水利工程堤壩防滲加固施工技術

馬小甜 塔城地區水利水電勘察設計院

1.水利工程堤壩滲漏的主要原因

1.1 材料缺陷

當前很多水利工程選擇建設土石壩式堤壩，這類堤壩結構的力學性能較為優異，具有適用范圍廣、穩定性能好、成本低廉等優勢，符合施工標準。但是，隨著時間推移，堤壩結構持續受到水流沖刷作用力影響，致使巖石內部顆粒結構產生程度不一的變化，逐漸加劇巖石結構破壞程度，堤壩結構性能持續下滑。如此，在巖石結構性能下滑幅度過大，或是遭遇較強水流時，容易出現堤壩滲漏問題，并在問題嚴重時引發壩體塌陷等安全事故。同時，使用劣質材料，也會提高堤壩滲漏問題的出現概率，如使用的填料內混入腐殖土等雜質，或土塊未得到完全粉碎處理便投入使用。

1.2 結構變形

與普通建筑工程相比，水利工程所處運行環境較為特殊，堤壩結構底部長時間浸泡在水體中，受到水面上下溫度差、環境濕度與不同應力的影響，隨著時間推移，壩體結構將會出現自身形變現象，在形變量超過一定程度后導致堤壩結構扭曲變形，破壞結構穩定性與抗滲性能。因此，在水利堤壩工程施工及使用期間，不但需要采取防滲加固技術措施，還需要持續對堤壩形變量進行觀測。

1.3 技術缺陷

在部分水利工程中，由于堤壩方案存在技術性問題有待解決，或是出現錯誤施工與違章操作等不規范行為，導致所建設堤壩結構質量與預期施工要求產生出入，并未達到工程質量標準。如此，在水利工程使用期間，受到復雜運行環境與水流沖刷作用影響，可能出現堤壩滲漏與結構開裂等質量通病。例如，在某水利工程中，施工人員并未嚴格按照設計方案開展分段施工與接頭處理作業，導致堤壩結構層與防水層分層，在堤壩使用期間出現滲漏現象。

2.水利工程中堤壩防滲加固技術的具體應用

2.1 灌漿防滲技術

2.2.1 劈裂式帷幕灌漿

劈裂式帷幕灌漿主要被用于防滲加固堤壩壩身部位，在堤壩防滲加固施工期間，由于堤壩壩身并非為一條直線，需要使用鉆機設備在壩身上鉆設若干數量孔洞，將孔洞以梅花形或是直線形進行排列，并將堤外肩部位與臨近孔洞間距保持在1-1.5m范圍內，將相鄰孔洞間距保持在2.5-3m內。隨后，遵循從下到上順序開展灌漿作業，采取少量灌漿與多次灌漿方式，保持各次灌漿量基本相同，向所鉆設孔洞內灌注適量漿液，并隨著灌漿進程的推進不斷提高漿液粘稠度。最后，在所灌注漿液凝結硬化后，即可在堤壩結構中形成帷幕結構，填補堤壩結構中分布的孔隙裂縫，改善結構穩定性與整體性能，實現防滲加固施工目的。此外，在劈裂帷幕灌漿施工過程中，常出現局部鼓包、串漿與冒漿等技術問題，需要持續對堤壩內灌漿情況進行觀測，及時發現并處理此類技術性問題。

2.2.2 灌漿加固

在應用灌漿加固技術時，施工人員可以直接在堤壩上游面鑿設孔洞，選擇傾斜鑿孔或是水平鑿孔，并向孔洞內埋設注漿管，使用注漿機持續向孔內灌注漿液，在孔口溢出漿液，沒有持續冒出氣泡后，即可停止注漿，使用高標號水泥與防水材料混合進行勾縫，待漿液凝結硬化后完成防滲加固作業。與劈裂帷幕灌漿和低壓速凝灌漿等技術相比，灌漿加固技術具有操作簡單、施工成本低與見效快的優勢，但是，灌漿加固技術應用條件較為嚴格，主要被用于加固壩體穩固性較佳的漿砌石重力壩。

