水利工程施工中堤壩防滲加固技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量控制

徐立軍

（江蘇恒基路橋股份有限公司，江蘇常州 213000）

0.引言

水利工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，對社會發(fā)展發(fā)揮著積極的作用，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。但很多水利工程堤壩存在一定的滲水問題，如果不及時(shí)解決可能會加劇負(fù)面影響，導(dǎo)致整個工程無法正常使用。因此，做好堤壩防滲加固對于水利工程的正常運(yùn)行非常重要。做好堤壩的防滲工作，借助科學(xué)的加固技術(shù)消除安全隱患，以此來發(fā)揮堤壩防滲作用。

1.水利工程堤壩防滲加固的重要性

水利工程是基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分，是可持續(xù)發(fā)展、滿足社會生產(chǎn)生活用水需要的措施。堤壩作為水利工程的結(jié)構(gòu)，水利工程建設(shè)中，做好堤壩防滲建設(shè)十分重要。從目前的發(fā)展分析，一些中小型水利工程運(yùn)行時(shí)間長，堤壩存在一些滲漏，影響了水利工程的正常發(fā)展，并且威脅著運(yùn)行安全。因此，加固堤壩可以消除堤壩固有的缺陷，提高堤壩的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證水利功能的全面發(fā)揮。建立水利工程的目的是調(diào)節(jié)水量、防止洪水，以滿足人類生活對水資源的需要。因此，加強(qiáng)防滲壩，可以解決堤壩安全隱患，進(jìn)而提高防洪壩能力，發(fā)揮堤壩的整體價(jià)值和作用，提高水利工程的運(yùn)行效益，同時(shí)還可以減少水土流失。

2.水利工程堤壩滲漏的主要類型

2.1 壩體滲漏

堤壩滲漏主要是存在漏洞，在堤壩的一側(cè)或壩底有貫穿整個壩體的漏洞。一般情況下空洞內(nèi)水流密集，壓力較大，堤壩對地體的位移力也很強(qiáng)，對堤壩的破壞也比較大。在堤壩持續(xù)滲漏的影響下，發(fā)生沖刷貫通造成破壞，水的濃度影響沖刷造成的坡面。堤壩作為整體受侵蝕。回填土加劇滲水后，水流沖刷將遠(yuǎn)高于部分滲入壩體的強(qiáng)度，因侵蝕而受損。在接觸侵蝕加速發(fā)展下堤壩的安全也將受到威脅，必須及時(shí)壩體漏洞進(jìn)行加固。

2.2 壩基滲漏

壩基的滲漏一般土體凸出、壩基破裂、滲漏和膨脹等。汛期來臨，水位上升，對于壩基入滲率將大大增加，滲漏量若超過最大阻力，就會發(fā)生損壞壩基的現(xiàn)象。此外，當(dāng)壩基襯砌等部位發(fā)生滲漏時(shí)會加快破壞速度。如果不及時(shí)進(jìn)行干預(yù)，堤壩結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)將會很大。

3.堤壩滲漏原因分析

我國建國初期部分堤壩缺乏先進(jìn)設(shè)備，建設(shè)質(zhì)量難以保證。由于施工時(shí)間短，個別項(xiàng)目和施工同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致建設(shè)缺乏科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)為了節(jié)省了成本，不考慮堤壩可能造成滲漏的情況。因此，水利工程的施工質(zhì)量是滲漏的一部分原因。堤壩滲漏還有機(jī)械因素，由于堤壩施工中缺乏對質(zhì)量的嚴(yán)格控制，沒有形成專業(yè)的團(tuán)隊(duì)。在水利建設(shè)中，個別建設(shè)者為了節(jié)省時(shí)間，使用不符合施工要求的機(jī)械，導(dǎo)致堤壩防滲加固效果不佳，從而降低了堤壩防滲加固建設(shè)整體質(zhì)量。由于填料中一些雜質(zhì)，結(jié)塊未完全粉碎，這將造成土層厚度過大等接縫的處理達(dá)不到要求，對于新舊接縫的處理不夠理念，削弱堤壩的防滲功能，進(jìn)而影響堤壩的防滲作用。堤壩的滲漏與施工的問題密切相關(guān)，還與后續(xù)的維護(hù)相關(guān)。如果施工后不注意修復(fù)，不及時(shí)修復(fù)堤壩存在的滲漏，滲漏將會不斷發(fā)展，而且會更加嚴(yán)重。在堤壩建設(shè)后，維護(hù)工作沒有專人專管，無法根據(jù)情況進(jìn)行堤壩的維護(hù)。可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞問題，在雨季有堤壩倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

