水利工程堤坝防渗加固施工技术

2023-01-09许子福杨立兵

工程建设与设计 2022年1期

许子福，杨立兵

（云南省水利水电工程有限公司，昆明 650000）

1 引言

水利事业关乎国计民生，与国家经济发展息息相关。近年来，我国水利事业发展迅速，各种规模、类型的水利工程项目逐步兴起，在创造了巨大效益的同时，部分水利工程面临着老化、结构失稳等问题。堤坝作为水利工程中的关键构成要素，长期在水流冲刷和侵蚀下，堤坝渗漏、失稳问题越发突出。因此，各个水利工程的建设施工和运营管理中，都要注重对堤坝的防渗和加固处理，通过科学的防渗加固技术，最大程度上保障水利工程的安全运行，提升工程效益。

2 水利工程堤坝险情分析

水利工程堤坝险情具体体现在以下几个方面：

1）散浸。这一现象在汛期出现，当持续保持在高水位状态下时，河水会逐步经由堤身土壤空隙在堤内坡或者内坡脚附近出现一定的渗出现象，当这一现象持续较长时间时，将导致堤坝湿润且变软，引发浸润水流的问题。在强降雨天气下，人们可通过对浸润水流的水温高度来判定在此堤坝中是否存在散浸险情。

2）浪坎。这一险情也发生在汛期阶段，在宽水面且风浪较大的堤段，风浪存在着较大的冲击作用力，在该作用力下，堤外坡的土粒往往会被水流冲走，形成浪坎，如果此现象没有及时处理，最终将引发堤身的崩塌。当发生了浪坎现象时，可利用土工织物护坡来抵御风浪冲击，在临河堤坡上利用土工织物布、土工膜布等材料构建护坡，顶部利用土袋等重物压在堤顶，最后在其上利用沙袋或者土袋压紧。

3）堤身裂缝。堤坝在长时间的使用过程中，会因自然侵蚀而发生裂缝。在堤顶或者堤坡的裂缝，都将会导致堤坝的渗漏，降低堤坝安全性。

3 水利工程堤坝渗漏的原因

3.1 技术缺陷

水利工程施工中的技术要求非常高，为保障技术应用的正确性，在施工作业进行的过程中，工程单位要安排专人进行相应的受力分析和计算。设计人员在开展设计工作时，应综合考虑工程现场的环境，确定在施工作业进行中存在的不利影响因素，从这些角度进行设计优化。但就目前水利工程施工情况来看，设计人员往往缺乏对全方面因素的考虑，常常存在施工参数不符合标准的现象，导致后续施工中存在技术、工艺应用不当的问题，使坝体建设质量存在安全隐患。此外，在水利工程堤坝建设时，所采用的防渗技术不合适也是引发渗漏的直接原因。当所采取的防渗技术与坝体结构、现场情况不相适应的情况下，防渗技术难以发挥其应有的防渗漏作用，比如，坝基下透水层厚度不大的情况下，可通过防渗墙的建设来进行渗漏预防，但实际的施工建设中，却并未采用防渗墙技术，而选用了其他的防渗方法[1]。

3.2 自身变形渗漏

水利工程所处的现场环境十分恶劣，水流的长时间浸泡导致堤坝结构可能会出现一定的结构破坏与变形，造成堤坝渗漏失稳。当长时间遭遇水流冲刷时，坝体结构的局部可能出现破损，导致坝体结构的完整性和稳定性不够。此外，坝基部位出现渗漏水问题的概率非常高，长时间的渗漏势必会引起变形，各个水利工程项目的建设施工过程中，都必须重视此类问题的处理，采取恰当的措施来预防坝体变形。

4 水利工程堤坝防渗加固施工关键技术

4.1 渗漏涌水处理技术

4.1.1 导管注浆

在水利工程项目实施的过程中，如果堤坝出现的是局部渗漏，导管注浆加固法更为合适，其防渗加固可以达到预期效果。导管注浆技术通常应用在坝基、坝肩渗漏部位的防渗加固处理中。具体的技术应用过程中，在指定的位置处进行高聚物注浆材料的布设，因为这种材料的性质特殊，可以在一定的时间内逐步膨胀，在材料膨胀的同时，实现对土体空隙、接缝缝隙的有效填充，现场土体的密实度显著提升，在堤坝中形成了良好的防渗体系[2]。

