堤防整治工程防滲加固處理措施分析

陳昊毅

（廣州市南沙區磨碟頭工程管理所，廣東 廣州 511400）

0 引言

滲漏是導致堤防汛期出現諸多險情的引發因素之一。通常情況下，土堤一般是運用本地材料建成，土料質地較差、強度小、孔隙率大等問題，使工程安全性大打折扣。如今，可用于工程防滲加固的措施較多，具體還需根據工程實際情況，挑選適宜的方案，從根本上消除滲透問題。

1 工程概況

廣州市南沙區萬頃沙聯圍15涌—16涌堤防整治項目，涉及的外江整治長度為1.41 km，工程合同造價金額達到1345萬元以上。項目建設內容較多，如水泥攪拌樁處理、堤基清理、擋墻整治等。堤防級別為Ⅰ級，防洪標準為200年一遇。在本項目施工中，嚴格根據設計圖紙與當前的相關規范要求進行。項目工程量如表1所示。

表1 項目工程量（部分）

2 堤防整治意義

①河道堤防是當地預防洪澇災害的重要屏障。按照常規的治水思路，“堵”和“疏”是關鍵，前者是通過提升堤防高度、加固堤防，將洪水“排除”在堤防外部；后者是拓寬既有河道，增強河道本身的下泄洪水能力。換言之，只有保障堤防堅固，避免其堤身坍塌，確保高程大于洪水位，才能為堤防內的田地、村落等提供安全保障。②通過堤防整治可為行洪泄洪提供有效保障。對于部分地區來說，高頻率的行洪泄洪對堤防本身有更高的標準，而堤防經過長期不間斷的使用，難免會受損，需要通過有效的整治措施，延長其使用年限，強化其對洪水的防御能力。③堤防整治有利于保護水土。實際上，水土流失會導致堤防坍塌及損傷，縮小可用土地范圍，甚至會引起河道淤積、水體質量下降、防洪水平下降等。而通過整治堤防，可對當地水土流失起到治理的效果，提高土地的牢固程度[1]。④堤防是區域美化環境的重要空間，通過植樹種草的方式，打造良好的環境生態景觀。堤防整治后的效果如圖1所示。

圖1 堤防整治后的效果

3 堤防整治工程防滲加固措施探討

3.1 堤身加固處理

在堤防整治項目中，堤身部分的處理是比較關鍵的，可通過黏土斜墻培厚的方式進行加固。現場操作時，將堤身鄰水表層的土體與雜物處理干凈，并進行坡面整平，增加防滲墻體。回填的材料應當具備良好的防滲性能，逐層夯實，該墻體頂部高程至少達到非常時期的靜水位高度。施工方需注意回填土料的顆粒成分，計算其滲透系數、干密度及含水量等。結合堤防工程的相關標準，回填土的滲透系數不應超過1×10-5cm/s，同時確保滲透穩定程度與塑性達標，含水量則應控制在20%～30%。對于回填土、干密度，施工方可選擇理論公式計算，或通過擊實試驗，得到最終結果，并且設定的干密度需超過本項目自然土層干密度。實踐施工時，要考慮既有堤防的當前情況，繼而確定土料滲透系數、墻體頂部寬度與底部厚度等[2]。

3.2 安全加固措施

在堤外坡選擇復式擋土墻，盡可能保留既有的漿砌石擋土墻與墻體外拋石護腳。在堤腳外增加拋石壓腳，并在拋石頂部設置平臺，其高程是2 m，寬度達到3.5～7 m。從平臺到堤頂部分，借助堤防既有的擋土墻，在其外部包裹鋼筋混凝土的護面，和防浪墻一同施工。而在堤內坡部分，設計坡比是1:3，此部分的堤腳選用砌石矮擋土墻的護腳。近些年，國內堤防構筑通常是粉土與黏土材質，按照堤防現實狀況來看，應當合理化加高，秉承穩定、可靠的理念，使整個結構得以加固。對于尚未出現特殊狀況，或是嚴重安全問題的部分，可在既有堤身上添加相似材料加固，不僅能降低整治施工的難度，還有利于提高新舊土料的結合效果。堤防的部分堤身上既有土料不足，應進行加高處理，構建復式結構。現場施工中，先構建心墻，避免有水流滲出，而后借助漿砌石，進行整體上的加固支撐。另外，結合項目總體的狀況來看，可以選擇把背水側的堤身進行加高培厚處理，這樣的施工方式較為簡便，材料獲取便利，對原本的滲流面也能有良好處理效果[3]。