4.水利工程堤壩防滲加固技術(shù)

4.1 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿的技術(shù)原理是通過射流改變堤壩地層的結(jié)構(gòu)，用水泥或復(fù)合砂漿填充，形成凝結(jié)體，達(dá)到堤壩防滲加固的效果。在目前的技術(shù)下，高壓噴射的施工方法有單管法，利用高壓泥漿泵將水泥砂漿噴射到儲層中。基于壓力剪切破壞層結(jié)構(gòu)，由于水泥砂漿和土層的完全混合，凝固后形成高穩(wěn)定性的凝膠。采用單管法時(shí)砂漿的水灰比控制簡單，同時(shí)還有能源利用率高的優(yōu)勢，但對高壓泵的依賴性很大。對于底部高壓砂漿與空氣同軸雙注，以此來擴(kuò)大破壞面積，最終形成膨脹較長或樁徑較大的凝膠。此外，使用雙管法是在相同壓力下高壓水泥漿與空氣相互作用，提高了加固效果，但只適用于軟土層。三管法是利用3個通道承載高壓水泥砂漿和水，在超高壓下刺穿土壤，然后填充。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、設(shè)備損失少、凝膠體積較大，適合加固軟土地基。多管法必須先鉆孔排水，插入管子用向下旋轉(zhuǎn)的射流破壞土體結(jié)構(gòu)，用高壓鉆抽水。使用真空泵污垢會產(chǎn)生內(nèi)部運(yùn)行。在噴嘴位置安裝傳感器以收集相關(guān)信息，然后根據(jù)情況，腔體填充砂漿，確保了砂漿和礫石的混合均勻。

4.2 劈裂帷幕灌漿

劈裂帷幕灌漿的是沿壩軸線的縫孔，在兩側(cè)壩體開出縫隙，對于堤壩的滲漏能起到很好的改造效果。通過高壓水泥砂漿，對壩內(nèi)應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行處理，使壩體達(dá)到平衡狀態(tài)，有利于提高整體穩(wěn)定性。在實(shí)際劈裂帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用中，對于不同地區(qū)氣候條件的差異，導(dǎo)致水利堤壩破壞的原因不同。因此，在技術(shù)應(yīng)用前需要確定堤壩損壞原因，以此來確定灌漿厚度的物理和力學(xué)性能，并基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析制定了最佳的砂漿比例和施工方案，以達(dá)到良好的加固效果。

4.3 混凝土防滲墻技術(shù)

混凝土防滲墻包括多項(xiàng)工藝，廣泛應(yīng)用于堤壩的防滲加固。該技術(shù)以膨潤土和水泥為原料，結(jié)合施工需要形成自硬化溶液，并在施工中需要添加適量的緩和劑。在未完全固化時(shí)成為墻體，起到防浸漬作用。

4.4 灌漿防滲加固

灌漿防滲加固是將水泥砂漿在高壓下通過管道注入堤壩結(jié)構(gòu)中，在此過程中，懸浮體和土體被壓縮混合形成固體的方式。灌漿防滲加固具有良好的防滲性能，能堵住壩體結(jié)構(gòu)中的滲漏，消除壩基薄弱的防滲連接。在注入方式中，灌漿加固可分為劈裂式、速凝式和高壓填充式技術(shù)。在應(yīng)用領(lǐng)域，工藝的硬化效果和加工階段存在一定的差異。灌漿防滲加固劈裂式施工中需要借助鉆孔設(shè)備，在堤壩結(jié)構(gòu)的地方鉆了一系列孔。根據(jù)水力隔斷沿堤壩軸線封堵，溶解壓力，形成防滲墻封閉堤壩，填充分散在堤壩的孔隙和裂縫，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)密實(shí)度和調(diào)節(jié)效果。速凝式加固需要在滲水線或壩線鉆孔，用膨脹材料填充孔洞，在低壓下將水泥砂漿倒入孔洞，在填充材料中加入一定的促進(jìn)劑，以此來產(chǎn)生膨脹反應(yīng)，并有效地起到控制內(nèi)阻力和堵塞的作用，可以迅速的消除堤壩的危險(xiǎn)。高壓填充式技術(shù)需要配備工程鉆機(jī)等設(shè)備和工具，在堤壩防滲區(qū)鉆孔，還需要保持相鄰孔距2m左右，要求底部達(dá)到良好的礫石層，將砂漿管插入孔中。將高壓漿液從上到下倒入坑內(nèi)，將漿液交替倒入礫石層和土壤，最后用材料封孔，可以起到硬化的效果。

