淺談水利工程管理中的堤壩防滲加固

劉 曉 劉 帥 陶書勇

（德州黃河建業工程有限責任公司，山東 德州 251100）

1 不良土質及水利工程堤壩運行可能出現的問題

1.1 不良土質及其帶來的問題

不良土質主要包括三種，首先是淤泥質土，這種土質屬于一種黏性土，有機質的含量比較高且其天然含水率高于液限。根據土質沉積環境的不同，我們通常將其分為四類，包括沼澤沉積、濱海沉積、湖泊沉積和河灘沉積；其次是靈敏性軟土，這種土質的形成主要是因為淤泥或者淤泥質土中的膠粒在靜置一定的時間后會形成凝膠體，且具有一定的承載力，但是一旦其靜置的狀態受到擾動，就會出現流動液化和膠結力喪失的情況，直接影響土質的承載力，我們將這種現象稱為觸變。堤壩的建設管理過程中的打樁、鉆孔、強震、爆破以及一些重載車輛的通行等等都有可能造成靈敏性軟土的觸變，使其承載能力受到不同程度的影響；最后是飽和粉細砂，這種土質屬于非塑性土，具有抗剪強度高、壓縮系數小的特點。當出現反復振動時會產生液化的現象，同時出現孔隙水壓上升，有效應力下降的現象，一旦其孔隙水壓超過其上覆土層壓力，就會出現噴砂的現象，使得土質的抗剪強度喪失。[1]倘若土石壩的地基發生液化、噴砂的現象，則會導致堤壩出現裂縫、甚至塌陷。

1.2 水利工程堤壩運行可能出現的問題

水利工程堤壩的實際運行過程會受到各種因素的影響，例如水流的沖刷以及侵襲、地基的下沉以及塌陷等，進而導致一系列問題的產生，例如滑坡、開裂、滲透等等，在這些問題之中，滲透是最常見的，同時也是破壞力最強的形式。堤壩滲透的破壞力主要有以下幾種不同的變現形式：集中滲透、接觸沖刷、流土和管涌等。堤壩滲透還會引發一系列的險情，主要分為兩種，第一種是堤壩自身的險情，修建堤壩所需的材料選用的不恰當，會使得堤壩在使用的過程中因滲透出現空洞和裂縫的現象；第二種是堤壩和基礎的接觸部分的險情，清基工作處理的不徹底，導致堤壩和基礎接觸部分的物質混雜在一起，影響了連接的牢固性，在滲透的作用下，影響堤壩的安全使用。

2 水利工程堤壩防滲加固技術措施

上面我們分析了土質以及堤壩運行可能會出現的問題，得出滲透是堤壩破壞最強的形式，因此我們要在充分考慮堤壩本身特點的基礎之上，選擇一種科學有效的方法對堤壩進行防滲加固處理。近些年來隨著一些合成材料的出現，使用和普及，堤壩的防滲加固技術也是得到了很大的進步，以下我們將對幾種常用的堤壩防滲加固技術進行分析。

2.1 低壓速凝式灌漿

低壓速凝式灌漿主要應用于管涌現象的加固過程，首先選擇合適的鉆機在適應高危水位的情況下進行鉆孔，并且在孔內注入一些遇水就會發生膨脹的材料，例如黃豆。[2]在加入膨脹類的物質后，將鉆孔的壓力控制在49 千帕以內，緊接著緩慢地加入水泥漿，要求水泥漿內加入了速凝劑，這樣就能夠很好的對管涌位置進行搶險加固。加入浸水膨脹類的物質是為了增加一定的阻力，降低管涌內部的水流速度，這樣一來再加入水泥漿就能夠避免水壓過大而將水泥漿沖出，水泥漿中加入了速凝劑是為了保證水泥漿的凝結速度，以達到迅速堵塞管涌的目的。由此可見低壓速凝式灌漿針對管涌形式的滲透具有較好的控制效果。

2.2 高壓填充式灌漿

高壓填充式灌漿主要應用于堤壩基礎的防滲加固過程，還有一些堤壩溶洞和蟻穴的填充，首先選擇合適的鉆機在需要進行灌注的位置頂部進行打孔，打孔機一般選擇50 型的工程鉆機，孔距范圍1.5 米－2.0 米，打孔深度以礫石層2 米為最佳。然后進行高壓填充式灌漿，灌漿的壓力控制在127.4 千帕－166.6 千帕，灌漿用的套管下到填土層中，進行砂礫層的灌漿，并逐步提升到填土層。在最后用黃泥漿進行封孔，如此完成高壓填充式灌漿。[3]需要注意的是，蟻穴和溶洞的處理過程需要加入布孔的步驟，并在其中灌入水泥漿，形成包圍的形式，然后再進行填充。

