水利工程堤壩防滲加固施工技術(shù)分析

柏承

摘 要：伴隨我國水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，為充分發(fā)揮水利工程使用功能，對工程防滲提出了更高的要求。堤壩作為水利工程的主要內(nèi)容之一，若出現(xiàn)滲漏問題，維修難度極大。為此，必須重視堤壩防滲防漏問題，選擇合理的技術(shù)及施工方案，提高堤壩防滲水平。如高壓噴射灌漿法，能夠有效提升地基防滲能力，保證壩基穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水利工程;高壓噴射灌漿;防滲加固

引言：

近些年，我國水利工程項目的數(shù)量不斷增多，建設(shè)規(guī)模也越來越大，但與此同時，也經(jīng)常出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，包括滲水、漏水等，其中，堤壩滲水是比較常見的一類質(zhì)量問題，要降低此類問題的發(fā)生幾率，就必須加強堤壩防滲加固技術(shù)的運用。要求施工人員必須全面了解堤壩防滲加固技術(shù)的基本原理，并結(jié)合工程項目的實際需求選擇最佳的技術(shù)類型，這樣才能達(dá)到預(yù)期的加固效果。

1 堤壩防滲加固技術(shù)相關(guān)概念

1.1 堤壩防滲加固技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

水利工程興建的目的，是保證充分利用現(xiàn)有的水資源，為社會提供更多的福利，并降低因水資源過多而產(chǎn)生的災(zāi)害情況。水利工程堤壩防滲加固處理技術(shù)，是整項工程的重點內(nèi)容，經(jīng)過不斷的改進以后，雖然其中摻雜著一定的否定態(tài)度，但是最終獲得的結(jié)果卻很理想。因為在水利工程堤壩防滲施工階段，會有更多的細(xì)致內(nèi)容需要處理，整體的施工工期較長，所以出現(xiàn)各類問題的情況更多，為了解決堤壩滲漏問題，在水利工程施工階段，需要對各部分的施工流程明細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，及時處理出現(xiàn)的各種細(xì)小問題，才能降低大型事故出現(xiàn)的幾率，控制事故風(fēng)險。

1.2 堤壩防滲加固技術(shù)現(xiàn)存問題

據(jù)不完全統(tǒng)計，水利工程堤壩滲漏問題一直存在，主要的內(nèi)容分以下幾種：因堤壩裂縫而產(chǎn)生的滲漏、因滲漏管破裂而引起的滲漏、因堤壩護坡塌陷而出現(xiàn)的滲漏、因年久失修而引起的滲漏問題等。出現(xiàn)滲漏問題的情況很多，但是無論以哪種形式出現(xiàn)，都需要在施工階段認(rèn)真處理，才能避免后續(xù)問題的發(fā)生。從現(xiàn)有的資料分析得知，對堤壩的定期管理和維護，能夠有效的降低堤壩滲漏事件的出現(xiàn)，并使堤壩滲漏事件頻次減少。

1.3 水利工程施工的主要特點

對于當(dāng)今社會的發(fā)展來說，水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是非常重要的，目前，我國諸多地區(qū)都逐漸將水利工程的建設(shè)列為重點工作內(nèi)容。水利工程的施工不僅能創(chuàng)造出極大的社會效益，同時也能為施工企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟效益。具體來說，水利工程施工主要具有以下幾個方面的特點：

（1）現(xiàn)代水利工程的施工具有復(fù)雜性和長期性，由于工程施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，再加上施工過程中很容易受到諸多不確定因素的影響，這就使得此項工程的施工難度進一步提升，稍有不慎就可能出現(xiàn)延誤工期的現(xiàn)象，因此，往往需要耗費較長的時間。

（2）水利工程施工中最為重要的就是堤壩防護體系的建設(shè)，若不具備一個完善的防護體系，一旦在施工過程中遇到問題，必定會給工程的順利安全運營造成極大的威脅。

（3）水利工程受到水體侵襲的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。從表面上來看，水利工程堤壩的施工建設(shè)會用到各種各樣的現(xiàn)代化施工材料，在運營初期也一般不會出現(xiàn)明顯的問題。但是長時間蓄水之后，水體本身所需承擔(dān)的壓力會顯著上升，再加上周邊環(huán)境因素的影響，堤壩出現(xiàn)滲漏的風(fēng)險會大幅提升。

