水利工程堤坝防渗加固施工技术探讨

文／邵伟春、章猛、苏学昌 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司 江苏南京 210000

陈丽 南京市六合区金牛山水库管理处 江苏南京 210000

引言：

水利工程建设属于一项利国利民的基础设施，对于促进农业经济发展有着重要作用。但是由于堤坝建设时间较长，如果年久失修，就很容易出现渗漏问题，进而影响到堤坝内部结构的稳定性。如果不及时采取修复措施，会导致影响更加严重，最终导致堤坝无法正常投入使用，对水利工程项目的效能发挥造成制约。由此可见，要想保证水利工程项目的正常投入使用，就必须要采取有效的堤坝防渗加固施工技术措施。而针对不同的渗漏情况采取针对性的防渗加固施工措施，更能够达到理想的防渗加固效果，这对于提升整体的堤坝施工质量具有重要意义。

1、工程概况

南京市六合区滁河近期防洪治理完善工程施工三标，位于老滁河河套段左岸。主要建设内容包括：堤防加固5.21km，灌溉泵站4 座（郭营站、刘陆站、李庄站、东庄站），涵洞2 座（大陡门涵、河套涵）。老滁河左岸设计堤防级别为2 级，洪水标准为100 年一遇。工程中标价：60381750.36元。

堤身防渗：KL0+800～KL1+600 段采用多头小直径搅拌桩防渗墙防渗，深6.0m，桩径0.5m，桩距0.4m，成墙厚度0.3m；KL1+600～KL3+200 段采用压密灌浆防渗处理，深5.0m。

在本工程中，堤坝防渗加固工程是其中的重要内容，对于保障整体的水利工程施工效益具有重要意义。本文主要基于工程案例探讨堤坝防渗加固施工技术。

2、堤坝防渗加固技术分析

堤坝防渗加固的主要目的是为了对泥沙运动进行有效控制，确保堤坝主体中的泥沙运动能够控制在合理范围内，这样能够大大提升整体的堤防安全系数，避免由于砂石运动而导致堤坝的地基遭到破坏。通常情况下，堤坝由于泥沙运动而导致的问题包括渗漏、坡度下降、管涌等。针对这些问题，必须要采取有效的防渗加固措施，以保障整体堤坝性能提升，避免出现渗漏及地基损坏问题。在实施防渗加固技术的过程中，应当避免出现危害水环境的行为，同时还要选择适当的防漏防范措施。在具体施工中要保障整体的施工安全性，减少安全事故。另外，施工单位应当尽量应用先进的施工技术、材料、设备等等，提升整体的施工质量，以保提高防渗加固技术水平，促进堤坝使用年限有效延长。基于防渗加固技术的应用，需要先分析渗漏的原因，然后采取对应的防渗加固技术措施，以保障防渗加固施工的有效性。

3、堤坝渗漏原因

3.1 施工材料存在缺陷

在水利工程当中，堤坝主要是重力坝式结构，这种结构性能较好，因此在水利工程中的应用范围较为广泛，而且具有较高的可靠性，成本也较为低廉，符合施工要求[1]。但随着堤坝投入时间的延长，河堤结构被水长期冲洗，受到破坏，进而导致坝体内部结构出现变化，甚至导致岩层结构遭到破坏，影响到河堤的投入使用效果。一旦岩层结构稳定性下降，再受到强烈流水冲击时则会导致堤坝很容易出现渗漏问题，长此以往则会出现安全事故，例如大坝塌陷等。如果施工材料存在质量问题，则会导致堤坝渗水问题更加严重，而且堤坝的使用寿命也会大大降低。例如应用本身具有腐蚀性的填充材料，还会加重堤坝渗漏问题，导致堤坝投入运行效益大打折扣。

3.2 堤坝结构变形

与普通的工程项目相比，水利工程项目非常特殊，其所处的环境更特殊，堤坝的坝体结构需要浸润在水中，因此很容易出现坝体上下的温度差，而且由于长期被流水冲刷，导致坝体结构很容易出现变形的情况。如果变形严重，则会导致堤坝的结构发生扭曲，进而影响到堤坝整体结构的稳定性，最终导致坝体出现渗漏问题，甚至出现更严重的塌陷问题，严重影响到堤坝的投入使用。因此，针对需要进行防渗加固施工的堤坝工程还需要注重加强变形观测，以确保施工的针对性。

