水利堤防工程防渗施工技术

肖利彪

摘要：堤防是沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分蓄洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物,是世界上最早广为采用的一种重要的防洪工程。文章就水利工程中堤防防渗施工技术进行深入的探讨,具有一定的参考价值。

关键词：水利工程；堤防防渗；施工技术

堤防通常是指沿河、湖、海岸、行洪区、围垦区等区域的边缘部位以人工修筑方式形成的挡水建筑物，这也是当前世界各个地区应用最广泛的一类防洪建筑工程。修筑堤防的一个重要目标是为了抵御洪水泛滥造成的危害，有效保障沿岸居民的个人生命与财产安全，确保各项工农业生产都能顺利进行。通过河堤将洪水约束在限定的行洪道中时，可以增加相同流量下的水深，提高流速，促进排沙。同时还可以利用筑堤来围垦造田，帮助农业增产，也可以发挥抵挡风浪的作用。本文主要探讨了堤防建设工程中的防渗施工技术，为提高水利堤防工程建设质量提供一定的参考价值。

1水利堤防出险的类型

堤防出险的形式较多，主要有渗透破坏、开裂、滑坡以及没治等，最常见的是渗透破坏。当堤防发生渗透破坏问题时，将会表现出集中渗漏、流土、管涌、接触流土等现象。可以将堤防渗透破坏的险情分成如下三种类型：第一种是由堤身引起的险情，这通常是因为堤身的组成结构存在不均匀的问题或者填筑材料的密实度不一致所导致的，比如，一些堤段采用砂壤土、粉细砂作为填筑材料时形成了裂纹与孔洞结构等，产生脱坡、散浸、跌窝等现象；第二种是由堤身与堤基的接触带所引起的险情，因为筑堤时没有进行清基，堤身与堤基之间的接触带存在众多混杂的物料；第三种是由堤基引起的险情，这是因为堤基中的砂壤土层和砂层具备较高的透水性能所导致的结果。

2水利堤防的防渗施工方案

(1)对堤身进行防渗处理时可以选择锥探灌浆、截渗墙以及劈裂灌浆作为防渗体。同时也可以适当增加堤身的厚度或者通过翻挖方式来对堤身实施填筑处理。

(2)在建设堤防截渗墙时,应尽量选择薄墙与廉价材料来尽量减少工程建设的整体造价。现阶段通常是以深沉法、开槽法、挤压法来造墙满足上述要求，并且深沉法可以达到最低的造价，对于深度在20m以内的墙体具备较高的竞争力。高喷法需要投入很高的造墙成本，不过该方法能够有效适应许多狭窄以及具有众多障碍物的施工区域。

当遇到含有较高的砂卵砾石比例地层时，应选择冲击钻与其它开槽方法相配合的方式进行施工，但这也会同时提高造墙成本。通过分析堤防工程特征，对此类工段也可以通过盖重、反滤、排水减压等方式来达到防渗的效果。

3水利堤防的防渗施工技术

我国对堤坝的防渗加固起步较晚，直到上世纪70年代才开始出现相关防渗技术，并且基本都是选择单独的方式进行处理，包括传统粘土铺盖、灌浆等模式。进入70年代末,特别是从改革开放之后，许多学者对这方面进行了大量科学试验与工程实践研究，促进了防渗加固技术的快速发展，这方面的施工设备、方法也因此获得了明显改进，施工效率也得到了较大提升，我国在防渗墙方面的施工技术也因此达到了国际先进水平。目前，使用比较广泛以及工艺较成熟的截渗技术包括：高压喷射防渗墙、自凝灰浆防渗墙、水泥土搅拌桩防渗墙等，对上述各项防渗墙工艺进行深入研究可以为当前水利工程的建设提供重要参考价值。

3.1混凝土防渗墙

从上世纪60年代开始，混凝土防渗墙作为一种垂直防渗工艺获得了广泛应用，现在已经成为粒状地层的一项关键防渗措施。可以将其用于永久性地基的防渗,也可以对发生漏水以及出现险情的堤坝实施防渗，同时还可以对基坑与围堰进行防渗。该方法的一个重要优势是可以对墙厚进行精确调控,使墙段间形成结合的紧密状态，从而达到可靠的安全性。

