堤壩的防滲加固技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

摘 要：在水利工程的整體施工中，對(duì)于堤壩的建設(shè)一直以來(lái)都是重中之重，加固工作以及防滲工作是堤壩建設(shè)中的一項(xiàng)核心內(nèi)容，同時(shí)也是整個(gè)水利工程中的主要環(huán)節(jié)。文章通過將各種有關(guān)堤壩工程中可能出現(xiàn)的險(xiǎn)種類型和具體的施工措施進(jìn)行了總結(jié)和分析，主要針對(duì)有關(guān)堤壩的防滲工作和加固技術(shù)進(jìn)行了全面的探討。

關(guān)鍵詞：防滲加固；堤壩；水利工程

1 堤壩工程

1.1 主要的出險(xiǎn)種類

主要的險(xiǎn)種有滑坡、開裂、滲透以及沒治，而這些出險(xiǎn)的危害性要數(shù)滲透的破壞最大。滲透的破壞性主要表現(xiàn)在管涌、滲漏以及流土和接觸沖刷、流土上。而滲透破壞的主要出險(xiǎn)情況有三種：第一，由于堤身的組成物均勻度以及填筑密度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求而產(chǎn)生的堤身險(xiǎn)情，諸如堤身部分會(huì)出現(xiàn)壤土沙化或者是出現(xiàn)孔洞或者是裂縫等等，由于堤身的壤土組成是沙壤土或者是粉細(xì)砂，因此就很容易出現(xiàn)散浸漏洞以及脫皮和跌窩的情況。第二，堤基同堤身的接觸帶。這個(gè)部位出現(xiàn)險(xiǎn)情主要原因就處在筑堤的過程，在堤壩的建筑過程中，需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行清理，這也是由于這一部位的物質(zhì)混雜造成的。第三，由于地基中的砂層以及沙壤土良好的透水性所造成的險(xiǎn)情。

1.2 防滲方案

目前使用較為廣泛的防滲處理是錐探灌漿、截滲墻以及劈裂灌漿的方式，首先對(duì)堤身進(jìn)行處理。若是必要還需要對(duì)堤身進(jìn)行加厚或者是翻挖重新對(duì)堤身進(jìn)行填筑。第二，工程的造價(jià)評(píng)估。對(duì)于水利工程的堤壩進(jìn)行防滲處理除了要考慮效果之外還需要對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行有效的控制，防滲的截滲墻有效降低造價(jià)的關(guān)鍵就是廉價(jià)材料以及薄墻的使用。目前深沉法、開槽法以及擠壓造墻等幾種方式均可以對(duì)造價(jià)進(jìn)行控制。而這些方法中深沉法造墻的成本最低，并且墻身的深度在二十米以內(nèi)時(shí)具有著無(wú)可比擬的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。高噴法較為適宜使用在一些施工場(chǎng)地受限的地方，像是場(chǎng)地內(nèi)空間狹小以及障礙物較多，雖然有著良好的適應(yīng)性，但是造價(jià)要相對(duì)較高。第三，而在一些粒徑較大的地層中，大多含有大量的砂卵石，因此需要采用沖擊鉆以及其他開槽方式相互配合進(jìn)行，但是造墻的成本也會(huì)隨之提高。但是根據(jù)提防工程的特點(diǎn)不同，所采用的方式必然也會(huì)不同，這類型的地層的防滲處理也可以通過減壓反濾等措施進(jìn)行保護(hù)。

2 技術(shù)分析

2.1 原則以及方法

在我國(guó)若是堤壩出現(xiàn)了上述狀況，大多采用灌漿方式處理或者是防滲墻進(jìn)行滲透以及浸潤(rùn)線降低的處理，而在抗滑穩(wěn)定性的安全系數(shù)上則是通過壓重或者是防護(hù)樁的方式進(jìn)行處理。對(duì)于滑坡的處理則相對(duì)復(fù)雜，要根據(jù)滑坡問題出現(xiàn)的因素進(jìn)行分析，通過對(duì)壩體的浸潤(rùn)線進(jìn)行降低或者是對(duì)土體的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行提高兩種方式進(jìn)行。在各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，土工材料也隨著土工建設(shè)要求的提高而不斷地發(fā)展，防滲工程上開始使用一些土工膜或者是復(fù)合防滲膜進(jìn)行防滲處理，而土體的穩(wěn)定性則是可以通過加筋材料進(jìn)行提高，新型材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。若是壩基出現(xiàn)了滲漏，那么對(duì)于上游的壩基處理方式主要是通過修建鋪蓋或者是防滲墻以及通過帷幕灌漿的方式對(duì)滲漏量進(jìn)行減少，這就是對(duì)上游采取的“鋪、截、堵”的原則；對(duì)于下游的壩基則需要考慮減壓井或者是導(dǎo)滲反濾體以及排水溝等設(shè)施，從而對(duì)壓力進(jìn)行疏導(dǎo)，這就是針對(duì)下游的“減、導(dǎo)、排”的原則。