4.1.2 膜袋注浆与封堵管涌

膜袋注浆与封堵管涌同样属于渗漏涌水处理工艺，这一防渗加固技术的应用相对简单，主要发挥的是膜袋膨胀作用，在材料膨胀的同时，也就实现了对堤坝涌水部位的封堵。为达到最佳的施工效果，应注意对注浆材料的用量控制，使得其能够在膜袋内加以膨胀并对管涌加以填充。

4.2 防渗墙技术

4.2.1 高压喷射法

高压喷射法是防渗墙施工技术中的一种。在具体的施工作业中，需借助专门的高压喷浆机械设备，经由该设备的高压喷嘴，将前期所配备好的水泥浆喷出，水泥浆在喷出的同时，逐步向堤坝中灌入，经由与砂砾、土体的共同搅拌，也就在此部位形成了一道防渗墙，防渗效果明显。高压喷射法可以对浆液的浓度、用量以及处理范围进行准确的控制。

4.2.2 水泥搅拌桩法

水泥搅拌桩法防渗墙的原理简单且施工便捷。在砂砾地层中，水泥搅拌桩防渗墙更为适用，且该技术应用时可以实现对现场地基的改良，提升堤坝整体结构的稳定性。混凝土防渗墙的成本投入低，防渗效果良好，随着时间的逐步延长，渗透系数日渐降低。

4.3 灌浆技术

4.3.1 劈裂式帷幕灌浆技术

劈裂式帷幕灌浆技术在堤坝的防渗和加固处理中非常有效。在堤身加固、渗漏问题的处理上，多采用这一施工技术，通过规范化的施工作业开展，堤坝结构安全性显著提升，出现渗漏的概率也相对降低[3]。在劈裂式帷幕灌浆技术应用中，可采用浅孔轻便钻机在坝体结构上实施钻孔作业，并且要确保钻孔都依据特定的规律来布设，根据以往施工经验，钻孔采用梅花形布设方法最佳。在特殊情况下也可以沿直线布设，直线布设时，钻孔应沿着堤坝轴线从坝顶离堤外肩1.5 m 的部位开展实施钻孔作业，每个钻孔之间应保持3 m 左右的距离，但具体的钻孔深度必须要严格根据工程现场的具体情况和施工要求来确定，通常情况下，钻孔深度维持在1～2 m，在钻孔作业完全结束且达到了相应的施工标准以后，正式进入灌浆作业环节，注意对每次灌浆量的控制。在灌浆作业开展的前期阶段，一般使用稀浆液，随后逐步加大浆液浓度，并在灌浆作业中注意对灌浆压力的控制。

4.3.2 灌浆加固技术

在浆砌石重力坝的防渗加固处理中，多采用的灌浆加固技术。通过对坝上游面灌浆加固，避免裂缝的出现或者漏洞的形成，不仅使得坝体结构更为稳定，更提升了防渗性能，坝体承载力显著提升。工程实践中，如果水泥工程堤坝的稳定性不够，比如，下游位置的牢固性不足，势必会导致水平孔和斜孔的出现，对整个水利工程极为不利，针对这种问题，可以通过反向灌注法来进行处理[4]。

4.4 水平防渗加固技术

水平防渗加固在水利工程堤坝加固中也十分常见，主要需考虑以下问题：

1）如果堤坝存在大面积渗漏的现象，对于防渗加固技术的要求相对较高，在进行水量、水位等的测量以后，结合现场的具体情况来进行相应的防渗加固技术选择；

2）对于需进行渗漏率控制的大坝，应采用水侧拦截技术，以保持防渗加固的连续性。

5 堤坝防渗加固施工关键技术的应用

5.1 工程概况

以某水利工程堤坝的防渗加固为例，该堤坝长100 m、高6 m，在开展防渗加固施工时，因为雨季马上到来，整体的工期紧张。此外，该地区存在着严重的涌水现象，增加了水利工程堤坝的安全风险，必须要进行防渗加固施工。

5.2 劈裂式帷幕灌浆技术的应用

根据对此堤坝工程现场情况的全面分析，最终采用的是劈裂式帷幕灌浆技术。钻机钻孔作业实施时，钻孔呈梅花形，从顶部开始沿着堤坝直线向外钻孔1.5 m，每个钻孔之间保持3 m 的距离，并通过对现场特殊的情况的分析，适当进行了孔距的灵活调整[5]。此外，通过直线布孔法，遵循规范化灌浆施工的要求，从下到上灌浆并注意对灌浆速度的控制。实践证明，劈裂式帷幕灌浆技术的应用起到了很好的防渗加固效果。