4.5 水平防滲加固

水平防滲加固應(yīng)用應(yīng)考慮水利堤壩的實(shí)際情況，選擇合適的加固形式，以達(dá)到良好的加固效果。在實(shí)踐中，加固方法被廣泛使用。對于滲流面積大的堤壩，對于防滲加固技術(shù)要求較高。需做好水量測量，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，確定防滲加固方案。基于對壩體的分析，對于結(jié)構(gòu)性問題的壩體選擇平臺加固技術(shù)。如果堤壩需要控制滲漏，基于水平防滲技術(shù)的應(yīng)用可以提高流量的連續(xù)性，保證堤壩運(yùn)行的安全性。

4.6 振動沉模防滲

振動沉模防滲主要由其減振技術(shù)原理，振動錘用作動力裝置。在偏心單元安裝2個軸產(chǎn)生橫向偏心力。垂直移動時(shí)，通過垂直方向的高頻振動產(chǎn)生激振力，沖擊脈沖作用使其迅速進(jìn)入層內(nèi)，這就是減振技術(shù)應(yīng)用原理。空模深入地層后水泥設(shè)備開始澆注砂漿。在牽引力的作用下，模具逐漸上升，砂漿將模具抬起并填充空隙。在施工過程中，模板的拆除和填充需要同時(shí)進(jìn)行。提供很好的保護(hù)作用，不容易造成施工質(zhì)量問題，可以很好地應(yīng)對滲漏點(diǎn)問題[1]。

5.水利工程堤壩防滲加固質(zhì)量控制

5.1 加強(qiáng)灌漿材料的使用性能

在早期的水利工程中，堤壩防滲加固多采用水泥砂漿作為膠凝材料，而砂漿的可控性、密實(shí)性和性能較差，難以滿足堤壩防滲加固設(shè)計(jì)要求。因此，在堤壩防滲加固技術(shù)應(yīng)用中需要做好灌漿料的選擇，選用聚氨酯灌漿料等新型灌漿料，以增加灌漿料使用的可控性。當(dāng)使用水泥砂漿常規(guī)基材料進(jìn)行砂漿作業(yè)時(shí)，漿液在土壤中呈圓柱形擴(kuò)散狀態(tài)，難以得到全面的施工質(zhì)量控制。當(dāng)使用聚合物材料時(shí)，通過增加壓力來控制土結(jié)構(gòu)與孔壁的分離，基于結(jié)構(gòu)膨脹形成片狀形，在孔周圍形成對稱的形狀。基于原位結(jié)構(gòu)效應(yīng)形成扁平裂縫后形成層狀脈，進(jìn)一步確保了施工應(yīng)用效果[2]。

5.2 做好堤壩基礎(chǔ)與岸坡處理工作

在水利工程中進(jìn)行壩基和岸坡施工時(shí)，必須清理壩基，以清除積水。在堤壩防滲施工中，壩基和岸坡處理對堤壩滲透加固處理影響很大。在處理壩基和岸坡時(shí)，清除壩與壩基的接縫，以保證壩體和基礎(chǔ)的適當(dāng)組合。在清理中，加強(qiáng)壩面清潔度。堤壩主體部分填土前，需要對試驗(yàn)坑進(jìn)行壓實(shí)，確保清理工作符合堤壩防滲加固施工要求[3]。

5.3 堤壩防滲加固方案的優(yōu)化

在堤壩防滲加固施工中，無論選擇哪種加固技術(shù)，都需要根據(jù)工程情況完善加固方案，確保工程施工方案更好地管理堤壩防滲加固施工。堤壩防滲加固中，如采用灌漿法進(jìn)行堤壩加固，進(jìn)而防止?jié)B漏，應(yīng)考慮到堤壩的滲漏和破壞。在施工前開展施工準(zhǔn)備工作，提高加固防滲漏的效果，還可以應(yīng)對突發(fā)事件的發(fā)生。做好澆筑施工方案對砂漿設(shè)備進(jìn)行提前規(guī)劃，并確保在施工中形成從鉆孔、拆除、灌漿的一整套加工流程。近年來，我國推廣低碳環(huán)保技術(shù)，保證了堤壩防滲加固的施工質(zhì)量，又為水利工程項(xiàng)目帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施過程中應(yīng)成立專業(yè)的堤壩防滲加固施工技術(shù)工作組，以方便技術(shù)的選擇及加固質(zhì)量的控制。施工是需要吸取經(jīng)驗(yàn)，對于加固技術(shù)的應(yīng)用需要根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)新思維，確保施工方案對于堤壩防滲加固的有效性，為提升防滲施工質(zhì)量保障打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

