水利工程堤防防渗施工技术的应用探讨

包小红

（甘肃省定西市渭源县水务局，甘肃 渭源 748200）

水利堤防工程作为维护国家重要的水利设施之一，承担着防洪、排涝、蓄水等重要任务，对保障国家经济发展和人民生命财产安全具有不可替代的重要作用。然而，由于自然环境的复杂性和工程建设的特殊性，水利堤防工程在长期的运行中常常面临着水土流失、渗漏涌浪、基础不稳等问题的挑战。作为解决该问题的关键技术手段之一，防渗施工技术的应用和效果直接影响着工程的安全稳定与长期运行，合理管控防渗施工技术的应用，才能够有效地降低工程渗漏率，提高水利堤防的防洪排涝能力，保障周边生态环境的可持续发展。

1 水利堤防工程防渗施工与技术概述

水利堤防工程是指为了防止水灾和合理利用水资源而建设的一类水利工程，主要用于防洪、蓄水和排涝，利用水利堤防工程在河流、湖泊、海岸等水域的周围修筑堤坝、堤堰、防波堤等，能够起到抵御洪水、潮汐和水位上涨等自然灾害的作用，同时能够保障水利工程设施的完整性。而作为保障水利堤防工程完整性的关键技术之一，防渗施工技术作用于堤防工程的堤坝、堤堰等设施之上，并综合采用加固、防渗封层等方式，大幅度提高堤防工程设施的防渗透能力。典型的技术方法有：通过在水利堤防工程的堤坝表面采用土质加固的防渗施工方法，其中包括土工膜加固、土体灌浆加固、土工格室加固等，优化堤坝表面的防渗性能。

2 水利工程堤防渗水及防渗施工问题分析

2.1 水利工程堤防渗水原因分析

结合国内水利工程堤防建设的实际情况来看，尽管是标准的中型水库，其堤防与水坝设施的总库容达到1.0×104m3至1.0×108m3，这就导致水利工程的堤防容易因蓄水的影响而出现渗漏现象。从导致水利工程堤防出现渗漏的直接原因来看，渗透压力过大、土体渗透性超标、地基不稳、防渗设施老化等都与水利工程堤防出现渗漏现象有着直接原因，例如，水利工程堤防通常见于水库的水体周围，当水库蓄水的水位增高时，水利工程堤防内的水压差也会随着增加，导致稳定性不足的堤防结构处出现裂缝、孔洞等情况，最终引发不同规模的渗漏现象。

2.2 水利工程堤防防渗施工技术的应用难点

2.2.1 材料选型影响施工技术应用效果

根据防渗施工技术方法的不同，防渗施工中通常需要采用不同种类的施工材料进行堤防修复工作，且材料的选型会对最终的防渗施工效果产生决定性的影响。以典型的土工膜防渗漏施工技术为例：在土工膜防渗漏施工中，能够用于防渗施工的土工膜材料包括高密度聚乙烯HDPE土工膜、PVC聚氯乙烯土工膜、HPPE高压聚乙烯土工膜，不同土工膜材料在抗渗性能（渗透系数、渗透压力等）、物理性能（抗冲击性、撕裂强度、拉伸强度）、化学性能（抗酸碱性能、耐腐蚀性）等方面的效果各不相同。正因如此，如果在防渗施工中未能采取符合目标水利工程堤防防渗漏需求的土工膜材料，则会导致最终的防渗漏设施使用效果无法达到理想状态，其中包括：抗冲击性不足导致防渗漏施工中出现土工膜因机械损伤而破损、渗透系数过高导致防渗设施的阻隔性能受损。

2.2.2 地质条件影响防渗施工技术效果

在设计水利工程堤防防渗施工技术方案的过程中，防渗设施的最终效果会受到地质条件的影响，而其中的主要两大因素为土体特性、地下水流动性。首先，从土体特性的影响情况来看，土体颗粒大小、口隙结构或排列结构都是影响水利工程堤防渗透效果的主要因素，结合《水利工程渗透试验方法》（SL67-1995）的案例指导可以得出，当水利工程堤防所处位置的土体颗粒渗透系数高于0.75时，堤坝土体的渗水量将会超过0.607 m3/min，对后续的防渗施工造成较大的工作难度。其次，部分水利堤防工程的堤坝设计中建有堤坝地基，地基部分同样是防渗施工中的施工对象之一，然而，受到地下水位及地下水流动因素的影响，堤坝地基的稳定性会随着产生变化，以至地基处出现结构受损情况。而当堤坝内水位升高、内部水压增大时，堤坝内蓄水会从堤坝地基的结构受损处出现渗漏情况，使防渗施工作业难以下手，从而影响水利工程堤防防渗施工的技术使用效果。

