水利工程堤壩防滲加固技術(shù)探討

胡歡

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的變遷，我國(guó)的水利樞紐工程也獲得了飛速的發(fā)展。然而，目前很多水利樞紐工程建設(shè)的年代比較久遠(yuǎn)，在多年的風(fēng)霜雨雪的侵蝕下，存在著不同程度的安全隱患，不僅影響了水利工程的使用效率，還威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在水利工程中，進(jìn)行堤壩的防滲加固勢(shì)在必行。文章對(duì)堤壩工程出險(xiǎn)種類及施工方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)堤壩防滲加固技術(shù)進(jìn)行了深入的探討。

關(guān)鍵詞：水利工程；堤壩；防滲加固

1 堤壩工程出險(xiǎn)種類及施工方案

1.1 水利工程堤防出險(xiǎn)的主要種類

堤防出險(xiǎn)通常以滲透破壞為主，還有滑坡、開裂和沒(méi)治等形式。堤防滲透破壞險(xiǎn)情可分為堤身產(chǎn)生的險(xiǎn)情、堤身和堤基接觸帶產(chǎn)生的險(xiǎn)情、堤基產(chǎn)生的險(xiǎn)情。堤身產(chǎn)生的險(xiǎn)情主要表現(xiàn)為散浸、脫坡、漏洞、跌窩，其產(chǎn)生的原因是堤身組成物質(zhì)的不均勻，以及堤身的填筑密實(shí)度不夠均勻。在一些堤段，堤身壤土存在粉細(xì)砂、砂壤土，或者堤身內(nèi)部有空洞、裂縫等。在筑堤時(shí)，需要進(jìn)行清基處理，如果沒(méi)有進(jìn)行清理或者清理得不徹底，就會(huì)引發(fā)堤身和堤基接觸帶產(chǎn)生險(xiǎn)情。堤基的險(xiǎn)情，則通常是由于堤基存在砂層、砂壤土層，其透水性較強(qiáng)而引發(fā)的險(xiǎn)情。

1.2 水利工程中堤防防滲施工方案的選擇

通常來(lái)說(shuō)，可以采用防滲體，如截滲墻、錐探灌漿和劈裂灌漿等來(lái)進(jìn)行堤身的防滲處理。除此之外，如果有必要，還可以采取幫堤的方法使堤身加厚，或者進(jìn)行翻挖、重新填筑堤身。如果采用堤防截滲墻的方案，重點(diǎn)就是要考慮工程造價(jià)的問(wèn)題，應(yīng)盡量降低工程的成本。這就需要采用薄墻并適當(dāng)選擇低成本的材料。目前，開槽法、深沉法、擠壓法這幾種造墻方法被廣泛使用，并且都具有成本低廉的特點(diǎn)。其中造價(jià)最低是深沉法，尤其適用于墻深不大于20m的情況。相對(duì)來(lái)說(shuō)，高噴法造墻成本較高，還需要選用其他開槽方式進(jìn)行輔助，這也將引起工程造價(jià)的提高。

2 堤壩工程防滲加固技術(shù)分析

2.1 堤壩防滲處理

為了對(duì)滲透進(jìn)行處理或者使浸潤(rùn)線降低，通常可以采用灌漿或者防滲墻的方式。對(duì)于抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)的提高，則可以通過(guò)采取防滑樁或壓重等措施實(shí)現(xiàn)。在處理滑坡時(shí)，就相對(duì)復(fù)雜得多，必須分析滑坡產(chǎn)生的原因再進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼Ｄ壳埃褂玫米疃唷⒆顬橛行У姆椒ň褪鞘箟误w浸潤(rùn)線降低。此外，使土體的強(qiáng)度指標(biāo)提升也是一種行之有效的辦法。隨著科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，土工合成材料也獲得了飛速發(fā)展，提高土體穩(wěn)定性的方法也越來(lái)越多，用土工膜或復(fù)合土工膜防滲就是其中應(yīng)用較為廣泛的方法。除此之外，使用加筋材料也能夠有效提高土體的穩(wěn)定性。

2.2 堤壩灌漿防滲的幾種方法

2.2.1 劈裂式帷幕灌漿法。這種方法通常用于加固堤身，避免堤身發(fā)生滲漏。需要使用淺孔輕便鉆機(jī)，也可以使用其他更簡(jiǎn)單的鉆具。在實(shí)際操作時(shí)要考慮堤壩的曲直情況。采用梅花形或直線布孔方式，沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1.5m處鉆孔，通常來(lái)說(shuō)孔距為3m，孔深則需要根據(jù)堤身的情況來(lái)確定，以鉆透堤身填土或穿過(guò)堤身鉆入基礎(chǔ)1～2m為宜。灌漿時(shí)按照由下而上的順序，少灌多復(fù)；循序漸進(jìn)地調(diào)解泥漿，由稀到稠；靈活地掌握壓力，由大到小。通過(guò)這種方法，可以使堤身質(zhì)量得到改善，堅(jiān)固度也獲得提高，沿著堤的軸向灌入的泥漿形成一道帷幕，對(duì)于冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等在灌漿中容易出現(xiàn)的問(wèn)題可以很好地解決和處理，從而達(dá)到防止堤壩滲漏的目的。

