水利工程中堤壩防滲施工技術

摘要：造成堤壩滲漏的原因有很多種，如何找出堤壩滲漏的真實原因，選擇合適的防滲施工技術一直是施工單位急待解決的重要問題，施工單位必須根據相應的地理環境和不同的壩體機構選擇合適的施工技術進行防滲處理。本文首先闡述了我國的堤壩現狀，然后論述了現有堤壩防滲技術的原理、優缺點和適用性。

關鍵詞：堤壩防滲 灌漿施工 灌漿設計

我國現有的水利工程中大部分都已經修建了很多年，其中有很大一部分年久失修，存在著很大的安全隱患。諸多安全隱患中又以滲漏為主要問題，對這些大壩進行防滲施工已經迫在眉睫。根據大壩所處的具體環境不同，大壩自身特點的不同，所采用的防滲技術又不一樣。在各種防滲技術當中，劈裂灌漿施工技術運用最為廣泛，在大壩防滲漏處理和工程加固處理中具有明顯的技術優勢與經濟效益。

1 我國堤壩目前現狀

我國水資源豐富，水庫數量全世界排第一，其中大、中、小水庫加起來有9萬余座之多，水岸堤防共計27萬余千米，這些水利工程在經濟建設和抗洪抗旱方面起到了非常大的作用。隨著時間的流逝，很多水壩年久失修，存在著一定的安全隱患，既不能為經濟建設做出應有的貢獻，也無法保證廣大人民的生命財產安全，偶爾還有決堤潰壩事故的發生，因此，大壩安全備受關注。對已發生的大壩事故進行分析，事故發生原因大致可以歸結為以下幾類：滲漏管破損導致滲漏約占31.7％，壩體裂縫導致滲漏約占25.3％，運行年份長且年久失修導致事故發生的約占14.2％，由于大壩護坡坍塌導致事故發生的約占6.5％，其他原因導致事故發生約占11.4％。從以上分析中我們可以得出的結論是，我們需要對問題大壩進行加固防滲或工程修改。這就需要研究一種工藝簡單，造價低廉，效率高的防滲技術來處理這些問題大壩。在現有的各種防滲技術當中，劈裂灌漿防滲加固技術運用最為廣泛，比較符合現實的需要，具有多、快、好、省的特點，是最適用且效率最高的技術之一。

2 劈裂灌漿與解決同類問題其它技術的優勢

2.1 劈裂灌漿技術的施工工藝

劈裂灌漿技術方案最主要的特點是造價低、施工快。劈裂灌漿的主要施工工藝是：施工過程中沿壩軸線布孔，由于壩體小主應力大體上沿壩軸線分布，施工過程中利用灌漿壓力沿壩軸線將壩體劈裂，然后灌入泥漿構造漿體防滲帷幕，在構造帷幕的同時還消除了壩體中原本存在的裂縫和洞穴等壩體隱患，也就是說在防滲的同時還達到了加固的目的，這種施工工藝即簡便易行又經濟合理。

灌漿材料采取就近原則，這樣就可以有效降低工程成本，同時還減少了對壩體周圍環境的污染問題。劈裂灌漿技術另一個優點就是在構造新施工技術的同時不需要釋放原有的壩體應力，這一優點使得劈裂灌漿技術有很廣的適用范圍。這一特點是劈裂灌漿技術與其他技術的區別所在，其它防滲技術大多數采用的是制作新的防滲體這一方法，而不是對原有的壩體進行恢復，這種做法首先造成一種浪費，然后新做的防滲體的斷面無法與原有的防滲體進行調節，防滲效果不佳。綜上所述，在對各種防滲技術進行對比以后可以發現，劈裂灌漿技術無論是在施工工藝、工程造價還是在防滲效果方面都要優于其它方法，值得大力推廣。

2.2 我國劈裂灌漿技術的發展

在我國，目前劈裂灌漿技術的主要作用對象為低壩，80年代通過大量的實踐證明了壓力劈裂壩體灌漿的可行性，同時在實踐過程中劈裂灌漿工藝合理、機理明確、灌漿質量好、施工速度快，經濟效益好等優點被逐步證明。劈裂灌漿被大力推廣并得到進一步的研究，取得了豐富的研究成果。劈裂灌漿技術發展到現在已經相當的成熟，該技術現在主要的作用對象為均質壩和心墻壩，而且對壩體質量交叉，壩體存在裂縫或空隙、下游坡漏水，甚至存在滲透變形的壩體也同樣適用。單劈裂灌漿并不是適用于所有的情況，以下幾種情況就不適用：一是粗砂及卵礫石壩基，二是壩體存在滑坡裂縫，三是斜墻壩和面板堆石壩。這些壩體都不適用于劈裂灌漿技術。

