淺談水利工程堤防防滲施工技術

段仁輝

摘 要：水利工程是重要的基建工程，不同的水利項目具有防洪、節水灌溉或發電等功能。如果工程中存在滲透問題，會對工程質量造成難以預料的負面影響，給周邊居民人身財產造成威脅。基于此，對水利堤防工程的滲水原因進行了分析，并且按照測定位置及深度、選擇鉆機以及施工過程的控制等方式對施工流程進行了闡述，詳細討論了主要的防滲施工技術，希望能夠給相關從業者帶來一些啟發。

關鍵詞：水利工程；堤防；防滲

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）02-0103-03

0引言

堤防作為水庫、河流和其他水體的擋水建筑體，其穩定性和防滲功能對于確保水資源的安全與有效利用至關重要。防滲施工技術的主要目的是減少水通過堤防滲漏的現象，防止堤體失穩避免水土流失，從而確保堤防的安全與使用壽命。

傳統的防滲方法如土壤混凝土、粘土層等仍在使用。但隨著技術的進步，更加高效和環保的材料和方法，如HDPE土工膜、土工布、注漿材料等，越來越多地被采納。這些現代化的技術和材料不僅提高了施工效率，減少了工程成本，還顯著提高了堤防的防滲能力和使用壽命，對水利工程發展產生了深遠的影響，保障了水庫、河流和其他水體的水資源安全，大大降低了因堤防滲漏造成的水土流失和相關的環境問題。通過提高堤防的穩定性和使用壽命，大大減少了維護和修復的頻率和成本，使得水利工程更加經濟高效。

1 水利堤防工程滲水的原因

1.1 設計問題

在進行水利工程項目的設計和規劃時，目前設計中的不足包括選材不當、結構瑕疵和施工技術使用不合理等問題。例如，當設計沒有考慮到當地的土壤性質和地下水位時，使用的材料可能不能有效阻止水分透過。某些材料在長時間的浸泡下可能失去其阻水性，但在設計中沒有考慮到這一點。設計中未能考慮到水流的壓力變化，會讓堤防結構中出現裂縫或空隙，這些裂縫在高水位或洪水期間會變得更加明顯。如果設計未能指導正確的施工方法，施工人員還會采用不當的方法，或忽略重要的施工細節，進一步增大堤防滲水的風險。

1.2 原料品質缺陷

水利堤防工程的滲水問題，很大程度上與原料品質缺陷有關。堤防建設施工時，如果原材料的品質沒有到嚴格把關，則會在結構中帶入砂粒過大或者過細的材料，讓堤身的均勻性不足，那么水利設施投入使用后在某些區域會形成微小的裂縫。這些裂縫在水流沖擊下會逐漸擴大，成為滲水的通道。如果材料的抗滲性未達到標準要求，也會使水分逐漸滲透在堤體中，時間久了這種局部的微滲會導致堤防結構的整體穩定性發生變化，甚至可能引發堤防垮塌的風險[1]。

1.3 施工問題

施工階段如果操作不當或管理疏忽，容易在堤防結構中留下隱患。例如，施工中的接縫處理不當，則接口處就會有縫隙，成為水分入侵的薄弱環節。不規范的施工流程，比如在不適合的氣候條件下施工，也會對堤防的抗滲性能產生不利影響。加強施工質量管理，嚴格施工操作，是確保堤防工程穩定、避免滲水的關鍵所在。

1.4 時間結構變化

隨著時間的流逝，水利堤防工程的使用性能也在逐漸發生變化，其防滲漏和牢固等各種性能都會逐漸減弱，長時間的自然環境影響，如風化、凍融和雨水沖刷，都可能導致堤防結構出現變形或裂縫現象。堤防內部的材料，在經過多年的物理和化學作用后，也會出現老化、腐蝕或其他性質的改變，使其抗滲能力下降。這些由于時間推移引起的結構性變化，都會產生滲水問題，對堤防的穩定性和使用壽命產生威脅。

2 水利工程堤防防滲施工技術操作要點

2.1 測定位置及深度

利用全站儀來設定防滲帷幕的中心線和關鍵參考點，每個標定點都要與設計圖紙上的參數相符，誤差要嚴格控制在允許的范圍內。采用水準儀來測量并標定當前的高度，確保其基準面要與設計方案相吻合。針對每個預定的灌漿孔或防滲結構，都要用卷尺來確定其具體的位置，防止偏離預定的位置。根據設計要求，用水準儀測量每個孔的開口實際高度，并使用科學的方法計算其深度[2]。

2.2 鉆機選型

常見的鉆機有回轉式、回轉沖擊式和沖擊式3大類，這些鉆機各有特點，能夠滿足不同工程條件和需求，比如回轉式鉆機因其穩定性和高效率在許多項目中得到應用。選擇正確的鉆機不僅能保證施工進度和質量，還能減少由于設備不匹配導致的潛在問題。尤其在堤防防滲施工中，鉆機的性能和準確性直接影響到防滲效果和工程安全。