3.3 生態堤防設計

堤防整治項目中，一般會注意到既有的自然條件，主要是河流形態。在構建生態堤防時，堤線會根據基本的自然形態，盡可能保持河流原有的狀態。堤型的設計要滿足兩個基本要求，即確保滲透與滑動的穩定效果以及可以達到生態保護以及修復的目的。堤防施工中，為防止工程本身對原本的生態系統造成破壞，需結合本地的自然環境，挑選最適宜的岸坡防護模式。一般情況下，會優先選擇透水性更好的混凝土結構建設生態堤防，這是為給浮游生物、鳥類等提供生存、繁衍的環境，同時，還有助于強化堤防本身的儲水能力。為確保生態堤防順利建成，需注意現場施工的時間，避開既有生物繁育時間；倘若無法避免，應提前安排必要的防護措施，留給周邊物種良好的成長環境。經過休整使用的料場，需防止地形發生明顯的變化，維護環境的整體性。科學布設排水設施，用于優化周邊植被的發育空間，同時要注意綠化植物的日常養護及管理。

3.4 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻加固措施的使用，通常會面臨整治工程的施工精度標準高、現場環境復雜等問題，影響混凝土墻體的結構穩定性、防滲透效果。其中，施工精度對應造孔環節中的垂直度；現場環境復雜一般是由地質狀況引起的，如塌壩、漏漿等。上述問題若未能有效解決，會降低防滲墻的總體質量，若遭遇洪災，會大幅提高潰壩事故的發生概率。

所以，在堤防整治工程中，應對具體問題采取有效的處理措施。具體來說，包括以下3項：①施工精度。近些年，國內施工建設領域的技術水平、機械設施等，其精度仍需繼續提升，堤防整治工程防滲加固項目中，會出現塌孔、成槽不規則等情況。面對此種客觀現狀，為提升施工精度，可選擇鉆劈法，優化機械設備，并通過“兩鉆一抓”的方式，借助沖擊鉆完成主孔與導孔的處理。利用抓斗抓取土體，通過鉆進成槽。根據施工標準，成槽部分的施工精度應達到1/2000以下，抓斗環節則選擇全自動的計算機糾偏系統，現場整治期間，借助不同的檢測檢查方法，保障成槽部分的幾何尺寸與角度均滿足項目要求。尤其要強調的是，造孔環節中，應選擇膨潤土泥漿，加固孔壁，注意把控黏度，以此維護孔壁結構。②塌壩堵漏。堤防整治項目現場的地質環境一般比較復雜，涉及漏失、強滲等地層條件。為滿足該類防滲漏需求，國內普遍選擇大口徑的護壁管灌漿方法，相應的實施程序是將主要的機械設施，借助鉆機施工，頂至滲漏處上方1～2 m的位置，將大口徑尺寸的護壁管下沉，外壁需封填，將管道內外隔開。其中應用的填灌材料要結合滲漏地方的實際狀況進行選擇。此項防滲加固工藝在基巖內體溶洞的項目中有較好的整治效果，重點針對漏失情況，控制造孔部分以及塌壩的問題風險。③淤泥堆積層過厚，造成清渣不徹底。針對此類情況，整治的關鍵在于清除淤泥，可選擇綜合反循環和抽砂筒的方式，處理底部的淤泥，對于難以清理的細砂，使用膠凝性材料能夠有效清理。現場作業時，把膠凝性材料提前放在鉆機鉆頭處，鉆頭到達底部后，安排頂進施工，等到材料和細砂完成膠結后，借助抽砂筒取出，借此能提升混凝土防滲墻和基巖層的連接效果[4]。