3 灌漿設計

本文這一部分以水庫圍壩為例詳細介紹灌漿設計，對于水庫圍壩而言，解決壩體與壩基接觸面的滲漏是灌漿防滲加固的重點，主要目的是防止壩體和壩基的滲透破壞。灌漿的同時還對圍壩壩體進行了加固，相當于間接增加了水庫的蓄水能力。

3.1 灌漿孔布置

根據圍壩的實際情況，布設兩排孔平行壩于軸線。主排孔與前壩肩相距2米，鉆孔深度8米，深入壩基的深度為3米，這種結構的主要目的是為了滿足壩體和壩基的防滲要求，構造漿體防滲帷幕。主排孔與副排孔相距3米，鉆孔深4米，這樣就能使得壩體產生濕陷固結，達到改善和調整壩休內部應力狀態的目的。主排孔和副排孔間距均設計為4米，然后在施工過程中將主排孔最終孔距加密到2米。

3.2 裝液材料和灌裝質量

保證灌漿質量最重要條件就是必須選用合適的漿液。對漿液的一般要求主要有：穩定性高、可灌性好、析水固結快，最終形成的漿體具有防滲性能強的特點。在很多工程施工中，結合壩體特點為便于就地取材會將灌漿土料選擇為粉質壤土。對灌漿的質量要求主要把握好以下幾個方面：①主排孔形成豎直連續的漿體防滲帷幕；②有效防滲帷幕厚度15cm以上；③漿體的干容重1.609/cm3；④漿體的滲透系數1×10-6cm/s。劈裂灌漿的過程是先壓密后劈裂，土體和漿液的作用過程可分為三個步驟：第一:初始鼓泡壓密，第二：劈裂流動，最后是被動土壓力階段。

4 灌漿施工

在灌漿的時候所采用的原則是先兩邊后中間的原則，內外坡的兩排孔最先灌漿，這兩排孔完工三到五天后，水分會逐漸滲透，應力會得到調整，此時再進行中間一排孔的成孔和灌漿。

第一、隨著成孔和灌漿的逐步增加，在灌漿過程中應采用間隔成孔和灌漿的方法，如果采用一次性成孔有可能產生穿孔現象。

第二、灌漿施工過程中，采用鉆孔一次鉆孔到位、自下而上分段、孔內純壓式拔管灌漿工藝，孔內灌漿分段的長度一般為二到三厘米，一個孔分為兩段灌漿，先對孔的下段(孔深二到三米)進行純壓式灌漿，待達到灌漿結束標準后，再拔管對上段進行純壓式灌漿。

第三、灌漿材料：灌漿材料是指為了達到防止滲漏增加承載能力、及提高構筑物整體性能等效果，在高壓作用下注入巖石、地層或構筑物的孔洞、縫隙里的流體材料。在施工中一般采用黏土和水泥的混合材料進行灌漿，黏土和水泥的配比為9:1；這樣配比的灌漿既有粘土漿的漿液穩定性好的優點，也有水泥漿的結石強度高的優點，這里一定要注意比例問題，水泥的比例并不是越高越好，為了達到工程實際效果黏土和水泥的比例必須要嚴格控制，灌漿材料以就近原則為宜，土料以粉質黏土或重粉質壤土為最佳，根據相關規范要求做相關試驗檢測土料場土樣作， 檢測土料的有機質含量、顆粒組成、容質量、堿性物質含量、塑性指數、液限等是否滿足施工的具體要求。

堤壩劈裂灌漿施工專業性強、施工要求高。單憑一個好的灌漿設計是無法達到好的灌漿質量的，還需要高質量高經驗的施工隊伍的施工配合。施工隊伍必須具有對灌漿施工過程進行全面監測的能力和手段，在整個灌漿的過程中，對灌漿工程進行全面監測，發現異常及時向建設和設計單位反映情況，并能及時地采取正確的處理措施，使隱患消滅在萌芽之中。

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