水利工程施工中堤坝防渗加固技术的探讨

王广昌

摘要：水利工程施工中堤坝防渗加固技术包含方方面面，本文首先介绍堤坝防渗加固技术的含义和要点，其次阐述堤防概况、特点以及实际险情案例，最后分析堤坝防渗加固技术的设计方法与内容。

Abstract： In the construction of water conservancy projects， the dam anti-seepage reinforcement technology includes all aspects. This article first introduces the meaning and main points of the dam anti-seepage reinforcement technology， then describes the embankment overview， characteristics and actual dangerous cases， and finally analyzes the design method and content of the dam anti-seepage reinforcement technology.

关键词：堤坝防渗加固技术;含义和要点;设计方法与内容

Key words： anti-seepage reinforcement technology of dams;meaning and main points;design method and content

中图分类号：TV543                                        文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）12-0117-02

1  堤坝防渗加固技术含义和要点

防渗加固工程的主要工作是渗流控制，渗流控制是指控制堤身和堤基内的渗流状况都在允许的范围内，不会发生渗流破坏的情况从而保证大堤的安全。一般情况下渗流控制的原则都依照“前堵后排和保护渗流出口”。堤坝渗流险情形式不仅包含堤身的散浸、渗水、脱坡、漏洞和跌窝，而且包括堤基的管涌、泡泉、泉眼、隆起和沙沸等。

渗流控制措施的形式不仅包含铺盖、防渗斜墙、垂直防渗墙和锥探灌浆而且包括盖重、淤背、填塘、减压井、减压沟和滤层等。一般情况下堤坝防渗工程应当遵循以下4个要求：第一，应当保证防渗工程施工安全，避免出现施工危险事故。第二，堤坝防渗工程，应当根据实际施工现场的不同而采用不同的防渗技术。第三，堤坝防汛工程要尽量降低对水环境的影响作用。第四，建议使用技术更先进，工艺更精湛和材料更多元的设备，保证施工质量。总结来说堤坝防渗加固工程应当根据不同的地质状况采用不同的防渗技术争取做到因地制宜。并且堤坝防渗加固工程应当充分考量各种因素，制作出最恰当的施工方案。比如施工人员要考虑当地区域的地质条件，根据地质条件来确定堤坝防渗等级和防洪标准。再比如施工人员还要考虑当地区域的农作物耕种情况，坚持在保护耕地的前提下有效开展堤坝防渗加固工程。

2  堤防概况、特点及险情

我们以长江为例介绍堤防概况及具体渗流险情情况，长江中下游的防洪体系是以堤防为基础，把三峡工程作为防洪骨干，以干流支流的水库、蓄滞洪区和河道整治相配套，同时防洪体系也结合封山植树和退耕还林等非工程措施来与防洪工程相结合形成完整防洪体系。我国长江中下游堤防总长超3万千米，长江干流堤防约4000公里。其中以武汉和荆江大堤为代表的一级堤防约600公里，以同马、黄广和荆南长江干堤为代表的二级堤防长度约2500公里，三四级堤防长度约500公里。长江中下游堤防保护了我国长江两岸13万平方公里的土地、9000多万亩的耕地、将近1亿的人口以及重要的工业和交通运输。

以2019年7月江西大范围降雨为例，此次降雨造成了江西省总共70多处提防险情，其中有两处较大的地方，险情分别是乐丰联玗珠湖段发生管涌、魁杨联玗乐港镇段发生渗漏即内坡堤脚渗水。长江堤防险情主要包括渗透、崩岸和漫顶，我们统计了2018年长江中下游堤防工程险情，详细如表1所示。

从表1可以得知2018年长江中下游的堤防工程险情大多数集中在渗流险情，因此堤坝防渗工作需要不断开展，堤坝防渗加固技术需要不断更新且提高其应用效果。

3  防渗加固技术设计方法

全世界水利工程建设中防渗墙通常情况下是被用到水库大坝修建中，因为该工程耗时长花费金额较高，所以该工程也仅应用在水库工程。但是随着近些年施工技术和施工效率的提高，防渗墙的造价也逐步降低，防渗墙也被引入到河道堤坝防渗工程中，这让堤防工程的质量提升了好几个档次。其次便是吹填、减压井和锥探灌浆等，接下来重点介绍垂直薄防渗墙和吹填设计。

3.1 垂直薄防渗墙

垂直薄防渗墙是当今防渗处理中，使用次数最多的措施。但在应用该技术之前，首先要明确墙体的厚度、深度和材料。垂直薄防晒墙的墙体厚度要根据实际工程不同而计算出相对应的墙体厚度，并且也要充分考虑施工设备以及工艺水平。垂直薄防晒墙的深度根据地层结构而异，隐蔽工程中半封闭防晒墙应用最多且效果好，并且对地下水环境影响一般不会产生太大的影响，因为它在多层地基中截断了上部透水层并达到了中部相对弱透水层，所以对地下水环境一般不会有太大的影响。垂直薄防渗墙的墙体材料主要包含两类，第一类是传统材料比如水泥土、水泥砂浆和塑性混凝土。第二类是新型材料比如一些特殊性质的柔性材料，这类新型材料采用更加先进的纳米技术，其渗透能力和抗压抗挤能力比传统材料更要好，但因为其造价较高所以仍然处于少量使用的阶段。无论是使用传统材料还是属于使用新型材料，或者是两者相结合，都必须保证防渗墙的墙体材料质量合格符合施工要求。