3.3 后期维护不当

在完成堤坝施工之后，便可投入运行，而运行过程中的维护工作开展也至关重要。由于堤坝的运行环境较为恶劣，尤其是坝体需要长期浸入水中经受流水的冲刷，这样就导致运行中极容易出现隐患，如果对这些隐患未采取有效的维护措施，则会导致问题变得更加严重，例如坝体局部出现裂缝等，进而导致渗漏问题越发严重。通常情况下，工程建设完成之后，会交由专业的运营单位开展运行维护工作，但如果监督管理机制不够健全，运行维护人员缺乏专业能力及责任感，或者是在巡检坝体时不够认真仔细，难以及时发现堤坝运行存在的问题，则都会导致渗漏问题扩大，甚至出现决堤的情况，对工程项目周边居民造成巨大危害。

4、堤坝防渗加固施工技术

要想确保防渗加固施工的有效性，首先要明确基于不同的荷载条件对坝体稳定性的要求，以为防渗加固施工提供数据支撑，具体的稳定计算指标如表1 所示；

表1 稳定计算指标

通过明确影响坝体稳定性的各项指标，并将其应用于防渗加固施工中，以确保提升施工质量，更好地满足堤坝投入使用需求。

4.1 防渗施工

第一，应用高压喷射注浆技术进行防渗施工。基于高压喷浆设备进行水泥浆喷射，并借助于由此所产生的高压冲击力进入堤坝的基础位置，实现水泥浆与土层、砂砾的混合[2]。基于堤坝底部，设置向上的防渗墙，以确保达到理想的防渗效果。在具体施工中，注浆压力应控制在127.40-166.60kPa，如果坝基属于沙土结构，则应当将水泥浆喷射到土层内，完成注浆后，可再应用黄泥浆封堵注浆口。此种施工技术操作简单，而且成本较低，防渗效果显著，应用也较为广泛。高压喷射注浆法尤其适用于淤泥、软塑、流塑或者粉土、黄土、素填土、碎石土等的堤坝地基当中，通过应用此种注浆技术进行防渗施工，能够大大提升地基承载力，并且减少堤坝变形情况，保障堤坝坝基的稳固性。

第二，设置水泥搅拌桩（如图1）。在土层当中关注水泥浆，并且持续搅拌，促进浆液与土层充分混合，然后形成坚固的防渗墙。对于土层或者砂砾填充的坝体地基应用水泥搅拌桩作为防渗墙的效果更为显著，同时也能够实现坝体基础质量提升，保障整体的堤坝防渗性能。水泥搅拌桩所适用的土质类型较为广泛，例如淤泥质土、淤泥、粉土、泥炭土等原因导致的饱和软黏土或者是含水量较高且地基承载力要求高的地基等，而且加固深度大，其所适用的工程范围也较为广泛，比如复合地基、支护结构、防渗帷幕等等。

图1 水泥搅拌桩施工示意图

第三，设置混凝土防渗墙。具体施工工艺流程如图2所示。通过设置混凝土防渗墙能够达到非常好的防渗效果，而且随着时间的增长，防渗墙的渗透系数会逐步下降，在保证施工质量的基础上设置防渗墙能够从根本上解决堤坝的渗透问题[3]。混凝土防渗墙的成本较低，而且施工工艺较为简单，即便是出现水库水位极具下降的情况，防渗墙下游也不会出现顶托情况，以保障坝体的稳定性及安全性。需要注意的是，在采用此种方式进行防渗加固时，应当充分考虑工程项目的具体情况，对堤坝结构进行深入分析，以实现对自凝灰浆、高压喷射混凝土及垂直铺塑等措施进行合理运用，以确保混凝土防渗墙的应用效果。而且在选择防渗施工材料时应当注意所选材料必须优质且符合施工规范，以最大限度提升施工效益。