2.3 施工過程控制

灌漿孔孔底與射漿管的間隔必須嚴格控制在50 cm以內，并始終按照自上而下的方式進行操作。遇到復雜地質條件時，完成灌漿操作后需要進行適當的凝固等待。鉆孔時也要按照從頂部到底部的順序分段進行。

為確保工程質量，利用先導孔的透水特性來繪制滲透剖面圖，從而進行帷幕底部設計的復核。在確認灌漿管口與孔底的距離不超過規定的50 cm的前提下，將灌漿管插入灌漿段的最底部。

整個工程施工應按照清晰的步驟進行，包括先鉆孔、然后清洗、接著注水、最后進行灌漿。在這一系列操作中，每一步驟都必須準確無誤，避免出現任何可能導致工程安全和質量受損的失誤[3]。

2.4 開展灌漿壓水試驗

在灌漿開始前先對灌漿孔裂縫采用單孔沖洗法進行壓水沖洗，設定壓力為灌漿壓力的80%，當回水清澈即可停止沖洗。然后，按從上至下的順序，對先導孔進行分段壓水實驗。這個實驗的壓力是最大灌漿壓力的80%，并持續約20 min，期間每隔5 min就需要記錄一次流量數據。開展壓水實驗不僅可以評估基巖的透水性，還有助于為后續灌漿工作提供有價值的參考。

2.5 控制漿液配比

需要對灌漿液進行試驗，以此為基礎來明確合適的漿液比例，濃度的調整遵循一個基本原則，即從較低濃度逐漸提高到所需的濃度。具體的配比要根據工程實際的透水情況來確定，當工程在灌漿前的透水率低于5 Lu時，通常選擇的水灰比為5。如果透水率高于5 Lu，為了確保更好的灌漿效果，會選擇水灰比為3，這是一個較濃的比例。在實際的施工中，根據現場透水率的變化，還可能需要對這個比例進行相應的調整，確保灌漿液的性質能夠滿足施工的需求，達到最佳的防滲效果。

2.6 控制灌漿流程

在整個施工過程中，自上而下進行每個段落的灌漿，要嚴格按照預定的最大壓力標準執行。為確保漿液在每個階段均勻分布，漿液注入量控制在1 L/min以下，當漿液連續注入達到60 min并且滿足各項工藝要求，可以認為該段的灌漿工作已經完成。

3 水利工程堤防防滲施工技術分析

3.1 帷幕灌漿技術

該技術主要針對工程中的土層或巖體結構，通過精確注入的施工方式，將漿液充分填充到土壤或巖石的孔隙或裂縫中。灌漿后的土壤或巖石將具有更強的阻水性，從而達到優良的防滲效果[4]。這不僅可以減少滲漏的風險，還能確保水利工程的長期穩定和安全運行。此外，將帷幕灌漿技術與其他工程結構，如內部排水系統相結合，還能進一步增強其防滲性能。

3.2 高壓噴射灌漿技術

該技術主要利用高壓泵對漿液進行高壓噴射，使漿液在裂縫或孔隙中擴散，達到封堵和加固的效果。高壓噴射灌漿技術需要先對堤防的裂縫、孔隙進行詳細的勘查，確定灌漿的深度和范圍，選擇適當的漿液配方。根據實際的工程條件和需求，可以選擇水泥漿、化學漿或其他特殊漿液。

在灌漿過程中要確保漿液均勻分布在裂縫或孔隙中，要設置合理的噴射壓力，避免漿液的浪費或堆積。完成灌漿后，需要對灌漿效果進行檢測，確保其達到預期的防滲效果。高壓噴射灌漿技術不僅能有效地解決堤防的滲透問題，還能提高堤防的整體穩定性。但需要注意的是，此技術操作要求較高，需要專業的施工團隊和設備來確保施工的質量和安全。

3.3 劈裂灌漿技術

劈裂灌漿技術是在預先設定的壓力下，使漿液進入土體的微小裂隙中，通過漿液的擴散和凝固，達到封堵裂隙和加強土體的雙重目的。

施工前需對堤防裂隙和土體的性質進行深入了解，只有充分了解土體的特性，才能更好地確定灌漿的壓力、深度和漿液的配方。在灌漿過程中，控制灌漿壓力至關重要，壓力過大可能導致新的裂隙產生，壓力過小則達不到預期的灌漿效果。

隨著漿液在土體中的擴散，原有的裂隙會逐漸被漿液填充，土體的整體強度也會得到相應的提高。劈裂灌漿技術還可以根據土體的實際情況，靈活調整施工參數，如漿液的流量、灌漿時間等，確保灌漿效果的最大化。完成灌漿后，需進行效果檢測，確保裂隙已被完全封堵，達到預期的防滲和加固效果。

3.4 混凝土防滲墻技術

混凝土防滲墻是一種垂直于土體的結構，其主要作用是截斷滲流通道降低滲透系數。施工前需對土層結構、滲透特性進行充分勘查，為防滲墻的深度、厚度、材料選擇提供依據。

在確定了防滲墻的設計參數后，采用特制的挖掘設備，如長臂挖掘機或鉆孔設備，進行溝槽的挖掘。挖掘到預定深度后，采用預混合混凝土或現場攪拌的混凝土進行灌注，確保混凝土充分充填溝槽，與原土體形成緊密結合。一旦混凝土防滲墻建成，將形成一個有效的屏障，大大降低堤防的滲流量延長水利工程的使用壽命。對于那些地下水位高、土體滲透系數大的地區，混凝土防滲墻技術是必不可少的。

