堤壩防滲設計在水利工程中的應用研究

熊 康

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司廣州分公司，廣東廣州 510610）

生產生活用水需求的不斷增加導致水資源壓力逐漸增大，為了打造協調性較好的用水體系，合理進行水資源調度，因此具有大范圍水資源調配能力的工程已成為社會發展的重點，這其中又以大型水利工程為代表。水利工程中水庫、水電站、防控系統等內容的建設，均涉及到堤壩結構，而堤壩裂縫又是形成滲漏的主要因素。

1 基礎理論簡述

防滲加固施工主要建立在滲流控制的基礎上，結合堤壩本身以及堤壩地基內部的滲漏情況展開針對性分析，通過技術手段以及人工手段，避免滲漏對堤壩完整性的影響。通常情況下，主要防滲技術是在“前堵后排和保護滲流出口”的原則基礎加以實現[1]，主要應用在輕微的堤壩滲漏整改中，針對險情較為嚴重的堤身散浸、滲水、脫坡、漏洞和跌窩，需要進行大規模整改。

2 水利工程堤壩防滲體系的案例分析及背景研究

為了進一步提升文章論述的科學性和有效性，全面增強現有防滲技術體系的施工價值，文章以具體的工程案例為切入點，結合實際工程環境和存在的主要問題進行分析。

2.1 工程概況

樣本工程為某區域的灌溉性工程，為滿足地區農業生產以及生活用水，需要工程具有綜合性灌溉能力。工程中的將軍陂灌區位于址山鎮，利用在址山河下游段攔河修建的將軍陂進行引水，以滿足灌區用水要求，灌區主體工程建于1960年，主要承擔著昆華、新蓮、昆聯、四九等村1萬畝農田的灌溉任務，受益人口約1.8萬人。

2.2 工程環境定位分析

結合實際工程經驗，大壩主體出現裂縫，導致滲漏的因素較多，通常與建筑自身結構以及外界環境有直接關系，因此了解工程所在區域的地理環境以及實際狀態，對于提升防滲技術體系效果有一定促進作用[2]。

樣本工程中的灌區處于北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，灌區氣溫高，雨量充沛，年內降雨量過于集中，且受西北高東南低的地勢影響，灌區成為干旱、洪澇、臺風交替出現的多災地區，夏秋易澇、冬春易旱。

將軍陂灌區區域所在位置地質結構相對穩定，地層主要為第四系碎屑沉積巖。

2.3 水利工程堤壩滲漏的突出問題分析

堤壩滲漏不僅和外界環境影響有一定關系，與人為施工、材料質量以及施工質量也有關聯，因此盡早確定堤壩滲漏的主要因素，能夠為后續的防護奠定良好基礎。

2.3.1 方案設計問題

結合樣本工程的實際設計狀態來看，主體工程位于環境較為復雜的區域，在設計過程需要充分結合環境因素進行全面考量，打造針對性的優化辦法，提升方案的可行性。

2.3.2 施工縫劃分不合理

施工縫預留是大體積混凝土施工期間的主要內容，不僅可以抵御溫差對結構產生的影響，也可以有效應對混凝土硬化過程中的膨脹效應。但施工縫劃分不合理，也是導致堤壩本身存在滲漏情況的主要因素。

2.3.3 外界環境因素

水利工程的施工規模大且工期長，在實際施工過程中必然會受到外界環境產生的影響，例如溫度、氣候、暴雨、臺風，惡劣天氣將直接影響水利工程堤壩結構發生不同程度的質量問題，進而出現裂縫[3]。

2.4 水利工程堤壩滲漏優化方案分析

在水利工程堤壩修建過程中，及時地進行防滲漏處理和優化，能夠有效提升大壩本身的質量，但由于工程規模較大，時間以及資金成本投入較多，因此在前期項目實施期間，也要嚴格進行質量控制，完善防滲漏體系，才可以有效實現堤壩綜合質量的提升。