5.4 清除滑坡治理崩岸

為確保堤壩防滲建設(shè)加固施工質(zhì)量，需要做好水利設(shè)施防洪、滑坡的防治工作。對于修復(fù)洪水破壞可以保護(hù)河岸，河岸滑坡是內(nèi)部結(jié)構(gòu)滲漏、水流沖刷所影響。基于堤岸存在滑坡安全隱患，需要加強(qiáng)完善排水管道，加固堤壩結(jié)構(gòu)，減輕荷載，進(jìn)而穩(wěn)定河岸支護(hù)，減少滑坡造成的損失。在堤壩防滲加固施工現(xiàn)場必須消除斜坡并從危險(xiǎn)區(qū)域清除沙子，才能開始回填。在加固結(jié)構(gòu)時(shí)要保證結(jié)構(gòu)的可靠性，增加剪力的摩擦阻力，有利于保持良好的水利工程堤壩的整體強(qiáng)度。在對滑坡整治時(shí)，還需要做好坍塌和防止?jié)B漏的工作，路堤邊坡在外力下的內(nèi)應(yīng)力較大，對于弧形、條帶崩塌等滑坡會造成河道偏斜和結(jié)構(gòu)變形。對于這些危險(xiǎn)性問題的存在需要選擇保持邊坡的坡度，減少支撐樁的倒塌風(fēng)險(xiǎn)，在填充基礎(chǔ)之間應(yīng)用土工布，減少基礎(chǔ)發(fā)生沉降概率[5]。

5.5 提高施工質(zhì)量

在對堤壩防滲加固施工時(shí)要了解水利工程施工各個階段的規(guī)律特征，調(diào)查施工前的情況，綜合各種約束條件下的項(xiàng)目。技術(shù)管理人員還應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)論證，制定扎實(shí)可行的堤壩防滲加固施工方案，并對現(xiàn)場施工人員做好項(xiàng)目及技術(shù)應(yīng)用講解，確保堤壩防滲加固安全順利地完成。堤壩防滲漏方案一經(jīng)制定，應(yīng)結(jié)合技術(shù)實(shí)際需要全面地收集信息和數(shù)據(jù)。在計(jì)劃編制階段保證各相關(guān)參與部門和人員的協(xié)調(diào)工作，使堤壩防滲加固施工計(jì)劃組織科學(xué)完善，盡量減少施工中存在的不足和缺陷，進(jìn)一步提升堤壩防滲加固效果。構(gòu)建完善的堤壩防滲加固施工體系，有助于提高防滲加固結(jié)構(gòu)的可靠性，還能促進(jìn)水利工程施工的整體進(jìn)度。堤壩防滲加固技術(shù)應(yīng)用前，需要做好有前期準(zhǔn)備。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和相關(guān)參數(shù)分析計(jì)算，對于某些技術(shù)的使用對技術(shù)人員素質(zhì)要求較高，同時(shí)還要確保施工現(xiàn)場人員調(diào)配的及時(shí)合理。做好防滲加固方案的可行性分析，技術(shù)人員應(yīng)研究水利工程的特點(diǎn)，綜合堤壩防滲加固情況。經(jīng)過科學(xué)全面的分析及技術(shù)論證得出具體的加固施工方案。分析在施工過程中可能出現(xiàn)意外情況，加強(qiáng)堤壩防滲加固施工過程的管理，確保施工過程的質(zhì)量得到有效的保障[6]。

6.結(jié)語

在水利工程中，堤壩防滲加固可有效滿足水利工程運(yùn)行需求，保障壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及確保了水利工程的用水安全。因此，應(yīng)不斷完善堤壩加固技術(shù)，深入了解常用加固技術(shù)的原理，根據(jù)工程情況選擇技術(shù)嚴(yán)格控制施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控。為確保堤壩在防洪中發(fā)揮良好的輔助作用，在具體的項(xiàng)目施工中需要了解技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)條件。基于水利工程技術(shù)運(yùn)用，需要提升堤壩施工技術(shù)的適用性，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工。不斷加強(qiáng)堤壩防滲加固施工質(zhì)量管理，確保水利工程建設(shè)質(zhì)量滿足運(yùn)行需求，進(jìn)一步推動社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。