3.2 吹填盖重

吹填盖重的设计方法包括计算吹填的宽度与厚度和复耕两个方面。由于吹填盖重设计方法的工程量巨大且耕地的占压太多，所以该设计方法相较于垂直薄防渗墙应用次数较少。吹填的宽度和厚度是根据勘探得到的剖面图进行计算，以及规范推荐的透水盖重计算式，从而算出宽度和厚度值。针对复耕设计方法，为了解决吹填占地占压耕地和影响环境的问题，建议在吹填前将一定深度原耕土剥离并推铲至指定区域，待吹填至完成后，再将该土平铺其上以利于复耕。这里关键的问题是复耕土的厚度如何确定，通常以农作物的根系深度以及当地的工作条件来考虑，但水稻田不太一样，一般情况来说最有效的复耕土厚为四十厘米到五十厘米。

4  堤坝防渗加固技术设计内容

4.1 传统施工技术

4.1.1 开槽转化法

开槽转化法是修建堤坝防渗加固工程里面的堤防渗墙中主要应用的方法，开槽转化法中的开槽设备，不仅包含常用的锯槽法，而且还包含抓斗法、涉水法以及气举反循环法。一般情况下施工人员会根据施工区域特点采用合适的堤坝防渗加固施工技术。

第一，抓斗法。抓斗的斗体分两种，第一种是液压式抓斗第二种是机械式抓斗。两种抓斗斗体适合两类不同的施工区域地质条件，比如施工现场有较多的卵石和软岩底层，那么就需要借助机械式抓斗设备来开展现场的施工工作。如果说施工区域现场包含较多的土层和沙地层，那么施工人员就应该利用液压式的抓斗斗体，它相较于机械式抓斗效率会更高。但无论采用哪种设备，都需要保证施工质量。

第二，涉水法。涉水法是另一种主要的堤坝防渗加固施工技术，该方法的原理是借助成型器的自身重力以及泥浆的冲击力来将地下土层结构破坏，经过反复的上下循环并借助成型器不断修整槽型最终完成整体的施工作业过程。该方法同抓斗法都是比较常用的堤坝防渗加固施工技术，但是这两种方法也有一定的缺陷，所以应该根据实际现场的施工需要采用不同的方法。

第三，锯槽法。锯槽法与涉水法的工作方法和原理基本一致，但是该方法工作效率较低，施工效果和施工质量相较于以前两种方式处于劣势。因此在正常的施工过程中，除了为连续开槽加快施工进度以外该方法一般很少应用在堤坝防渗加固工程。如果施工人员在利用锯槽法开展防渗墙建设时，一旦遇到沙卵石层那么锯槽法将很难正常应用。

第四，气举反循环法。气举反循环相较于以上三种方法来说，既具备以上三种方法的优势又能够成功规避以上三种方法的缺点，所以气举反循环是目前我国乃至全世界大部分水利工程施工中堤坝防渗加固的主要技术选择方式，它不但工作效率快而且工作质量高成本也不很高，所以该方法成为近年来国内和国际工程中的潮流。

4.1.2 深层搅拌法

目前在世界上的大部分水利工程堤壩防渗加固技术中，深层搅拌法应用次数并不多，因为其本身有一些固有的障碍和缺点影响了该方法的广泛推广。比如深层搅拌法不适合深度过高的防渗墙工程中，另外由于该方法下只有一套设计体系，所以就容易给后期的质量验收和质量评价带来麻烦，施工过程中现场施工人员无法通过深层搅拌法来进行更灵活的技术运用，所以该方法在实际施工过程中采用的次数并不多。

4.1.3 震动挤压法

振动挤压法是传统的堤坝防渗加固技术，但该方法随着设备技术以及施工效率的提高而逐渐被施工团队所抛弃，该方法的工作原理就是将板桩或木板挤压到土体中然后再用力拔起中间形成的空间后把浆体注入到里面，从而形成防渗墙，但是该种方法工作效率比较低，并且对现场土质的要求比较高，所以这种方法的应用范围比较窄，除极特殊情况下该方法才会被施工人员进行采用。

4.2 新型施工方法

4.2.1 铰链砼沉排

脚链砼沉排在所有的新型堤坝防渗加固技术中属于应用次数最多，施工团队最愿意使用的施工技术方法，因为该方法将柔韧性和整体性有效地结合起来，能够适合任意形状的河床，不会因为河床过度不规则而无法开展施工，所以该方法基本上是大部分防渗加固工程技术的首选。该方法解放了大量的劳动力提高了施工效率，为世界各地的堤坝防渗加固工程做出了突出的贡献。

4.2.2 模袋砼给模袋砂

模袋混凝土护岸具有整体性强、抗冲与抗风浪能力强、机械化施工程度高、施工速度快和施工质量容易控制等优点。但其对河床的平整度要求比较高，适应河床变形能力较差，当河床有较大冲深，刚性的模袋混凝土排前沿将悬在水流中，极易折断破坏。若在模袋混凝土排前沿加抛一定数量的块石时，则对保护模带混凝土免遭折断有帮助。

4.2.3 钢丝网石笼

更大、更柔和和更适合河床底部形态的钢丝网石孔更易相互咬合成为一个整体，因而具有较高的抗冲性，适合在河势变化较大、水流顶冲强烈的部分。钢丝网笼应满足有足够的抗拉强度，能自由起吊和沉放，网口不能松动以防块石头滑出。网笼应有全方位的柔韧性以适应河床变形及网笼间的相互咬合，并且还要需要有较强的抗腐蚀性。

参考文献：

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