防滲截滲技術在水利工程堤防加固處理工程中的應用

秦景言 呂曉威 郭琦 何建棟 王健

防滲截滲技術在水利工程堤防加固處理工程中的應用

秦景言 呂曉威 郭琦 何建棟 王健

（無錫市水利設計研究院有限公司 江蘇無錫 214023）

堤防的防滲加固技術是整個水利工程施工的核心技術，發揮水利工程的質量優勢是提升水利行業市場競爭力的根本保障，而防滲截流技術加固技術的應用是保證水利工程發展的前提。因此，強化防滲加固技術是水利工程堤防建設的根本，有利于促進水利工程的持續發展，基于此，本文主要結合實例對防滲截流技術在水利工程堤防加固中的應用進行分析，僅供參考。

防滲截流技術；水利工程；堤防加固

1 引言

近些年，我國水利工程數量的不斷增加，廣泛分布于各個地區，壩體的結構樣式多種多樣，在防洪減災中具有重要作用，同時，還為人們日常生活、農田灌溉、工業生產等多方面提供了充足的水資源。但水利工程堤防在長期的應用過程中，其牢固度會大大下降，為了保障水利工程能夠有效發揮出其應有作用，必須采取合理的施工技術對水利工程堤防進行加固處理。

2 堤防防滲截流加固技術的問題及解決措施

2.1 堤防防滲截流加固技術存在的問題

堤防施工過程中最常見的危害主要有：滲透、開裂及滑坡，其中滲透所造成的危害是最為嚴重的，因此，應對堤防滲透中的險情予以重視，做好防護措施。堤防中最常見的險情有：①堤身險情，由于在建筑堤防施工過程中，所采用物質材料的均勻性較低、需要填筑的密實度未達標，集中體現為堤防散浸、發生脫坡或漏洞現象；②堤身和地基相互連接的堤防存在險情，在堤防施工前，未按照相關規定將堤基清理干凈，堤防同堤基之間的聯合處相對混亂，因此，存在的安全隱患威脅較大；③堤基自身具有良好的透水性。

2.2 堤防防滲截流加固技術解決措施

①堤身的防滲技術。將截流墻、劈裂灌漿等技術積極應用在堤防的防護中，針對特殊情況可加大堤身厚度，或者是采用有效翻挖再次填筑堤身的方式進行處理，防止堤身發生滲漏現象；②堤壩防護截滲墻技術。根據相關技術標準，采用厚度較薄的墻體和低廉材料，盡量降低工程的施工成本。在當前施工過程中，可采用開槽法、擠壓法和深沉法，這三個方法的使用都有利于減少工程造價，其中深沉法的工程造價最低；③針對地層階段進行處理。在整個堤防施工過程中，針對不同類型的地層所采用的加固技術也不相同。比如，當面臨礫石的含量較多、顆粒直徑較大時，可采用開槽法借助沖擊鉆進行處理，但這種方式的不足之處在于極易提高工程造價。堤防在施工中所體現出的不同特征可作為選擇處理措施時需要考慮的因素，面對較為復雜的地層時，可考慮采用反濾的保護措施，通過蓋重排水減壓的形式對地層進行有效治理。

3 水利工程中堤防防滲加固技術的應用

3.1 灌漿技術

灌漿技術主要結合壓力把可以固結的靜壓經過輸進巖土孔隙及建筑物的裂隙中，以達到強化建筑物物理性能的目的。采用堤防防滲的灌漿主要是將漿液在適當壓力推動下，避免不同阻力的影響，滲入堤防的孔隙、裂隙中，且隨著壓力的不斷增加，吸漿量和漿液擴散的距離也在不斷增加，即稱為滲入性灌漿。可以和灌漿配合使用材料主要有：水泥漿、水泥砂漿、水泥黏土漿等，當前水利工程中堤防的加固多采用水泥黏土漿進行灌注施工。

3.2 高壓噴射技術

高壓噴射技術主要利用鉆孔機對工程進行鉆孔，在達到設計方案所要求的深度后，可采用高壓泥漿泵，主要通過在鉆桿桿端部位孔底的噴嘴對周圍土體進行高壓噴射固化漿液處理。為了保證高壓射流能夠達到破壞土體結構的目的，在噴射過程中，應勻速提升鉆桿，以便高壓射漿液的快速凝固，在土體中形成相應性能和形狀的固結體，從而獲得良好的防滲效果。

3.3 排水固結技術

排水固結技術主要運用軟黏土地基的荷載性能，隨著孔隙水的流出來降低孔隙比，使地基出現固結變形。而在超靜水壓力降低的條件下，可大大提高的土的有效應力，這種情況下，地基土的強度也會隨之增強。這種方法主要由排水系統和加壓系統構成，其中排水系統能對天然地基搭建豎向排水體，并使用天然地層自身良好的透水性，有利于黏土地基沉降問題的解決。

4 工程實例

4.1 工程概況

某堤防因長期被浸泡在洪水中，再加上挖沙船近距離作業使河床江堤基礎變薄，導致多處堤基出現滲水漏水的現象，其中某段按50年一遇標準筑堤，長度分別為168m和230m，頂寬為12～15m，臨水坡為1：3，背水坡為1：2.5，處于高水位運行狀態時有因滲透而發生破壞的可能，對防洪大堤的安全造成嚴重影響，因此，應采取截流施工技術對堤防進行防滲加固處理。