3.5 卵礫石層防滲帷幕灌漿施工技術

卵礫石層由于其較大的空隙和不規則的結構，容易導致水分子的滲透，對此應用灌漿技術成為了一個有效的解決方案。在具體施工中，先對卵礫石層進行詳細的勘測，獲取其厚度、分布和物理特性。科學選擇灌漿材料，通常包括黏土、泥漿以及其他添加劑。這些材料不僅可以充填卵礫石層的空隙，還可以與其形成牢固的結合。

注漿的深度、密度和順序都需要精確計算，以確保注漿效果的最佳化。在灌漿過程中通過專用的注漿機設備，將灌漿材料均勻、連續地注入卵礫石層中，直到達到預定的灌漿厚度和范圍。灌漿后需要對其進行充分的固化，以確保灌漿材料與卵礫石層之間的緊密結合[5]。在注漿過程中要嚴格規定孔的數量和排列，通常設置為3排或更多，讓灌漿液能均勻分布充分填滿孔隙，達到預期的防滲效果。

3.6 復合土工膜施工技術

復合土工膜因其輕便、強度高和優越的防滲效果被廣泛采用，這種材料不僅成本低、伸縮性好，還具備強大的應變能力。施工前要對待鋪設區域進行勘測，確保地基平整沒有尖銳物體。在正式鋪設復合土工膜前，工作人員需進行預鋪，檢查有無瑕疵或損傷。

選擇寬幅復合土工膜可以有效降低接縫的數量，從而提高防滲性能。根據施工標準裁剪后，需要按照堤壩需求進行拼接，確保技術達標。拼接時考慮加入鋼管以進一步增強其防滲功能。實際鋪設時工作人員需對膜的鋪設方向、拉伸度等因素進行精確控制，確保其與基層完美貼合減少后期對其造成影響。特別要注意，施工人員應穿軟底鞋以避免對復合土工膜造成損傷。

3.7 土工布防滲技術

土工布由合成聚合物材料制成，在堤防防滲應用中，可以有效地隔絕滲水途徑，從而達到控制地下水位、降低滲流量的效果。施工時土工布應按設計要求平鋪在預定位置，其上下應有一定厚度的土層，以確保土工布與土體緊密結合，防止因受力不均或物理破損導致的防滲失效。應確保接頭部位無滲漏，且接頭的穩定性要與土工布主體相當。

此外，土工布的施工也要考慮與其他如排水系統等工程部分的配合，讓整體的防滲效果都符合施工要求。長期運營中，還應定期檢查土工布的狀態，及時發現并修復可能的破損或老化問題

3.8 深層攪拌防滲墻技術

深層攪拌防滲墻技術采用深層攪拌機械，將特定的水泥漿料與原土深度攪拌，形成具有一定強度和低滲透性的土水泥體。這種土水泥體既保持了土的固結性能，又具備了水泥的抗滲特點，從而為堤防提供了堅固的防滲屏障。

根據設計要求確定攪拌深度和范圍，然后使用攪拌機具在預定位置進行深層攪拌，攪拌過程中將特制的水泥漿料注入，確保與原土充分混合。攪拌完成后土水泥體需要一段時間來固化和成熟，其間應保持其濕潤狀態，防止裂紋的產生。隨著固化過程的進行，水泥體的強度和防滲性能會逐漸增強，直至達到設計要求。

深層攪拌防滲墻的施工質量直接決定了防滲效果，因此施工中應嚴格控制攪拌的均勻性、漿料的配比和質量、攪拌速度和時間等關鍵參數，確保土水泥體的質量穩定。對于施工后的土水泥體，也應定期進行檢查和維護，及時發現和處理可能的問題，保證其長期的防滲性能。

4 結束語

堤防的防滲能力對于確保水資源安全和避免洪水災害尤為關鍵。隨著技術的發展，現代化的防滲施工技術如HDPE土工膜、土工布等不僅提高了施工效率，還極大地增強了堤防的防滲效果。隨著技術的持續進步，更多創新的方法和材料將應用于水利工程，為確保人們生命財產安全提供有力保障。

參考文獻

[1] 徐麗娟.水利工程中堤防防滲施工技術分析與應用研究[J].水利科學與寒區工程，2022，5（10）：124-126.

[2] 趙燁.水利堤防加固工程中防滲墻施工技術的應用[J].建筑技術開發，2022，49（24）：89-91.

[3] 曾艷.試論水利水電堤防工程防滲施工與質量管理[J].建筑與裝飾，2022（21）：64-66.

[4] 張有義.防滲加固技術在水利堤防工程中的具體應用[J].環球市場，2020（9）：346.

[5] 何建紅.關于防滲加固技術在水利堤防工程中的具體應用[J].建材與裝飾，2020（9）：282-283.