2.2.2 低壓速凝式灌漿法。這種方法需要根據(jù)管涌所處的地質(zhì)情況來(lái)選擇鉆機(jī)的類型，對(duì)于粘土層應(yīng)選用30型鉆機(jī)，而對(duì)于沙礫層則應(yīng)選用50型鉆機(jī)。低壓速凝式灌漿法主要應(yīng)用于在高危水位下對(duì)管涌進(jìn)行搶險(xiǎn)堵塞。根據(jù)地質(zhì)情況選好鉆機(jī)后，接下來(lái)向孔內(nèi)注入黃豆或大米等浸水后即膨脹的物質(zhì)，再慢慢地向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿，壓力應(yīng)控制在49kPa以下。管涌?jī)?nèi)的阻力會(huì)因膨脹物質(zhì)的注入而增大，從而使得管涌?jī)?nèi)水流速度減慢，有效避免了水泥漿隨水流出。而速凝劑的加入，則起到使水泥漿快速凝固進(jìn)而堵塞管涌的作用。

2.2.3 高壓填充式灌漿法。這種方法適用于堤基基礎(chǔ)灌漿，治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。在進(jìn)行基礎(chǔ)灌漿時(shí)，應(yīng)從堤頂鉆孔，孔距1.5～2.0m，孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過(guò)砂層進(jìn)入礫石層2m左右為宜，選用50型鉆機(jī)。在進(jìn)行灌漿時(shí)，壓力控制在127.40kPa和166.60kPa之間。為了確保堤身干燥，套管應(yīng)下到填土層，將水泥漿灌入到基礎(chǔ)部分的砂礫層，進(jìn)而漸漸地提升到土層，最后采用黃泥漿來(lái)封孔。

2.2.4 通過(guò)灌漿加固，形成防滲體。這種方法通常用于漿砌石重力壩，需要明確揚(yáng)壓力并設(shè)排水孔。屬于反向灌漿工藝，尤其適用于拱壩和支墩壩工程。對(duì)于壩上游面，通過(guò)灌漿加固，可以對(duì)漏洞和縫隙進(jìn)行堵塞，從而使得壩體更加堅(jiān)固，防滲性能也獲得提高，并對(duì)壩體的承載能力和完整性也有一定的提升效果。對(duì)于壩下游面，在有漏水或溶蝕物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，并通過(guò)埋注漿管的方式進(jìn)行灌漿，從而對(duì)漏水通道和壩體空洞、裂縫進(jìn)行堵塞，不僅可以使壩體得到加固，還能夠使壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力也獲得提升。需要注意的是，選用這種方法時(shí)，最好是在壩前無(wú)水的情況下進(jìn)行，而且壩面需要重新剔勾縫。通過(guò)采用這種加固方法，能夠使壩面防滲漏能力以及壩體穩(wěn)定性、整體性和抗凍融抗風(fēng)浪淘刷能力獲得顯著提升。

2.3 混凝土防滲墻技術(shù)

2.3.1 高壓噴射防滲墻。其形成原理是壩基的覆蓋層在高壓射流的作用下，受到?jīng)_擊和擾動(dòng)，與此同時(shí)，將水泥漿灌入其中。通過(guò)高壓噴射的方式，將被灌地層的土顆粒和水泥漿充分混合到一起，進(jìn)而形成防滲墻。

2.3.2 自凝灰漿防滲墻。這種防滲墻技術(shù)在其他國(guó)家已被廣泛采用，如美國(guó)和法國(guó)。其形成和作用原理是利用“自凝灰漿”的生成來(lái)進(jìn)行防滲加固，成分為水泥、膨潤(rùn)土以及緩凝劑，可以提高墻體的防滲性能和穩(wěn)定性、牢固性。這種防滲技術(shù)的特點(diǎn)是在施工完成后能夠自行凝固，而在其凝固之前，則可作為造孔中的固壁泥漿。這種防滲墻技術(shù)起源于塑性混凝土墻，在我國(guó)尚屬起步階段，還需進(jìn)一步研究。

2.3.3 垂直鋪塑。這種防滲墻技術(shù)具有工作效率較高的優(yōu)點(diǎn)。所采用的設(shè)備為鏈斗式挖槽機(jī)，通常來(lái)說(shuō)，挖槽的深入應(yīng)不大于15m，槽寬則應(yīng)選取在15cm和30cm之間，形成的槽孔是連續(xù)分布的，采用泥漿對(duì)孔壁進(jìn)行加固。槽孔形成后，需要在上面輔設(shè)防滲薄膜，并將粘土回填。這種防滲技術(shù)也有其適用范圍，通常用于砂壤土層。

2.3.4 水泥土攪拌樁防滲墻。這種防滲墻技術(shù)具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，每平方米成本大約在90元和130元之間。所采用的設(shè)備是深層攪拌樁機(jī)，較為輕便。將土體和水泥漿進(jìn)行充分地混合和攪拌，水泥通過(guò)一系列反應(yīng)，繼而硬結(jié)形成防滲墻。墻厚在25cm和30cm之間、墻體在深15m范圍內(nèi)具有較好的完整性。同樣，這種防滲墻技術(shù)也有一定的適用范圍，即適用于細(xì)粒料的土砂層及含少量礫石的砂礫石層。

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