海堤加高加固施工技術(shù)研究

吳少鋒

（東莞市洪梅鎮(zhèn)水務(wù)工程運(yùn)營中心，廣東 東莞 523000）

堤壩是水利工程建設(shè)中決定工程建設(shè)質(zhì)量與運(yùn)行效果的重要組成部分[1]，堤壩護(hù)岸的安全管理是影響水利工程實(shí)際應(yīng)用效果的重要因素[2]。由于受長時(shí)間水流沖擊的影響，堤壩容易出現(xiàn)滲漏問題，導(dǎo)致水利工程的運(yùn)行存在一定的安全隱患[3]。若不進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)與加固，將會影響堤壩整體的使用壽命，造成水量損失，影響水庫蓄水，還會導(dǎo)致大壩變形或破壞[4]。堤壩出現(xiàn)滲漏的原因主要是由于壩體巖土中的顆粒結(jié)構(gòu)與土壤黏性在水源長期的沖擊作用下遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致堤壩的穩(wěn)定性下降[5]。因此，水利行業(yè)相關(guān)部門針對該問題提出了相應(yīng)的治理措施[6]。通過實(shí)施合理有效的加固處理技術(shù)，可以有效提高堤壩抗?jié)B能力，保障其在動態(tài)發(fā)展的水源環(huán)境下保持相對穩(wěn)態(tài)[7]。因此，結(jié)合堤壩的實(shí)際情況實(shí)施合理的加高加固施工技術(shù)是保障其安全性的重要基礎(chǔ)。

因此，本文以海堤為研究對象，針對水利工程項(xiàng)目海堤加高加固施工技術(shù)展開研究，希望可以為相關(guān)堤壩的維護(hù)管理工作提供借鑒，助力水利工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 海堤加高加固施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 海堤加高加固施工參數(shù)設(shè)計(jì)

對水利工程堤壩進(jìn)行加高加固處理的主要目的，就是為了提高堤壩的防滲能力[8]。因此，填筑施工就成為水利工程海堤加高加固施工中的重點(diǎn)。

本文設(shè)計(jì)海堤加高加固施工技術(shù)主要是以混凝土防滲墻為基礎(chǔ)進(jìn)行的，在具體的施工過程中，將原有堤壩的壩頂作為放線的基礎(chǔ)平面，結(jié)合堤壩所在水域環(huán)境的水位信息，設(shè)置混凝土防滲墻的高度。其計(jì)算公式為：

式中：h為混凝土防滲墻高度（m）；H為海堤所在水域的最高水位（m）；h0為原始海堤的高度（m）；e為海堤所在水域的最大浪高（m）。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)上述混凝土防滲墻測量放線的結(jié)構(gòu)，在對應(yīng)位置上安裝模板立架結(jié)構(gòu)。但由于原始堤壩已經(jīng)出現(xiàn)滲漏的可能，直接在其表面進(jìn)行安裝施工可能會導(dǎo)致后續(xù)的工程穩(wěn)定性難以得到保障。因此，本文在搭建混凝土型截水墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)過程中，采用鋸槽成墻施工方法進(jìn)行施工。具體而言，就是利用鋸槽機(jī)刀桿切割原堤壩表層結(jié)構(gòu)，具體的切割深度也要結(jié)合混凝土防滲墻測量放線結(jié)果進(jìn)行，其計(jì)算公式為：

式中：l為對原堤壩表層的切割深度（m）；λ為混凝土防滲墻單位質(zhì)量的體積（m3）；a為混凝土防滲墻的寬度（m），也就是加厚厚度；b為混凝土防滲墻的長度（m），該參數(shù)值與原堤壩長度一致；k為水流對原堤壩土顆粒表面的摩擦力作用系數(shù)；ε為作為水域流程下堤壩單位長度水流的能量損失參量（m）；h為混凝土防滲墻高度（m）。

至此完成對海堤加高加固施工參數(shù)的設(shè)計(jì)，這為后續(xù)的施工提供可靠基礎(chǔ)。

1.2 海堤加高加固施工具體方法

一般的堤壩防滲加固工程中，在對混凝土防滲面進(jìn)行施工時(shí)，通常直接利用高壓水槍噴漿灌入的方式，雖然能夠快速地完成混凝土的防滲處理，但是由于沖擊力的關(guān)系會導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生殘留物，不僅會對施工區(qū)域的水質(zhì)環(huán)境造成影響，同時(shí)漿液中也可能會出現(xiàn)氣泡，降低灌漿的施工質(zhì)量。

針對該問題，在本文設(shè)計(jì)的防滲工程施工過程中，首先借助測量網(wǎng)測量了堤壩的地基深度，并抽取了地基的地質(zhì)芯樣，以此確定當(dāng)前階段堤壩的不透水臨界位置。在具體的取樣階段，考慮到水下環(huán)境可能會導(dǎo)致取樣結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此將導(dǎo)管與回轉(zhuǎn)鉆機(jī)相連?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)取出的地質(zhì)芯樣可以直接進(jìn)入導(dǎo)管，不直接與水文環(huán)境接觸，最大限度地確保采樣結(jié)果的可靠性。

根據(jù)采集到的不透水臨界位置信息，對混凝土防滲墻進(jìn)行施工。為了避免表面水生生物對坡面摩擦力的影響，對原堤壩坡面進(jìn)行清理和修整，以堤壩坡面表面無明顯附著物為基準(zhǔn)。完成坡面處理后，結(jié)合海堤加高加固設(shè)置的施工參數(shù)以及采集到的在不透水臨界位置信息，對坡角進(jìn)行開挖施工。對堤壩兩側(cè)的坡角進(jìn)行開挖處理時(shí)，要確保兩側(cè)的施工保持同步。否則當(dāng)開挖深度較大時(shí)，可能會影響原堤壩的穩(wěn)定性。