4.2 地質狀況分析

工程區域內主要是由河流堆積物堆積而成的，上部為中粗砂、黏土和砂石，下部為卵礫石含中粗砂及土層，堆積物中卵石的含量較高，一般為10～70%，且卵石礫徑較大，甚至超過10cm，厚度一般＞10cm的卵石可作為良好的透水層。根據地層出露和鉆孔揭露情況，覆蓋層主要為中粗砂及粗砂夾卵礫石層，下部基巖為白石質灰巖、石灰巖，局部存在斷層角礫石。該壩基截流由于河床主要為粗砂夾卵礫石層，因此，在該工程加固處理中決定采用高壓噴射灌漿技術。

4.3 高壓噴射灌漿防滲施工工藝

4.3.1 高壓噴射灌漿試驗及施工參數

由于高壓噴射灌漿技術是在粗砂夾卵礫石層中進行的，根據建設單位、監理單位、施工單位等部門的共同分析和商討后決定在東岸河床內開展圍井試驗，用5孔采用擺噴的方式圍成一個井，在約21d后開挖圍墻，并進行抽水試驗，具有較好的防滲效果。根據圍井試驗結果分析，在設計監理人員同意后，堤防防滲加固施工決定采用以下數據：①河床由于水較多，采用兩管法施工，以旋噴為主；②固化劑決定采用425普通硅酸鹽水泥；③純水泥漿液的比重為1.41～1.38；④應保證漿壓不小于35MPa；⑤供漿量為75～80L/min；⑥氣壓不小于0.7MPa；⑦供氣量為0.8～1.5m3/min；⑧旋噴速度應不超過8cm/min；⑨鉆孔的孔斜率應小于0.5%，孔位偏差應控制在2cm內。

4.3.2 高噴灌漿施工

（1）施工參數

布孔方式多采用方格形、梅花形和六角形，如圖1所示；本工程高壓噴射灌漿孔布置為單排孔，孔距為1.5～1.8m，部分采用方格形進行布孔，防滲墻為折線搭接，嵌入基巖0.2～0.5m。

圖1 常規灌漿孔的布置方式

（2）主要施工設備

本工程中鉆孔主要采用地質150鉆機。高噴灌漿設備有：YGP-5型高噴臺車，QB-50型高壓泥漿泵，3LC1-15/6型空壓機，灰漿攪拌機。

（3）施工材料

本工程采用的普通硅酸鹽水泥的強度等級為32.5MPa，并保證水泥新鮮無結塊，可通過0.08mm方孔，且篩余量≤5%，水泥在使用前應做好質量檢測工作，防止噴嘴被雜物堵塞；攪拌水泥漿所采用的水應滿足混凝土拌合用水的相關需求；高噴采用兩管法，漿液比重為1.41～1.38，水泥漿在使用時再進行配制，并對其進行過濾；將漿液溫度控制在5～40℃范圍內，一次漿液的使用時間應控制在4h內。

（4）施工方法及質量控制（見圖2）

①鉆孔。工程現場技術人員應將施工孔號和木樁確定下來，鉆機就位前應做好鉆孔的準備工作，并保證整平測斜孔偏差應≤5cm，整平后再開機進行鉆孔，并量好孔深；②將入巖深度確定下來，以便將巖石厚度控制在0.5m范圍內，根據相關設計采用旋噴灌漿；③鉆孔主要采用泥漿循環固壁，由于是在沙礫石內進行鉆孔，為了避免塌孔，要保證泥漿的濃稠；④在終孔測斜合格后，高噴臺車已就位，根據孔深量對射管長度進行測量，在下管前先用水氣在孔外進行試噴，避免出現堵管現象，然后下管測量入孔后的余尺，確認其是否達到孔底，同時，應保證高噴臺車就位后噴射管的垂直精度為0.2%；⑤沿線開挖寬1m、深2～3m的導流槽，將廢漿排入導槽中，避免對周圍環境造成污染；⑥噴管下放完成后，根據設計要求輸入水泥漿液和壓縮氣，等到泵壓和氣壓上升至設計位后，開始勻速提升高噴管，實行自上而下的方式旋噴灌漿到基巖0.5m以上，再根據相關的擺噴參數開展擺噴作業；⑦監理工程師應對高噴全過程中進行監理，并按照相關施工參數進行施工，若發現異常情況可在施工現場進行處理；⑧在高噴灌漿施工完成后，用濃水泥漿液進行封孔，移動噴車再開展下一個孔的施工。

圖2 施工工藝流程圖

（5）特殊情況處理

在高噴灌漿施工中，冒漿量＜注漿量的20%即為正常現象，＞20%或者完全不冒漿時，應采取以下處理措施：①若地層中出現較大空隙引起不冒漿時，應中斷高噴管的提升，并降低漿壓和氣壓，為了保證漿液的濃稠度，必要時可加入速凝劑，增大注漿量，待孔口返漿后，再繼續擺噴作業；②若冒漿量較大的話，可通過提高高噴射壓力或縮小噴嘴孔徑的措施，適當加快噴管的提升速度，減少冒漿量。

5 結語

綜上所述，防滲截流技術在水利工程施工建設中具有重要作用，實現防滲加固技術在水利工程施工中的有效應用，有利于減少人力資源和建筑材料的浪費現象，最大程度提高堤防對河流的承受力及沖擊力，從而為促進我國水利工程事業的發展奠定良好的技術基礎。

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TV543

A

1004-7344（2016）31-0157-02

2016-10-11

秦景言（1979-），男，漢族，工程師，本科，主要從事水利水電工程規劃設計工作。