水利工程中堤防防滲施工技術

遲亞東

摘要：堤防是沿河、渠、湖、海岸邊或行洪區、分蓄洪區、圍墾區的邊緣修筑的擋水建筑物，是世界上最早廣為采用的一種重要的防洪工程。文章就水利工程中堤防防滲施工技術進行深入的探討，具有一定的參考價值。

關鍵詞：水利工程；堤防防滲；施工技術

0前言

堤防是沿河、渠、湖、海岸邊或行洪區、分蓄洪區、圍墾區的邊緣修筑的擋水建筑物，是世界上最早廣為采用的一種重要的防洪工程。筑堤的目的是防御洪水泛濫，保護沿岸居民生命財產和工農業生產。河堤約束洪水后，將洪水限制在行洪道內，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙。筑堤還可圍墾造田。增加農業生產。堤防還可以抵擋風浪及抗御海湖。筑堤時要對約束洪水的作用進行詳細分析規劃，以確保行洪道達到設計的防洪要求。本文就水利工程中堤防防滲施工技術進行探討。

1.水利工程中堤防出險的主要種類

堤防出險包括滲透破壞、滑坡、開裂和沒治，其中以滲透破壞為主。滲透破壞主要表現為集中滲漏、管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土。堤防滲透破壞險情可分為3類：（1）堤身產生的險情，主要是由于堤身物質組成的不均勻性和填筑密實度的不均勻性造成的，如部分堤段堤身壤土為粉細砂、砂壤土或存在孔洞、裂縫等，主要表現為散浸、脫坡、漏洞、跌窩等；（2）堤身和堤基接觸帶產生的險情，由于筑堤時未清基，堤身堤基接觸帶物質較混雜：（3）堤基產生的險情，主要是由于堤基存在透水性較強的砂層、砂壤土層所致。

2.水利工程中堤防防滲施工方案的選擇

（1）堤身的防滲處理，可采用截滲墻、錐探灌漿和劈裂灌漿等防滲體。必要時還可幫堤以加厚堤身或翻挖重新填筑堤身。

（2）對于堤防截滲墻，關鍵是要采用薄墻和廉價的材料才能有效地降低工程造價。目前常用的開槽法、深沉法、擠壓法造墻均可達到這一要求，其中深沉法造價最低，在墻深小于20m時最具競爭力。高噴法造墻價格相對較高，但在一些施工場地狹窄、地下降礙物較多時，有較好的適應性。

對于砂卵礫石含量較高、粒徑較大的地層，則應考慮采用沖擊鉆并配合其他開槽方式成睹，當然造墻成本也會大大提高。根據堤防工程的特點，對這類地層險工段的肪滲處理，也可考慮采用蓋重、排水減壓、反濾保護等其他措施。

3.水利工程中堤防防滲施工技術

20世紀70年代以前，我國堤壩防滲加固技術較落后，手段單一，較多采用傳統的粘土鋪蓋、粘土截水槽、灌漿等措施。70年代以后，尤其改革開放以來，通過大量的工程實踐和科學實驗，防滲加固技術發展較快，施工設備、施工方法不斷改進，施工效率不斷提高，我國防滲墻的施工水平已跨入了世界先進行列。當前，發展較快、應用較多的截滲工藝有：混凝土防滲墻、高壓噴射防滲墻、自凝灰漿防滲墻、垂直鋪塑、水泥土攪拌樁防滲墻、帷幕灌漿等，及時掌握這些工藝的發展動態，對于水利工程的設計、施工等都具有重要的現實意義。

3.1混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是20世紀60年代初發展起來的一種垂直防滲技術，目前已成為粒狀地層的主要防滲手段。它不僅可以用于永久性地基防滲，對正在漏水和存在險情的堤壩進行防滲處理，還可用于臨時施工圍堰、基坑防滲等。其主要優點是能有效地控制墻厚，墻段之間結合緊密，安全可靠。