2 堤壩防滲加固技術(shù)分析

2.1 堤壩防滲加固技術(shù)

2.1.1 防滲墻的處理技術(shù)

利用防滲墻加強堤壩的防滲效果，是比較常用的處理辦法。防滲墻的加固技術(shù)有以下幾種：第一，高壓噴射注漿法。這種方法的整體操作流程簡單，并且加固效果明顯，具有很好的耐久性。這種加固方法能夠?qū)Φ虊蔚募?xì)微處進行有效加固，做到堤壩的整體性全面覆蓋。噴射而成的防護墻能夠?qū)μ厥獾膹?fù)雜位置進行加固，當(dāng)然所采取的噴射方式也有所不同。通常的噴射方法有：高壓噴射、雙管噴射、單管噴射、三管噴射。第二是垂直鋪塑防滲技術(shù)。這種技術(shù)的整體運營成本較低，比較適用于低水頭堤壩的防滲加固，但這種方法存在一定缺陷，在長時間使用時容易出現(xiàn)脆裂、老化情況，一旦出現(xiàn)問題，還需要進一步進行處理。處理時需要使用更好的材料，同時恰當(dāng)選擇施工工藝。第三是混凝土防滲墻?；炷猎诘虊畏罎B加固中有更好的防滲效果，在水利工程施工階段，為了將堤壩的整體防滲效果明顯提高，可以優(yōu)先考慮使用混凝土防滲墻。

2.1.2 水平防滲加固技術(shù)

水利工程堤壩防滲施工階段所采取的水平防滲加固技術(shù)，主要分為以下三種：第一，反濾溝導(dǎo)滲技術(shù)。該項技術(shù)的使用，有一定的條件限制，就是只能在背水坡有大面積滲水情況時使用，當(dāng)鄰水一側(cè)沒有達(dá)到預(yù)期的節(jié)流效果時，采用該項技術(shù)能夠?qū)Φ虊蔚谋乘聟^(qū)域的溢出點高度進行控制，確保整體坡面的穩(wěn)定性得到提高，但該技術(shù)應(yīng)用前還要對堤壩的整體情況進行綜合性分析，才能酌情考慮使用。第二，透水壓滲平臺技術(shù)。使用該項技術(shù)前同樣需要對堤壩的整體滲漏情況進行分析，到符合條件時才能使用。這項技術(shù)有更高的施工難度，雖然能達(dá)到預(yù)期的防滲漏效果，但是整體工程量會增加。第三，臨水截滲技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)勢在于，能夠有效的改善堤壩的滲漏情況，充分解決堤壩在持續(xù)滲漏時出現(xiàn)的問題，對堤壩的防滲加固有明顯的改觀。

2.1.3 劈裂灌漿防滲加固技術(shù)

對于土質(zhì)的堤壩地基防滲加固時，經(jīng)常用到劈裂灌漿防滲加固技術(shù)。該項技術(shù)的好處在于，能夠充分保證堤壩具有更好的防滲效果，并且所形成的垂直連續(xù)防滲加固帷幕，對于堤壩的變形位置有一定的控制作用，該項技術(shù)的整體工藝流程簡單，在各項水利工程中已被多次應(yīng)用，解決問題的時效性更強。

