堤壩防滲加固施工技術在水利工程中的應用

劉大星

（儀征市大儀水務站，江蘇 揚州 211409）

1 工程概況

某堤壩工程建設位置為南方某市西區，全長4494km，集雨面積1612.6km2，堤壩防滲加固采用100 年一遇洪水標準。按自上而下的順序，堤壩結構的關鍵部位包含堤壩主身填筑土和堤壩基土兩部分。隨著施工進程的持續推進，堤壩下部的黏土、粉質壤土等相關土體在經過擠壓處理后已經達到相對穩定、密實的狀態。為全面保證堤壩的施工質量，重點針對局部堤段采取針對性的防滲處理措施，施工期間采用到高壓噴射灌漿技術，依托于混凝土的凝結作用，提高結構的穩定性。關于堤壩工程，如圖1所示。

圖1 堤壩工程

2 高壓噴射注漿法的綜合描述

2.1 高壓噴射注漿法的細分類型及組合形式

注漿壓力普遍為20MPa～30MPa，適配合適尺寸的噴嘴，在該壓力條件下使漿液從噴嘴中噴出。根據噴射介質的不同，高壓噴射可細分為多種方式，例如單管、二管、三管等；并根據噴嘴運動軌跡的不同，則可以衍生出旋噴、擺噴等多種方式；根據噴灌管結構的不同，則主要分為重管式和列管式兩種。

在實際施工中，可以根據現場建設條件以及質量要求合理組合，以形成復合型高壓噴射注漿方法，具體至本工程中，則采用的是二重管噴射的方法，以完成堤壩的防滲加固工作。

2.2 成樁原理

鉆機鉆孔，成孔后將注漿管（要求其帶有噴頭裝置）置入土層內，在經過持續性的射流切割操作后，予以充分攪拌，使原土體與注入的漿液充分混合，隨著漿液的固結，連同土體共同組成完整且穩定的防滲墻。

具體而言，旋噴施工階段，關鍵內容在于噴射水泥漿，其中水泥為關鍵的材料，其起到硬化的作用，隨著灌入量的增加，在某特定的時間點將以冒漿的形式冒出地面；期間，在噴射的動壓力和離心力的雙重作用下，土顆粒的分布狀態得以調整，能夠與漿液結合，形成均勻性較好的混合結構，最終構成旋噴樁固結體。

2.3 高壓噴射注漿的應用優勢

（1）可灌性良好。在高壓噴射的施工條件下，可以借助壓力作用破壞原土層結構，改善其分布狀態，為漿液的注入提供了順暢的“通道”，因此可灌性較為良好。

（2）可控性好。對于石塊與卵層石間所形成的大空隙或是其他的空隙部位，可以由漿液有效注入其中，予以填堵，能夠有效保證各處的高壓噴射注漿施工質量。

（3）便捷性好。在高壓噴射注漿施工方法中，未涉及地層開挖作業，可根據實際需求靈活鉆孔，也可從實際情況出發選擇旋噴、擺噴等方法，以便高效注漿，此時可以有效釋放地應力，有利于形成完整的防滲固結體[1]。

2.4 施工機械的配置

以施工要求為準，合理適配施工機械，充分發揮機械設備的應用優勢，提高施工效率，保證施工質量。關鍵的設備有：①XY-2型鉆機，用于鉆孔作業，開孔孔徑130mm 及以上；②GY-5 型高噴臺車；③WJQ-80 型攪拌機，用于生產施工所需的漿液，正常工況下其生產力可達到200L/min 及以上；④BW150/40 型注漿泵；⑤3Ld-15/6 型空壓機；⑥低速拌和桶，此裝置的容量達到1000L，在選用時重點考慮其防沉淀性能，即在運行過程中應有效篩出附著在漿液中的雜質，以免影響漿液的純度；⑦潛水泵，主要服務于提水、高噴、鉆孔等施工環節；⑧液壓起管器；⑨測斜儀；⑩污水泵。

3 高壓旋噴注漿技術的應用要點

在高壓旋噴注漿防滲施工中，縱向沿堤壩軸線布孔，按0.75m 的排距共設置2 排，孔距統一按1.0m 的標準控制；鉆孔深度方面，要求其達到鎮壓平臺以下1.5m 的位置。參數控制為施工中的重點內容，合理的參數對于提高施工質量而言具有重要意義，具體如表1 所示。