2.4.1 強化施工管控

首先要結合具體的施工需求，嚴格計算工程量，了解項目具體的適用范圍以及承載壓力，提升堤壩結構自的承載力。

合理地選擇原材料，尤其是混凝土的選擇。原材料的采購及應用需要經過質量驗收以及性能檢測，通過樣本實驗來提升原材料使用的合理性[4]。

2.4.2 落實好防滲漏技術體系的研發及應用

針對堤壩“可能發生”滲漏的情況進行技術優化，結合實際情況開展針對性分析，進一步提升防滲漏管控成效。

（1）構建垂直薄防滲墻。

垂直薄防滲墻方式進行優化時，首先要了解墻體的具體厚度，分析深度以及使用材料的類型。結合不同工程的實際需求以及外界環境對堤壩產生的影響進行墻體厚度計算，同時考慮施工設備的性能和工藝水平。垂直薄防滲墻的深度根據地層結構表現而有所差異，隱蔽工程中半封閉防滲墻應用成果較多且效果優良，對地下水環境影響較小。

垂直薄防滲墻的材料一般有傳統水泥、砂漿、塑性混凝土。此外，新型的防滲材料應用（如纖維材料、納米材料），也能夠有效提升墻體的抗擠壓能力以及防滲漏能力，但是造價相對較高，推廣范圍受限。

（2）防滲技術體系分析。

我國水利工程技術體系仍在不斷發展，傳統工藝逐步被新工藝代替，新型材料的使用還可降低對環境的影響。在探討堤壩防滲技術的過程中，應盡量選用具有應用性良好、推廣價值高、對環境影響較小的傳統工藝以及新型工藝進行融合性分析[5]。

開槽轉化法：此種方式通過開槽設備，以鋸槽法、抓斗法、涉水法以及氣舉反循環法，構建防滲體系，能夠有效加固防滲墻結構。其中，抓斗法主要分為兩種，首先是液壓式抓斗，其次為機械式抓斗。這兩種方式主要應用在不同的工程地質條件中，如巖層內軟巖以及卵石披露較多，可應用機械式抓斗進行施工作業。若巖層內多表現為沙土以及黏質土壤，可利用液壓式抓斗進行作業；涉水法的原理是建立在成型器基礎之上，以成型器自身重力和泥漿沖擊力來破壞地下土壤結構，打造循環體系，不斷修整槽型，最終完成整體的施工作業。應用此方式進行施工時，需要結合具體的地下環境以及堤壩整體穩定性進行分析，避免破壞地下結構；鋸槽法與涉水法的工作方法和原理基本一致，但由于工作效率偏低，在實際項目開展中應用較少；氣舉反循環法結合了上述三種方式的技術優勢，同時有效規避了施工過程中的多項矛盾，是當前堤壩防滲加固體系中的主要技術方式。

（3）振動擠壓技術。

振動擠壓技術主要是將木板、樁柱擠壓到下層土壤中，在型材拔起后形成的空腔中注入水泥漿液，從而達到防止水體和堤壩直接接觸的目的。此種方式工作效率較低，且對原有土質要求較高，僅部分極特殊的情況下才可應用。

（4）鉸鏈砼沉排技術。

鉸鏈砼沉排技術是新型的防滲漏技術。借助鉸鏈本身的柔韌性，利用混凝土進行固結使之形成一個整體。此種方式可以結合河床的具體形狀進行任意調整，主要應用在不規則堤壩結構的防滲漏體系建設中。

（5）模袋砼護岸技術。

模袋砼護岸技術結合堤壩與水體之間的接觸面打造的聯動性防護體系，具有較強的整體性以及抗沖擊能力，同時施工期間機械化程度較高，施工速度較快。在施工過程中，對成型后平整度有較高要求，主要應用于地下結構穩定性要求較高的項目[6]。

（6）鋼絲網石籠。

鋼絲網石籠如圖2所示。主要通過大量的鋼絲網構建石籠，通過相互咬合的方式形成一個整體，在內部填充抗沖刷材料。固結成型后具有極好抗壓能力，能夠結合河岸走勢進行針對性調整，且在水流沖擊嚴重位置可以單獨設置，柔韌性較高，適應性較強，抗腐蝕性能較好，應用范圍較廣。

圖2 鋼絲網石籠

3 結語

在水利工程建設過程中，為了進一步提升堤壩防滲性能，要結合實際情況靈活應用現代化技術進行創新，以因地制宜以及綜合治理為原則，開展技術體系優化以及技術融合，確保技術方案的制定，滿足實際施工需求，全面提升堤壩綜合質量。