2.2 堤壩防滲加固技術(shù)選擇原則

對于不同的水利施工堤壩防滲加固技術(shù)，在方法選擇上，需要滿足不同的條件，同時還要對整體的施工流程進行重新規(guī)劃。無論采取哪種防滲加固技術(shù)，都需要確保堤壩原有質(zhì)量不被破壞。比如，當(dāng)出現(xiàn)有害滲水時，需要選擇機械推填、透水后堵的方式，并且在靠近水域的位置增加防滲斜墻，利用壓實的方法，進一步對堤壩的防滲效果進行提高。如果遇到的是一些因流水沖刷而出現(xiàn)的堤壩滲漏問題，可以采取貼坡反滲的方式進行解決，同時配合使用垂直防滲墻技術(shù)，增強堤壩的防滲效果。如需要對堤壩自身的基礎(chǔ)建設(shè)面防滲加固，可以適當(dāng)采取降壓注漿或高噴注漿的方式，增強堤壩鄰水面的防滲效果。無論采取哪種的防滲加固處理技術(shù)，都需要考慮到堤壩的自身建設(shè)情況，選擇最適合的防滲加固方案，避免對堤壩原有結(jié)構(gòu)造成破壞的同時，又可以達(dá)到預(yù)期的防滲加固目的，才是最優(yōu)的技術(shù)選擇。

3 堤壩防滲加固技術(shù)的完善措施

3.1 優(yōu)化堤壩防滲體系，落實堤壩加固方案

水利工程施工階段，需要做好堤壩的防滲加固工作，首先根據(jù)不同的防滲加固體系要求，合理選擇加固方案，既要確保所采取的方案具有更高的加固效果，又要降低成本，比如采取的堤壩灌漿防滲體系時，可以選擇劈裂式灌漿法進行優(yōu)化，工作人員根據(jù)堤壩的彎曲程度進行優(yōu)化步驟的選擇，保證原有施工效率的前提下，對堤壩自身的防滲效果進行提高，降低滲漏情況的風(fēng)險。其次可以根據(jù)不同堤壩所采取的加固方案，將原有的水利工程堤壩防滲措施做進一步優(yōu)化，讓采取的優(yōu)化方案達(dá)到預(yù)期的防滲目的。按照不同堤壩出現(xiàn)的問題，進行層次分析和情況比對，找到最佳解決方案以后，對所采取的防滲加固流程進行明細(xì)，降低在處理過程中出現(xiàn)的滲漏風(fēng)險。以保證堤壩的整體建筑流程為前提，對堤壩的防滲加固技術(shù)不斷優(yōu)化，最終促使堤壩的防滲強度達(dá)到最高。

3.2 高壓噴射防滲墻的優(yōu)化

不同的水利工程施工，都會適當(dāng)?shù)牟扇「邏簢娚浞罎B墻技術(shù)，該項技術(shù)能夠針對性的解決不同位置的滲漏問題，且操作手法簡單。該項技術(shù)利用高壓噴射沖擊的方式，將已經(jīng)調(diào)制好的水泥漿，放到特定的設(shè)備中，利用噴射的方法，對防滲墻的外表面進行加固。還有?？梢岳盟苄愿叩幕炷翂M行加固，這種方法同樣可以起到與高壓噴射防滲墻相同的加固效果。施工時需要注意，由于不同水利工程的堤壩質(zhì)量要求有區(qū)別，因此在對各種防滲技術(shù)進行使用時，要盡量避免對預(yù)期的施工流程造成影響。施工時還要注意，應(yīng)提前做好相應(yīng)位置的鉆孔工作，讓所噴射的水泥漿或混凝土泥漿有更好的滲透效果，確保最終的防滲墻更加穩(wěn)固。加固以后還要注意，對采取的加固方法進行效果驗證，如果采取的方法不當(dāng)應(yīng)立即整改。

3.3 清除滑坡，治理崩岸

堤壩在經(jīng)過長時間的流水沖刷以后，或者因流水的外部壓力而滲水，最終導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象，此時，需要解決的問題是，第一，做好堤壩的排水和防滲工作，對于已經(jīng)出現(xiàn)的滲漏位置進行正確的防滲技術(shù)選擇，同時利用前截后導(dǎo)的方法，緩解堤壩滑坡所造成的風(fēng)險。具體的操作是，清理因滑坡而出現(xiàn)的碎石等雜物，然后對缺口位置進行計算，找尋恰當(dāng)?shù)奶疃路椒?，利用計算獲得的數(shù)據(jù)，恰當(dāng)選擇阻滑體重量。出現(xiàn)崩岸的主要原因為，堤壩承受較大的外部重力壓迫以后，整體的土石產(chǎn)生崩塌或崩落，進而出現(xiàn)滑坡情況。根據(jù)不同的情況分析得知，出現(xiàn)的崩岸一般為階梯狀崩塌、弧形坐崩、條形倒崩等幾種形式。截止目前，崩岸的處理方法通常是拋石護坡，這種方法需要注意，使用前應(yīng)在堤基與拋石之間鋪設(shè)一層土工織物反濾層。在某些情況下還可以利用木樁、沉排、丁壩、鋼板樁等方法進行崩岸治理。