2.2 防滲方法

2.2.1 帷幕灌漿法。又稱作劈裂式的帷幕灌漿方式，主要作用是對(duì)堤身滲漏問題進(jìn)行有效的阻止，加固堤身。主要使用輕便的淺孔鉆機(jī)或者是普通的簡(jiǎn)單鉆具，采用直線布孔或者是梅花布孔的方式，沿著堤壩的軸線處在堤壩的外肩1.5m處進(jìn)行鉆孔，孔距保持在3m，根據(jù)堤壩的取值情況不同做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，孔深則是根據(jù)堤身的情況，一般最適宜的是鉆透堤身填土或者是鉆入基礎(chǔ)1至2m。灌漿的順序要注意少灌多復(fù)并且是由上到下；循序漸進(jìn)的由灌入稀泥漿過渡到稠泥漿；保證壓力是從大到小，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活的變化掌握。這樣對(duì)于灌漿中經(jīng)常出現(xiàn)的冒漿以及滑坡和串漿、局部隆起的問題就可以較好的進(jìn)行處理，使得泥漿可以按照預(yù)定的攝像沿著堤壩的軸向形成帷幕，從而對(duì)堤身的質(zhì)量以及堅(jiān)固程度和防滲性能進(jìn)行有效的提高。

2.2.2 低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U(xiǎn)堵塞管涌，它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況分別采用30型鉆機(jī)或50型鉆機(jī)鉆孔，然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì)，再以小于49kPa的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌?jī)?nèi)阻力，減慢管涌?jī)?nèi)水流速度，防止水泥漿隨水流出；加入速凝劑，水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。

2.2.3 堤基的基礎(chǔ)灌漿一般都使用高壓填充的方式進(jìn)行加固灌漿，亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。這種灌漿法主要用于治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時(shí)，灌漿用30型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿，形成包圍圈，然后進(jìn)行填充，則填滿為止。

2.2.4 漿砌石重力壩的防滲加固措施較為適用灌漿加固法，此種方法形成的防滲體對(duì)于壩體的漏洞以及縫隙都有著補(bǔ)強(qiáng)加固和防滲的性能提高作用。通過在壩的上游面進(jìn)行固結(jié)灌漿，進(jìn)一步加工壩體的承載力進(jìn)行提高，完善壩體性能。并且在壩面重新進(jìn)行剔勾縫，后用高標(biāo)號(hào)的預(yù)縮水泥進(jìn)一步勾縫，通過干性水泥砂漿或者是防水材料進(jìn)行一定的配比，以提高壩體的穩(wěn)定性和抗性。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。

2.3 混凝土防滲墻技術(shù)

2.3.1 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。

2.3.2 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。

2.3.3 垂直鋪塑。鏈斗式的挖槽機(jī)在堤壩的加固作業(yè)中時(shí)常用到，垂直鋪塑作業(yè)通過這種設(shè)備進(jìn)行挖掘，使得槽孔排布連續(xù)，并在壩體護(hù)壁上使用泥漿進(jìn)行加固，待成槽之后使用防滲薄膜進(jìn)行鋪設(shè)，將粘土回填。這種方式適用砂壤土層的壩體結(jié)構(gòu)。

2.3.4 水泥土攪拌樁防滲墻。運(yùn)用深層攪拌樁機(jī)把水泥漿噴入土體并攪拌，使水泥與土體混合，經(jīng)水泥的水解、水化和離子交換等一系列反應(yīng)，硬結(jié)成墻適用于細(xì)粒料的土砂層及含少量礫石的砂礫石層。

2.3.5 帷幕灌漿。帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動(dòng)性和膠凝性漿液，通過鉆孔壓入巖層的裂隙中，經(jīng)膠結(jié)硬化后提高巖基強(qiáng)度，改善巖基整體性和抗?jié)B性。我國(guó)常采用的孔口封閉灌漿法，隨著二灘、小浪底工程建設(shè)，國(guó)際上的一些高效率施工方法。中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局夏可風(fēng)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程中，都控制GIN為一常數(shù)，就可以自動(dòng)地對(duì)開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。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)有許多水利堤壩需要進(jìn)行防滲處理，堤壩防滲加固尤為重要。因此，提高水利工程堤壩防滲加固技術(shù)，對(duì)我國(guó)水利工程意義重大。