3 水利工程堤防防渗施工技术应用策略

3.1 土工膜防渗技术的应用

土工膜材料通常具有较为良好的防渗性能及化学性能，因此，采用土工膜材料为核心实施的土工膜防渗技术，能够应用到现阶段水利工程的堤防防渗施工当中，改善防渗施工的整体效果。为了充分发挥土工膜防渗技术的优势，施工单位需要着重考虑并执行该技术的要点：首先，在地表处理方面，为了防止铺设土工膜的平面存在碎石、残渣等容易划破土工膜的障碍物，施工人员必须在施工前对防渗区域的地表进行处理，保障其地表平整、坚实。其次，在材料条件的准备上，施工中必须采用数据建模的方式，计算防渗区域土工膜的受力情况，再根据土工膜的受力极限值要求来选择相应数量与规格的土工膜材料，土工膜受压计算如式（1）所示，通过计算得出土工膜自重与水压力总值，并选取抗压能力高于受压总值约30%的土工膜材料进行防渗施工，大幅度保障铺设后的土工膜能够作用于堤防设施的防渗漏。此外，在连接处理工艺的选择上，适合土工膜防渗的连接工艺包括热焊接、螺栓连接及粘接，防渗施工应根据防渗作业需求选择连接处理工艺。如：在土工膜材料厚度较大的情况下，螺栓连接能够大幅度提高多片土工膜连接点的稳定性，并简化土工膜连接的工艺流程。

式（1）中，σ表示土工膜受压；γ表示土工膜的单位重量（单位为N/m3）；H表示土工膜厚度（单位为m）；L表示土工膜长度（单位为m）；表示蓄水密度（单位为N/m3）。

3.2 灌浆防渗技术的应用

在一些水利堤防工程的运行使用期间，其中部分堤防设施会在长期的使用下出现裂缝、孔洞等问题，导致水利堤防设施出现蓄水外渗的现象。为了有效应对该问题，水利工程防渗施工中应当采用灌浆防渗的技术方法，修补表层存在的空隙及裂缝，来有效降低蓄水的渗透率，而该施工技术需关注的要点分为以下几个方面：首先，在灌浆防渗施工方案的设计上，施工中应当优先确定灌浆材料的选型、用量，灌浆位置、深度与压力等，确定各项施工参数之后，再指导现场人员进行正式的防渗施工。其次，在钻孔工艺流程的管理上，钻孔孔径可控制在40～80 mm，并保持各个钻孔间的间距为300～600 mm，这样才能够确保灌浆材料顺利注入地层，以及防止钻孔过于密集而造成钻孔偏斜、扭曲等问题。此外，在注浆工艺的控制上，为了确保灌浆材料能够充实且均匀地注入孔隙之中，施工当中必须严格控制灌浆的压力及速度，根据钻孔深度进行4～6次的分段注浆，确保注浆后钻孔的空隙率低于5%，这样才能够确保注浆材料充分反应，且形成的灌浆固结体能够有效阻止蓄水渗透。

3.3 连续墙防渗技术的应用

为了有效预防水利堤防设施出现渗水问题，现阶段水利工程部门需采用连续墙防渗技术，对防渗区域内的设施建设多层防渗屏障，优化水利堤防设施的防渗水性能。而该技术的使用要点为：首先，在施工准备阶段，施工人员必须对连续墙材料的选型及配比提出明确的界定，保障后续施工中能够提高连续墙设施建设的稳定性与密实性。如：当施工中采用的连续墙为搅拌桩连续墙时，可提前预备水泥、骨料、砂、水的配比为2∶4∶3∶1的搅拌桩混合料，并且按照防渗性能的实际需求，增添一定量的粘结剂来提高混合料密实度，借此来完善施工中的材料条件。其次，在连续墙搭设施工阶段，施工人员必须按照连续墙的设计要求及尺寸，在相应位置搭设连续墙施工模板，并控制模板尺寸与实际墙体之间的误差量在0.6%以下。而按照《水利水电工程防渗设计规范》（GB50486-2008）的技术标准，防渗墙模板的厚度可设计在200～500 mm的范围内，选择多种规格的连续墙模板来应对防渗设施的表面铺设需求，以此来优化连续墙施工下的水利堤防设施防渗效果。