4 工程概況

伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進步，為滿足工程建設(shè)需求，越來越多新技術(shù)、新工藝被廣泛用于土石壩防滲施工。某水庫運行多年，經(jīng)檢驗可知，壩體、壩基等部位存在不同程度的滲漏問題，為保證堤壩安全，必須根據(jù)工程實際情況，采取科學(xué)、合理的防滲方案進行加固施工。

本水庫控制流域面積為7.35k㎡，3.39km為主河道長度，河道加權(quán)平均比降53.4%。280m為正常蓄水位，105萬m3為總庫容，2340畝為設(shè)計灌溉面積，但實際灌溉面積遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計要求，僅為1840畝，因此，可將本水庫工程看做是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等的綜合型水庫。水庫大壩為均質(zhì)土壩，104m為壩頂長度，284.27～285.10m為壩頂高程，6～7m為壩頂寬度范圍，8m為最大寬度，28.88m為最大壩高。自水庫建成運行之后，于建成第二年開始蓄水，后做擴建及加固處理，但此次檢驗發(fā)現(xiàn)，在壩體、壩基等部位存在滲漏水現(xiàn)象。壩體為粘土均質(zhì)壩，壩體填土為中等透水性，下游壩腳具有較為嚴(yán)重的滲漏問題，將嚴(yán)重影響壩體穩(wěn)定性，甚至產(chǎn)生更大的危害?；诖?，決定對大壩進行防滲加固處理。

5 防滲設(shè)計方案選擇

因大壩滲漏問題嚴(yán)重，應(yīng)做好防滲處理工作。根據(jù)大壩所在地形地貌及當(dāng)?shù)鼐唧w情況，可知所在地區(qū)粘土料不足，土料場與壩址之間距離較遠(yuǎn)，若采用粘土斜墻處理，將會大大增加施工成本，且防滲效果不佳。為此，決定采用兩種不同的垂直防滲墻方案進行加固處理，具體如下：

方案一、高壓噴射灌漿防滲方案。

方案二、薄壁抓斗造砼心墻防滲方案。

按照工程實際情況，上述兩種方案較為便捷，更容易控制施工進度，能夠有效提升施工質(zhì)量。兩個方案所選設(shè)備不同，在地形地質(zhì)適應(yīng)性，施工難易程度等方面均存在不同差距。

第一，地形地質(zhì)情況。方案一順著壩軸線通過鉆孔的方式進行處理，墻體和周圍地形、壩基之間布設(shè)較為合理。方案二薄壁抓斗造砼心墻防滲墻順著壩軸線設(shè)置，按照此次地質(zhì)勘查結(jié)果可知，針對不透水巖層頂板線壩基埋藏不深，采取上述2個方案均與壩址地形地質(zhì)適應(yīng)。

第二，施工條件及難易程度。方案一設(shè)備操作簡單，技術(shù)成熟，便于控制質(zhì)量，且具有較低施工成本。但此方案對水泥灌漿具有較高要求，若遇大雨雪天氣，需保護好水泥，施工時間有限，具有良好防滲效果。方案二施工速度快，便于施工質(zhì)量控制，天氣對施工影響小。但相比方案一其施工設(shè)備較為復(fù)雜。

