。水利工程復(fù)雜的地質(zhì)條件、多樣化的筑壩材料以及多種運(yùn)用工況，決定了在滲流方面的不同特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)不同工程的地質(zhì)條件、壩體質(zhì)量、設(shè)計(jì)水頭等，從安全、經(jīng)濟(jì)、工效、可行性等方面進(jìn)行全面分析，確定適宜的防滲加固方案，并通過(guò)試驗(yàn)確定有關(guān)施工參數(shù)，切不可一味地照搬其它工程。