完成開挖后，對原堤壩坡面進(jìn)行鋪膜處理，按照鋪膜、焊膜、縫底層布鋪設(shè)、上層布鋪設(shè)的順序進(jìn)行施工。其中，鋪膜的單位密度不宜小于50 cm2，最大值不宜超過80 cm2，對應(yīng)的焊膜以鋪膜的銜接位置分布情況為基準(zhǔn)進(jìn)行，確保任意銜接點(diǎn)的連接強(qiáng)度不低于堤壩所在水域水流沖擊的最大值。為了最大限度地提高堤壩的防滲效果，對于縫底層布、上層布的鋪設(shè)需采用錯位鋪設(shè)的方式。借助不同布層之間的遮擋關(guān)系，保障堤壩在水流作用下的穩(wěn)定性。在檢查上述施工無誤后，即可以實(shí)施對堤壩防滲加固工程混凝土防滲面的回填處理。

利用高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)對堤壩壩基裂縫進(jìn)行滲透覆蓋施工。在實(shí)施具體的高壓噴射灌漿防滲施工技術(shù)時(shí)，要確保噴射角度與堤壩的坡角度數(shù)保持一致，以最大限度地降低漿液在流動過程中的阻力，降低泥漿液對壩基土層的沖擊力。以堤壩的實(shí)際防滲建筑等級為基準(zhǔn)，對灌漿材料的配合比進(jìn)行設(shè)置。若水泥漿液配合比誤差較大，就需要停止灌漿工作，重新對水泥漿液配合比進(jìn)行調(diào)整，以滿足實(shí)際的施工需求。確保灌漿材料與壩基中土層顆粒達(dá)到完全滲透融合狀態(tài)后，結(jié)束灌漿操作。

完成灌漿后，需要對堤岸表面的清潔邊線進(jìn)行相應(yīng)控制，按照海堤加高加固施工的參數(shù)設(shè)計(jì)成果，采用土堤填筑后推法實(shí)施對施工結(jié)構(gòu)邊線的平整處理。

2 實(shí)際應(yīng)用分析

本文將設(shè)計(jì)的水利工程項(xiàng)目海堤加高加固施工技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的堤壩維護(hù)施工中，通過對比施工前后堤壩的運(yùn)行情況，對設(shè)計(jì)施工技術(shù)的可靠性進(jìn)行客觀分析。

2.1 測試環(huán)境

選擇某市海堤作為測試對象，主要包括堤壩、穿堤涵閘以及上、下游的泵站。堤壩總長度為12.97 km，堤頂高程為7.00 m，對應(yīng)堤壩頂部的寬度為5.42 m、底部的寬度為12.50 m。在設(shè)計(jì)初期，為避免潮位變化帶來的沖擊作用，通過漿砌石在堤頂構(gòu)建高程為6.45 m 的防浪墻結(jié)構(gòu)。對海堤堤身的施工材料進(jìn)行分析，其主要為碾壓式均質(zhì)土堤，考慮到設(shè)計(jì)時(shí)期水位的具體情況，堤壩上下游堤坡坡比均為1∶2.50，對應(yīng)的護(hù)坡分別為漿砌石護(hù)坡和草皮護(hù)坡，堤壩可執(zhí)行的泄量上限為39.92 m3/s。在歷史運(yùn)行過程中，堤壩經(jīng)歷了2次局部加固處理。但是由于所在水域浪高逐漸增加，對堤壩的沖擊力不斷增強(qiáng)，堤壩在經(jīng)過長時(shí)間使用后，原有的加固結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足其防滲需求，出現(xiàn)了不同程度的滲漏情況。

為了避免該問題繼續(xù)發(fā)展，需要實(shí)施海堤加高加固施工，以確保堤壩的運(yùn)行安全。

2.2 施工效果分析

按照本文設(shè)計(jì)的堤壩加高加固施工技術(shù)對項(xiàng)目工程進(jìn)行施工后，為了驗(yàn)證海堤加高加固施工的有效性，竣工30 d 內(nèi)對堤壩的滲流情況進(jìn)行了監(jiān)測。監(jiān)測期間，以壩頂、壩身以及堤壩基底為監(jiān)測對象，得到的數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 堤壩滲流監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)10-9 cm/s

由表1 可知，在采取本文設(shè)計(jì)的海堤加高加固施工技術(shù)對測試項(xiàng)目進(jìn)行施工后，壩頂?shù)臐B流量穩(wěn)定在1.20×10-9cm/s 以內(nèi)，壩身的滲流量穩(wěn)定在8.00×10-9cm/s 以內(nèi)，堤壩基底的滲流量穩(wěn)定在2.30×10-9cm/s以內(nèi)。按照水利工程項(xiàng)目相關(guān)要求，三者均達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由此可以看出，本文設(shè)計(jì)的水利工程項(xiàng)目海堤加高加固施工技術(shù)可以達(dá)到切實(shí)保障堤壩安全性的目的，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

海堤作為水利工程項(xiàng)目中的重要組成部分，在區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮著不可忽視的作用。在長期的水流沖擊作用下，海堤可能會出現(xiàn)穩(wěn)定性下降的問題，嚴(yán)重的會出現(xiàn)不同程度的滲漏情況。因此，本文針對水利工程項(xiàng)目海堤加高加固施工技術(shù)展開研究，從實(shí)際角度出發(fā)，對具體的施工方法進(jìn)行細(xì)化研究，確保了堤壩滲流符合水利工程應(yīng)用需求。通過本文的研究，以期為相關(guān)堤壩的加高加固工程施工和安全管理提供幫助。