3.5 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁方法是利用水泥本身的化學性質，將其制成泥漿，直接輸送至地下，與地基土混合攪拌，直至被固化，增強地基土的物理穩定性。如今，國內地基加固項目中，該處理措施得到大范圍使用，可適應泥質土、淤泥等環境，加固成果較佳，并且在施工后能立即投入使用。本工程選擇42.5規格的水泥材料制作水泥攪拌樁，根據實地試樁和配合比試驗，決定水泥的實際用量。按照堤防整治工程的基本要求，確定水泥土抗壓與抗剪的強度標準。水泥攪拌樁現場施工過程中，需先完成樁位放樣，鉆機達到相應點位后，施工人員應實行進一步檢驗和調整，而后組織攪拌水泥漿，啟動注漿泵，鉆頭進行正循環運動，噴射水泥漿，達到設定深度后，開始反循環提鉆，同時噴射水泥漿，在距離操作基準面下方的0.3 m處停止。之后進行攪拌下鉆，同樣要在達到設計深度標準后，開始反循環提鉆，直至地表，在成樁結束后關閉注漿泵，合理調整泵漿運動速度。在下一根樁體制作之前，清理鉆頭表面多余的雜物。

在水泥攪拌樁施工中，必須明確整治區域內的地下障礙物及既有管道等，合理調整工程方案。同時，開工前應當掌握項目現場與周邊的水文地質條件、空中架設的線路、相鄰已有建筑物等。而且在攪拌樁制作以前，對作業基層進行全面找平，將所有障礙物清理干凈，若作業面存在低洼面，可使用黏土回填平整。另外，現場施工機械需配備打印機和記錄儀，完整保留噴漿過程的信息，方便日后管理。實地施工時，首先確定樁位。按照工程設計的樁位圖紙，現場確定樁點，此過程可運用鋼尺及全球定位系統（GPS）等方法。為防止在施工過程中發生傾斜或位移等問題，要求鉆入操作中，保障定位準確與穩定。其次要完成樁機定位。先進行平面就位，按照攪拌樁的制作順序，對準鉆頭。設備的導向架需通過雙向制約，保證垂直度，把垂球懸掛在架體正面及側面，球體自重應至少達到2 kg。施工進行時，通過觀察球體的偏移程度，進一步使用米尺測定當前的垂直度，以便及時發現有無傾斜問題。結合有關規范標準，導向架垂直度偏差不能超過1%樁體長度。最后對樁位實施復測。在樁機達到指定位置后，需根據樁體現實狀況，檢查鉆頭對應的位置，盡可能縮小誤差，最大不能超過0.05 m。水平面位置確定后，組織測量高程。鉆頭落地后，零起點與每米標識位置，均需精確標出，根據工程樁長設計參數，得到鉆桿長度以及最終鉆進深度。

堤防整治水泥攪拌樁作業時，應當重視現場的施工條件，以保障整治施工效果。一方面，平整地表，劃定水泥儲存位置，并在施工區域兩側設置排水溝，避免形成積水；另一方面，清理施工范圍內的雜物，低洼處回填，在基礎面預留0.5m左右的土層。基坑開挖時，應當挖出質量較差的樁體。作業準備期間，需使用規格大的螺絲帽及鐵塊，將灌漿壁焊接起來，確定水泥漿面和水面的水平位置，并確保漿液配合比滿足堤防整治標準。此外，為提高攪拌樁施工的精度，需根據相應規定，組織成樁試驗，確定泵送壓力、鉆進速度、水灰比、攪拌頻率等，給正式作業提供數據參考。在試樁環節中，應至少制作5根，并且要在28 d后鉆孔取芯，嚴格檢查樁體長度與均勻性、完整度等。同時，借助縱向荷載試驗，評估復合地基承載狀態，直至試樁合格，才能安排正式操作。另外，為保障攪拌樁能順利成樁，需避免漿液出現離析的狀態，整個泵送過程不可中斷，并派遣專人記錄材料的時間與數量等信息。現場施工時，嚴格控制噴漿和停漿的時間[5]。

4 結語

本文所述工程在完工后，設置12處縱向位移觀測點以及4個水準工作基點，觀測到的沉降量范圍為16～24 mm，并已逐漸趨于穩定。堤防整治項目的落實，有效優化工程段的整體環境，提高河道行洪泄洪的水平，改善施工區域周邊的環境。通過因地制宜選擇防滲加固的措施，不僅縮短對生態的負面干擾時間，降低影響程度，還有助于生態系統的整體發展。經過一系列的整治處理，使堤防工程原有的功能得以恢復，預防水土流失，維系生態環境。