目前，防滲墻的施工技術有了很大發展，出現了很多造墻、造孔的新技術。在墻體材料方面，有鋼筋混凝土、普通混凝土、塑性混凝土、自凝灰漿和固化灰漿等。在深度方面，加拿大馬尼夸根3號土壩的混凝土防滲墻深度已達131m；我國小浪底大壩的混凝土防滲墻最大深度為81.9m，三峽水庫二期圍堰混凝土防滲墻最大深度為73.5m，2003年實施的新疆下坂地水利樞紐壩基混凝土防滲墻深度已達102m。在造孔機具方面，有正、反循環沖擊鉆機、抓斗機、鏈斗（刮板）式挖槽機、射水成槽機、鋸槽機、振動板樁、振動切槽、振動沉膜等。目前，淺薄型防滲墻深度一般為10～20m左右，最大≤30m，厚度10～25cm、最大≤30cm。這類防滲墻除可用于水頭較小、壩基厚度≤30m的土石壩防滲外，主要被用作江河堤防工程。深厚型防滲墻一般用在承受水頭>20m、墻深30m以上的大壩和險要地段的堤防工程中。其厚度一般60～80cm，最大為130cm。為保證底部墻段的有效連接，一般是墻越深厚度越大。墻體材料多為普通混凝土或塑性混凝土，根據地層和防滲要求確定。一般是承受的水頭越大、透水性越強，要求的防滲性能越高，墻體剛性也越大。

3.2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壩基覆蓋層，同時灌入水泥漿，使漿液與被灌地層土顆粒摻混，形成防滲墻。近年來，山東省水利科學研究院王明森等科技人員，在多年高噴實踐的基礎上，進行了大粒徑地層高壓噴射灌漿構筑防滲墻技術的研究，形成以高壓射漿、高噴漿液的合理選用為特色的大粒徑地層高噴施工技術，在多項工程中進行推廣應用，效果良好。王明森在《大粒徑地層高壓噴射灌漿構筑防滲墻技術研究》中認為：大粒徑地層采用高噴灌漿進行防滲加固施工，為達到經濟、高速、優質完成任務，必須采取綜合性的技術措施。利用潛孔錘套管跟進造孔是解決大粒徑地層成孔的較為理想的技術。

3.3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上發展而來的。使用水泥、膨潤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，形成墻體起防滲補強作用。該技術在美國、法國等國家均已使用，我國尚處于起步階段。

3.4帷幕灌漿

帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動性和膠凝性的漿液，通過鉆孔壓入巖層裂隙中，經膠結硬化后提高巖基的強度，改善巖基的整體性和抗滲性。我國常采用孔口封閉灌漿法，隨著二灘、小浪底工程的建設，國際上一些高效率的施工方法，如GIN灌漿法、自下而上純壓式灌漿法等引進我國，促進了我國灌漿技術的發展。GIN（Grouting Intensity Number）法是前國際大壩會議主席、瑞土學者隆巴迪首先提出的。中國水利水電基礎工程局夏可風在《地基處理新技術在水利水電工程中的應用》一文中指出：“GIN法的基本概念是，對任意孔段的灌漿，其能量消耗均為一個定值，這個能量消耗的數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就叫作灌漿強度值，即GIN。由于裂隙巖體灌漿時，大裂隙常常注入量大而使用壓力小，細裂隙常常注入量小而使用壓力高。因此，如果在各個灌漿段的全部灌漿過程中，都控制GIN為一常數，就可以自動地對開敞的寬大裂隙限制其注入量，對可灌性差的致密地段提高灌漿壓力。GIN法灌漿自動考慮了巖體地質條件的實際不規則性，使得沿帷幕體的總注入漿量合理分布。GIN法在歐美一些國家的工程中應用，取得了較好的效果。

我國于1994年引進，曾在湖南江埡水利樞紐、長江三峽水利樞紐等工程中進行過灌漿試驗。黃河小浪底水利樞紐在充分進行灌漿試驗的基礎上，提出了以孔口封閉法為基礎，嫁接GIN法，取二者之長并在防滲帷幕工程中應用，取得了滿意的效果。

當前，各種新的截滲工法不斷出現，正朝著深度更大、效率更高、適應性更廣的方向發展。今后，在高效工法以及不同工法的組合應用等方面仍有廣闊的發展前景。水利工程復雜的地質條件、多樣化的筑壩材料以及多種運用工況，決定了在滲流方面的不同特點，應針對不同工程的地質條件、壩體質量、設計水頭等，從安全、經濟、工效、可行性等方面進行全面分析，確定適宜的防滲加固方案，并通過試驗確定有關施工參數，切不可一味地照搬其它工程。