第三，加固后工程安全度。上述兩個方案，由滲流角度分析，能夠?qū)Υ髩未嬖诘臐B漏問題進行有效處理。但因方案一設(shè)備簡單，更易控制施工質(zhì)量。

第四，工程投資評價。通過工程投資分析，方案一投資金額為79.8萬元左右，而方案二投資金額為94.3萬元左右，由此可見，方案一更具經(jīng)濟性。

綜上所述，本大壩防滲處理可采用方案（1），即高壓噴射灌漿防滲方案。

6 高壓噴射灌漿生產(chǎn)性試驗分析

施工前，需選擇典型地層做現(xiàn)場試驗分析，從而確定各項施工參數(shù)，便于指導(dǎo)后期大面積施工。根據(jù)工程建設(shè)所需，可采用雙重管法進行高噴灌漿施工，施工參數(shù)如表1所示。

此外，本試驗灌漿時間設(shè)100min，7250kg為水泥消耗量。50cm為高噴單樁半徑，60cm為高噴雙樁搭接墻體有效厚度，通過現(xiàn)場勘查可知，成樁外觀良好，具有均勻性，70%為置換率。壓水試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

7 高壓噴射灌漿防滲加固施工技術(shù)要點

7.1 施工工藝

（1）材料。本工程采用水泥漿作為高壓旋噴灌漿漿液，以42.5普通硅酸鹽水泥為主，若水泥出現(xiàn)結(jié)塊、受潮等現(xiàn)象，則不得用于施工。要求在1.5：1～0.6：1之間控制高壓旋噴灌漿漿液水灰比，每立方厘米密度控制在1.4～1.7g之間。

（2）鉆孔。采用Φ110～150mm為高壓旋噴灌漿孔徑，孔位誤差控制在5cm以內(nèi)。施工時，采用預(yù)防孔斜措施，平穩(wěn)放置鉆機，合理選擇鉆具。孔深誤差需控制在1%以內(nèi)。鉆進施工中，如泥漿漏失嚴(yán)重，需及時采取措施處理，如將砂等摻入泥漿，或增加泥漿濃度等，當(dāng)孔口正常反漿之后，采用再次進行鉆進施工。

（3）灌漿。在完成鉆孔施工之后即可進行高壓旋噴灌漿處理，按照從下到上的順序進行高壓旋噴灌漿施工，在施工過程中，需將噴射管在灌漿過程中卸除，搭接段可進行復(fù)噴，在0.2m以上控制復(fù)噴長度。在施工過程中，如有壓力急增或降等問題，需及時找出原因，并進行處理。

7.2 灌漿質(zhì)量檢測分析

（1）圍井壓水試驗分析

目前，已完成大壩高噴灌漿防滲墻施工，為保證其質(zhì)量，了解施工效果，決定通過圍井鉆孔注水試驗進行高噴防滲墻施工，試驗結(jié)果如表3所示。

由此可見，相比設(shè)計指標(biāo)1x10-6cm/s，圍井壓水試驗滲透系數(shù)值為1.755x10-7cm/s，滿足設(shè)計要求。

（2）高噴墻抗壓強度試驗分析

為確保高噴墻抗壓強度滿足設(shè)計要求，本文選擇3個試件進行分析，試件1，103mm高，Φ87.2mm，破壞荷載為35kN，抗壓強度為6.3MPa;試件2，102mm高，Φ88.2mm，破壞荷載為22KN，抗壓強度3.8KN;試件3，101mm高，Φ88.7mm，破壞荷載為36KN，抗壓強度6.1MPa，抗壓強度代表值為5.4MPa。相比設(shè)計指標(biāo)3.0MPa，高噴墻芯樣抗壓強度代表值為5.4MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可滿足施工要求。

結(jié)束語

綜上所述，伴隨社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，水利工程作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程建設(shè)的價值意義，關(guān)系到社會穩(wěn)定與人民生命安全。滲漏問題一直以來都是水利大壩工程常見病害之一，如何做好防滲加固施工顯得尤為重要。高噴灌漿防滲施工的應(yīng)用，可有效增強堤壩抗?jié)B能力，保證工程質(zhì)量。為此，應(yīng)嚴(yán)格按照工程建設(shè)實際情況，根據(jù)滲漏原因，采取科學(xué)、有效的措施進行防治，進一步提高防滲技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，更好地提升工程防滲效果，推進我國水利工程事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。

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