图2 混凝土防渗墙施工工艺流程

第四，低压快凝施工技术应用。地方防渗加固施工工作的开展，如果出现了管涌问题需要进行抢险施工处理，则可以应用低压快凝方式进行施工，这样能够妥善解决渗漏问题。对此，施工单位首先应当注重选择合适的施工材料，并且在具体施工中要按照科学合理原则开展施工流程，保证施工规范性，对于施工材料应当确保其在泡水后会大大提升阻力，这样就会加大对泥浆外流的阻碍作用，从而达到理想的防渗加固效果。而且为了确保凝结效果能够在最短时间内达到目标，就必须要在低压条件下应用泥浆进行施工处理，以保证防渗加固效益。

4.2 灌浆施工

应用灌浆施工技术能够对堤坝工程起到较好的加固施工效果。不仅能够提升坝体强度，还能够在内部形成加固帷幕，进而减少渗漏及坝体开裂问题[4]。主要的灌浆技术包括：

第一，劈裂帷幕灌浆施工技术，通过在坝体合适的位置进行钻孔，通过梅花形或者直线形对孔位进行分布，并且将各个孔的间距控制为3m，并根据实际情况确定深度，通常为1-2m。完成钻孔之后可进行灌浆施工，自下而上进行灌浆，且分次开展操作，每次的灌浆量需要控制好，施工前期可应用较稀的浆液，随着施工逐步增加浓度，同时要注重控制好灌浆的顺序及压力，避免出现串浆、局部隆起或者滑坡的情况，保证灌浆后能够形成帷幕，提升坝体强度及稳定性[5]。

第二，灌浆加固施工。此项施工技术则是在堤坝上通过灌浆方式构建固结体，对于坝体中出现的漏洞进行封堵处理，缝隙则要进行填充处理，以确保堤坝的稳定性，提升其抗渗能力。对于运行时间较长的堤坝，其下游位置很容易出现渗漏问题，长时间渗漏会形成孔洞，通过在此位置埋设灌浆管，并进行灌浆处理，则能够实现对孔洞的良好封堵和填充，进而保证提升坝体的抗冲刷能力[6]。

第三，水平防渗施工。水封防渗加固施工的应用能够解决大面积的坝体渗漏问题，在此种情况下，施工人员可先对水量进行测量和评估，然后结合工程实际进行综合分析，然后确定需要开展施工的关键位置[7]。对坝体的整体情况进行综合分析，对于出现渗漏问题或者结构缺陷的位置可应用透水压力渗透技术进行施工，需要注意的是此种施工方式有一定难度，施工人员需要注意控制施工要点，并且按照规范操作[8]。另外，施工单位可针对堤坝的渗流量情况进行分析和控制，可以应用临水截渗施工技术来强化施工效果，既能够保证对坝体施工的持续性，还能够达到理想的加固效果。

4.3 渗漏涌水施工

针对堤坝渗漏涌水情况需采取对应的施工处理技术，以保证加固处理效果。如果堤坝知识局部发生渗漏，则最适宜的处理方法便是导管注浆法，尤其是对于坝基渗漏或者坝肩渗漏问题的处理效果更为显著。通常情况下，施工单位可以将高聚物材料布设在预留位置，并且促使其膨胀，这样土体的空隙与接触缝隙都能够得到更为严密的填充，这样可以保证土体更为密实，而且防渗体系也会变得更加坚固与稳定，保障堤坝投入使用的有效性。另外，施工单位也可以采取末代注浆或者封堵管涌方式进行施工处理，这两种技术的应用主要是通过膜袋膨胀作用进行实际运用，通过科学应用注浆材料，能够促使袋内碰撞，然后再对管涌入口位置进行填充处理。实践研究显示，应用膜袋注浆方式施工可以确保封堵效果更加优异，还能够进一步提升堤坝的防渗性能。

结语：

水利工程运行的安全稳定与社会经济健康发展有着密切关系，因此必须要对其中的堤坝运行加强重视，分析导致堤坝出现渗漏的原因，并且针对具体的渗漏情况采取有效的防渗加固施工技术，包括防渗施工技术、灌浆施工技术、渗漏涌水的施工处理技术等等，通过应用这些更具针对性的防渗加固技术，可以更好地开展防渗加固施工工作，以提升堤坝防渗效果，并且提高整个坝体的结构稳定性及安全性，为其后续的投入使用寿命延长并发挥社会效能奠定良好基础。