2.2.3 高壓填充灌漿

高壓填充灌漿技術主要被用于加固堤壩地基結構與堤壩上面溶洞，使用鉆井設備在堤壩頂端鉆設孔洞，將相鄰孔洞間距保持在1.5m-2m，要求孔底通過基礎病層到達礫石層。向孔內灌注適量水泥漿液，緩慢提升至土層，再使用黃泥漿進行封孔。同時，也可選擇直接在灌漿區域鉆設孔洞，向孔內高壓注入水泥漿液，確保漿液可以延伸擴散至溶洞深層，完全填充溶洞內的孔隙裂縫。

2.2.4 低壓速凝灌漿

低壓速凝灌漿技術主要被用于堵塞高風險水位下的搶險管涌部位，在實際施工中，技術人員檢查堤壩基部是否分布粘土層或是砂礫層，根據地質情況與管涌部位選擇使用50型鉆機或30型鉆機進行鉆孔，向孔內注入適量的遇水膨脹的物質，確定孔內壓力不超過49kPa后，向孔內緩慢倒入水泥漿液，并加入速凝劑等材料。如此，由于孔內分布著遇水膨脹的物質，將在管涌內形成較大阻力，減小管涌水流速度，確保所灌注水泥漿可以在管涌內凝結硬化，起到堵塞管涌的作用。

3.防滲墻技術

3.1 自凝灰漿防滲墻

自凝灰漿防滲墻是在塑形混凝土結構基礎上演變形成的一項堤壩防滲加固技術，向水泥材料中添加適量的膨潤土等緩凝材料攪拌為自凝灰漿，將其作為造孔的固壁泥漿。由于自凝灰漿的初凝時間較長，并不會在堤壩防滲加固施工期間直接凝固，而是隨著時間推移而逐漸凝結，在項目完成后自動凝結形成防滲墻體，起到堤壩防滲補強作用。

3.2 高壓噴射防滲墻

高壓噴射防滲墻技術是采取高壓射流方式，自高壓噴嘴向堤壩滲漏部位噴射水泥漿液，水泥漿在壓力作用下，沖擊擾動壩基覆蓋層，并將泥漿灌入堤壩根基內。同時，在壓力作用下，水泥漿與壩基內的砂礫及土體混合攪拌，在凝結硬化后形成一道防滲墻體，起到止水滲透的作用。

3.3 水泥攪拌樁法

在應用水泥攪拌樁法時，施工人員使用攪拌機，向土體中噴入適量水泥漿，將其充分攪拌，在攪拌期間，水泥漿與土體產生水解等一系列化學反應，最終凝結硬化形成防滲墻體。在水利堤壩工程中，該項技術主要被用于填充土質地基或砂礫，具有墻體完整度高、施工成本低廉、防滲效果好的技術優勢。

3.4 帷幕灌漿

在應用帷幕灌漿防滲墻技術時，按特定混合比制備具有良好膠凝性及流動性的漿液，開展鉆孔作業，向孔內持續壓灌漿液，漿液在壓力作用下滲透至裂縫孔隙深層，在膠結硬化后形成防滲帷幕墻體，提高巖基強度，改善巖基抗滲性能與整體性能。當前在水利堤壩工程中，常用的帷幕灌漿防滲墻技術包括GIN灌漿法、孔口封閉灌漿法、上純壓式灌漿法等。

4.滲漏涌水處理技術

4.1 導管注漿

導管注漿技術主要被用于處理局部滲漏的堤壩結構，使用注漿管等工具設備，在預定位置中注入一定數量的高聚物注漿材料，在滿足特定條件下，注漿材料產生膨脹現象，有效填充土體孔隙與接觸縫隙，最終形成整體性的堤壩防滲體系。

4.2 膜袋注漿

在應用膜袋注漿技術時，憑借膜袋膨脹作用，向膜袋內注入適量的注漿材料，材料在膜袋內產生膨脹反應，隨后，在堤壩管涌入口部位中設置膜袋，由于膜袋內填充有膨脹狀態的注漿材料，將起到封堵堤壩管涌通道、減小管涌水流速度的作用，以此實現堤壩防滲加固施工目的。與其它防滲加固技術相比，膜袋注漿技術具有見效快的優勢，可以在短時間內發揮管涌封堵與堤壩防滲作用。

5.結語

綜上所述，在現代水利工程建設使用期間，施工單位需要深入了解水利堤壩滲流問題的產生原因，合理采用以上堤壩防滲加固技術，科學制定防滲加固技術方案，充分發揮堤壩使用功能，有效提高堤壩結構抗滲性能與穩定性能，保證水利堤壩工程建設質量。