2.3 帷幕灌漿

帷幕灌漿的方式主要通過將配置好的漿液經鉆孔灌入到巖層的縫隙中，當漿液凝固變硬后就會與巖石結合在一起，改善堤壩的滲透問題。帷幕灌漿常用的是孔口封閉灌漿法，隨著科學技術的發展和新型材料的出現，逐漸出現了一些高效率的灌漿方法，例如CIN 灌漿法，并在實踐中得到了應用與推廣。CIN 灌漿法以水利工程中實際的巖體地質條件為基礎，保證了帷幕灌漿的分布合理性，其應用效果十分好。劈裂式灌漿法能夠同時對堤壩進行加固哥防滲防漏，其具體的操作如下，首先結合堤壩的實際情況，利用鉆機在堤壩的軸線上進行布孔，布孔的方式包括直線布孔和梅花形布孔兩種，孔距保持在3 米左右，鉆孔的位置選擇在距離頂部1.5 米的堤壩外肩上，其深度根據實際情況進行決定，標準是保證穿透堤身的填土層，進入到基礎的一兩公分左右。

2.4 攪拌樁防滲墻

攪拌樁防滲墻具有設備輕便、施工簡單且工程造價低的特點，適用于沙土層和砂礫層的防滲加固的施工中。首先利用深層攪拌機將水泥漿和土體進行攪拌，使得水泥漿和土體充分的混合在一起，在混合的過程中會發生一系列的物化反應，形成防滲墻體。這種防滲墻體的厚度保持在25 厘米－30 厘米之間，就能夠保證15 米的深度范圍，并且能夠保證其完整性。簡單的施工過程、輕便的施工工具、低廉的工程造價都使得攪拌樁防滲墻取得更為廣泛的應用。

3 塑性混凝土防滲墻技術及其施工流程

3.1 塑性混凝土防滲墻技術

3.1.1 防滲技術對比

我國水利工程的數量很多，因此涉及到各種不同的地質，同時也會出現各種不同的滲透危害，因此應用于水利工程的防滲技術有很多，以下將對其中的三種技術進行對比。深層攪拌技術具有施工快、成本低的特點，主要應用于細顆粒地層。[4]高壓噴射灌漿技術具有施工速度快，使用范圍廣的優點，但是其成墻質量不易控制，且造價昂貴。塑性混凝土防滲墻具有較強的地層適應性，混凝土材料具有成本低的特點，因此逐漸大量地應用于堤壩的防滲加固的工程之中。

3.1.2 塑性混凝土防滲墻

塑性混凝土防滲墻在設計好深度的基礎上，對土體進行挖空作業，并進行混凝土的澆筑，形成墻段，墻段之間再采用套管接頭的方法進行連接，最終形成連續的防滲墻。這種技術具有明確的工序安排，質量的控制有保證，混凝土的原材料有水泥、黏土、砂石骨料和一些外加劑等等，水泥要求選用礦渣大壩水泥和礦渣硅酸鹽水泥，其出廠不超90 天的新產品。砂石骨料有兩種：一種是粗骨料，最好選用天然碎石；另一種是細骨料，主要是砂，但是要注意砂的形狀和淤泥的含量。外加劑主要包括減水劑和膨脹劑等等，其添加要在精確計算的基礎上進行，要保證配比的科學性和合理性。

3.2 塑性混凝土防滲墻施工流程

塑性混凝土防滲墻施工的流程主要分為六個步驟：（1）抓孔成槽，利用抓斗式挖掘機對堤壩進行開孔作業，在這個過程中眼保證防滲墻的軸線方向，還需要保證孔形的完整，防止孔口的坍塌。如果在挖孔的過程中出現了孔斜現象，要及時地進行原因的分析并盡快解決。最重要的是要注意孔底的淤泥現象，在混凝土澆筑之前要將淤泥清理干凈，才能夠保證工程的防滲性。（2）泥漿固壁，挖孔結束后要及時地對孔洞進行泥漿固壁處理，這樣能夠有效地減少孔壁坍塌的現象發生，提高孔壁的穩定性。泥漿會在孔壁形成一層不透水的水泥皮，加強其防滲性。泥漿的原材料包括膨潤土、水和泥漿處理劑，且這些材料都被良好的物理和化學穩定性。（3）配合比例，塑性混凝土的配合比例是經過嚴格的計算和實驗得來的，它既要保持高強度和剛度，還要降低其變形模量。合理的配比為：水膠比1.25、砂率50%、外加劑摻量0.25、每立方米用量水泥150 千克、膨潤土60 千克、水252 千克、砂880 千克、石860 千克。（4）墻段連接，利用接頭管法進行各個墻段之間的連接，其優勢在于減少了材料的用量，操作簡單，且作業難度小，同時槽孔表面的泥皮容易清理，但是也會因為時間掌控不好而導致堵管和塌落地現象。（5）澆筑施工，在這個過程中，要保證機器的正常運轉，且有備用攪拌機，同時還要保證材料的安全。（6）質量控制貫穿整個施工的過程，想要做好防滲加固工作就要全程進行質量控制。[5]

4 結語

綜上所述，水利工程管理中堤壩防滲加固處理非常重要，尤其是我國水利工程眾多，因此提高水利工程堤壩防滲加固技術對我國水利工程的管理具有十分重要的意義。