3.4 隔水层防渗技术的应用

隔水层防渗技术能够有效截断地下水的渗透路径，防止水分从地下渗透到地上或地上水渗透到地下，从而实现高效的防渗效果，在该施工技术下选择不同类型的隔水层材料，如防渗帷幕、水泥浆墙等，以适应不同的工程需求。例如，如果隔水层防渗剂初中选择竖向帷幕进行防渗工作，则施工人员应当控制基坑内支护桩墙的结构参数，保障其设计的合理性。参考某水利工程防渗作业中的支护桩墙设计方法：施工中控制外排支护桩直径规格为1 000 mm、控制桩间距≥1 300 mm，并设置内外两排高压摆喷桩，这样一种设计方法能够大幅度提高底板的抗弯性能，以及桩基础的抗冲切能力，为水平帷幕的防渗工作奠定基础。

4 优化堤防防渗施工技术应用效果的策略

4.1 改善工程堤防防渗施工技术流程设计

改善工程堤防防渗施工技术流程设计需要综合考虑工程的实际情况和特点，科学合理地制定施工方案，同时重视施工管理和质量控制，借此来不断优化施工流程和提高施工水平，确保工程的防渗效果和可持续发展。结合水利工程堤防防渗施工技术的使用现状来看，改善工程堤防防渗施工技术流程设计可以从地质勘探、材料选型、施工现场安全、现代化施工等多个方面着手，以提高施工效率、保证施工质量、降低成本、增强工程的防渗效果。如：在地质勘探的工艺流程方面，施工人员可主要分析防渗区域的地质情况、地下水位、土壤类型等信息，为防渗施工技术的设计提供准确的数据；在现代化防渗施工设计方面，施工技术的使用流程设计需要注重科学、智能和可持续发展，结合先进的材料、设备和技术，以满足不同工程的防渗要求，某施工单位在针对堤坝防渗施工中防渗施工技术流程方案，充分发挥出现代化工程技术的优势，使防渗施工的施工环节更加简便，并且有利实现工程施工现场的资源调配可持续化。

4.2 利用数字化模型技术获取施工信息

BIM技术可以实现施工信息的集成和共享，让设计师、施工团队和管理者实现高效的沟通与协作，而将其用于水利工程堤防防渗施工当中，不仅能够大幅提高项目执行效率，还能够缩短施工周期，降低人力资源和时间成本。参考某水利堤防工程的防渗施工做法：首先，由于该工程中采用的防渗施工办法为灌浆防渗方法，因此，该施工部门提前采用BIM对灌浆防渗施工的可行性进行分析，通过在BIM模型当中插入防渗施工中的关键数据信息，从而能够更加直观的了解工程的空间布局及构造，为后续的防渗施工执行提供重组的决策依据。其次，防渗施工中应当采用BIM模型对各个阶段进行防渗施工模拟，利用可视化的模型方式来判断施工是否存在冲突问题，正如该施工项目中，施工人员利用可视化模型分析图纸数据，将图纸中灌浆钻孔间距较低的设计视为存在冲突的施工结构，通过反复调整，得出最终能够用于防渗施工的技术方案。

4.3 合理计算防渗施工的技术参数

为了保障防渗施工技术能够正常应用于水利工程堤防的防渗作业中，施工单位必须保障严谨的计算防渗施工技术参数，并以此为依据来制定合适的防渗施工方案，保障工程的成功率及防渗施工质量。结合现阶段水利工程防渗作业的目标来看，施工参数计算需应对的技术因素包括以下方面：首先，施工人员应当对施工设计参数进行严格计算，如果施工中采用土工膜铺设防渗方法，则计算设计土工膜的铺设厚度；如果施工中采用注浆帷幕法进行防渗施工，则应当计算注浆帷幕的深度与间距。其次，在施工阶段，施工人员应当对堤防设施的防渗比降系数进行计算，再以此为依据对防渗能力不合格的堤防设施进行防渗施工作业，如式（2）所示，该计算方式能够针对连续级配管涌型土体的抗渗比降进行精确计算，最终根据计算的结果，选用排水减压、反滤层保护等方式进行防渗修复，从而优化防渗施工技术的使用效果。

式（2）中，JB表示抗渗比降；n表示土体颗粒密度与水密度的比值；G表示土体颗粒孔隙率（%）。

5 结语

总的来说，水利堤防工程的防渗技术是维持水利工程建设与发展的重要组成部分，在防渗技术的不断创新与发展下，诸多新材料、新工艺均能够运用到水泥堤防工程的建设当中，并优化防渗施工技术的使用效果。因此，相关工程部门需不断创新防渗施工技术在水利堤防工程中的使用方法，融合全新的工艺技术及学科知识，改善防渗施工技术的使用流程及策略，保障水利工程长期稳定运行与建设。