经过多年的发展，防渗墙施工技术也获得快速发展，并由此产生了许多造孔与造墙的新型工艺方法。其中，墙体材料包括普通混凝土、钢筋混凝土、固化灰浆与自凝灰浆等。造孔器械也具有多种类型，包括循环冲击钻机、链斗挖槽机、抓斗机、射水成槽机、振动板桩、锯槽机、振动沉膜等。现阶段,浅薄型防渗墙的深度通常是在10~20m范围内,最深不超过30m,墙体厚度介于10~25cm，最后不超过30cm。上述各类防渗墙可以被用在水头较小以及坝基厚度不超过30cm的土石坝中,通常被用于江河等区域的堤防防渗项目中。深度与厚度都较大的防渗墙通常被用于墙深大于30m以及需要承受20m以上水头的大坝或者地段较为险要的堤防建设项目中。厚度通常都为60~80cm之间，最大可以达到130cm。同时，为了确保底部墙段能够实现有效连接,深度越大的墙对应的厚度也更大。墙体材料基本都是选择普通混凝土或者塑性混凝土,具体类型可以结合地层条件以及实际防渗需求来分析。通常而言，透水性越高、水头越大时，要求墙体达到更高的防渗性能与更大的刚性。

3.2高压喷射防渗墙

高压喷射防渗墙是借助于高压射流冲击扰动坝基覆盖层,同时灌入水泥浆,使浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成防渗墙。近年来,山东省水利科学研究院王明森等科技人员,在多年高喷实践的基础上,进行了大粒径地层高压喷射灌浆构筑防渗墙技术的研究,形成以高压射浆、高喷浆液的合理选用为特色的大粒径地层高喷施工技术,在多项工程中进行推广应用,效果良好。王明森在《大粒径地层高压喷射灌浆

筑防渗墙技术研究》中认为:大粒径地层采用高喷灌浆进行防渗加固施工,为达到经济、高速、优质完成任务,必须采取综合性的技术措施。利用潜孔锤套管跟进造孔是解决大粒径地层成孔的较为理想的技术。

3.3自凝灰浆防渗墙

随着塑性混凝土墙的不断应用发展开始形成自凝灰浆防渗墙技术。该防渗墙是利用水泥、膨润土以及加入一定量的缓凝剂来制备得到“自凝灰浆”，可以将其作为凝固前的造孔固壁泥浆，也可以待其完工后再实施自行凝固来达到防渗补强效果。

3.4帷幕灌浆

帷幕灌浆是以钻孔压入方式将符合规定配合比的胶凝浆液注入到岩层的裂隙内,待其胶结硬化之后便可以起到提升岩基强度的效果，有效改善岩基抗渗性能。目前，国内通常选择孔口封闭灌浆方法，之后从国外引入了GIN灌浆法等更加高效的灌浆法,对我国的灌浆技术发展起到了明显的促进作用。在对岩体的裂隙部位进行灌浆时,尺寸较大的裂隙往往需要注入更大量的浆料并且所需的注入压力也更小,而尺寸较细小的裂隙能够注入的砂浆量较小并且需要更大的压力。对于不同的灌浆阶段，只需要将GIN控制在一个固定的数值，便能够自主限制宽大裂隙的注入量,同时增大可灌性较差的致密区域的灌浆压力。采用GIN灌浆方法时可以对岩体的实际地质状况进行自主分析,确保沿帷幕体达到合理的总注入浆量。GIN法被广泛应用到了许多欧美国家的建设工程中并获得了良好的处理效果。

图1帷幕灌浆施工

总结

当前,各种新的截渗工法不断出现,正朝着深度更大、效率更高、适应性更广的方向发展。今后,在高效工法以及不同工法的组合应用等方面仍有广阔的发展前景。水利工程复杂的地质条件、多样化的筑坝材料以及多种运用工况,决定了在渗流方面的不同特点,应针对不同工程的地质条件、坝体质量、设计水头等,从安全、经济、工效、可行性等方面进行全面分析,确定适宜的防渗加固方案,并通过试验确定有关施工参数,切不可一味地照搬其它工程。