表1 施工工藝參數

3.1 鉆孔

以設計圖紙中所規定的鉆孔位置為準，精確調整鉆桿的姿態，使其可以精準對齊鉆孔，通過水平尺的應用，檢測并控制機身，使其呈水平狀態，在機架底部墊平，確保機身具有穩定性。每鉆進5m 后，均隨即利用測斜儀測量，要求鉆孔偏差在1%以內，否則需隨即校正。

3.2 下放噴射管

待鉆孔成型后，將噴射管置于指定深度處，下管過程中同步低壓送水、送氣、送漿，此舉的目的在于避免噴嘴堵塞現象。此外，下管時還可包裹塑料布或其他材料，以起到臨時防護的作用。

3.3 漿液的制備

根據灌漿施工需求，選用的是純水泥漿。原材料方面，水泥為425#硅酸鹽水泥，按設計配比摻入水泥以及其他材料，予以充分的攪拌，保證混合料具有足夠的均勻性，由此制得性能良好的漿液。

3.4 噴射注漿

待噴射管被置于指定深度后，應當及時做好送水、送氣、送漿工作，隨時間的延長，1～3min 后，全面檢查孔口，若該處有漿液溢出現象，則適當向上提升、旋轉，全過程中做到轉動噴射。按該方法持續施工，若噴射管被提升至指定位置，則暫停送水、送氣、送漿，再以勻速的狀態將噴射管拔出[2]。至此，則完成主要的施工內容。

3.5 殘留漿液的清理

經前述的漿液噴射施工后，應當隨即清理注漿管等相關施工裝置處的殘留漿液，以免因清理不及時而出現漿液凝固于施工設施上的情況，隨之出現管道堵塞、設備異常運行等問題。

3.6 靜壓回填

高壓噴射施工完成后，利用孔口進行回漿，除此之外也可生產適量具有較高濃度特性的水泥漿，通過該類材料的應用，有效填堵空穴（此現象的出現與漿液離析有關）。在填補過程中，施工人員觀察孔內漿液的情況，若無下沉現象，表明空穴已經被填滿，此時則可以暫停充填。

3.7 質量控制措施

全方位的質量控制有利于提高施工質量，從源頭上規避問題，給堤壩防滲加固施工效果提供保障。關于施工中的質量控制措施，應當重點關注如下兩項內容：

（1）加強對鑿孔質量的控制，例如孔的位置、深度、孔徑等，其均要滿足要求，以免對后續的施工帶來不良影響；泥漿性能方面，則考慮的是原材料質量、密度等。

（2）高壓噴射漿液為關鍵的環節，流量和壓力兩項指標的控制為重點內容。若壓力偏小或是出現短時間內急劇增加的情況，則說明注漿管存在異常狀況，需要分析具體成因，以便采取針對性的處理措施。經驗表明，接頭松動、漏漿、堵管等均是較為常見的問題，應當根據實際情況正確處理，盡快恢復正常施工狀態[3]。

4 質量檢驗的工作要點

連續性和防滲性均為質量檢驗中的重點內容，為確保檢驗結果具有代表性，檢驗數量應當達到總孔數的1%。

（1）取芯鉆孔的位置以相鄰的高噴孔交叉點處較為合適，孔徑控制在110～130mm。

（2）芯樣應具有完整性，在取得芯樣后，及時將其轉至實驗室內檢驗，用于驗證芯樣的內部成分，將實測檢驗結果與設計要求展開對比分析，通過此方式判斷鉆芯取樣所在處的施工質量，若存在問題則分析成因，及時采取處理措施，以免因問題處理不到位或不及時而導致堤壩在后續無法正常使用[4-5]。

（3）芯樣的選取應當考慮多種高程條件，并組織抗滲檢測。從實際結果來看，各處的滲透系數不盡相同，其中最大達到6×10-6cm/s，最小達到2×10-8cm/s。對于臨界水利坡降而言，其最大值、最小值分別為120、90。通過對比分析發現，各項指標的實測值均可以滿足要求，能夠得到有效的控制，表明堤壩防滲加固的施工效果較為良好，所采取的施工技術具有可行性[6-7]。

5 結語

綜上所述，堤壩是水利工程中的重要組成部分，該結構的使用環境較為特殊，地基較為復雜，自然環境對堤壩的破壞作用較強，因此需做好防滲加固工作。在后續類似工程的施工中，有關技術人員應當高度重視堤壩防滲加固工作，遵循因地制宜的原則，合理采用施工技術，通過技術的應用，改善堤壩的使用效果。