防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理工程中的应用

秦景言 吕晓威 郭琦 何建栋 王健

防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理工程中的应用

秦景言 吕晓威 郭琦 何建栋 王健

（无锡市水利设计研究院有限公司 江苏无锡 214023）

堤防的防渗加固技术是整个水利工程施工的核心技术，发挥水利工程的质量优势是提升水利行业市场竞争力的根本保障，而防渗截流技术加固技术的应用是保证水利工程发展的前提。因此，强化防渗加固技术是水利工程堤防建设的根本，有利于促进水利工程的持续发展，基于此，本文主要结合实例对防渗截流技术在水利工程堤防加固中的应用进行分析，仅供参考。

防渗截流技术；水利工程；堤防加固

1 引言

近些年，我国水利工程数量的不断增加，广泛分布于各个地区，坝体的结构样式多种多样，在防洪减灾中具有重要作用，同时，还为人们日常生活、农田灌溉、工业生产等多方面提供了充足的水资源。但水利工程堤防在长期的应用过程中，其牢固度会大大下降，为了保障水利工程能够有效发挥出其应有作用，必须采取合理的施工技术对水利工程堤防进行加固处理。

2 堤防防渗截流加固技术的问题及解决措施

2.1 堤防防渗截流加固技术存在的问题

堤防施工过程中最常见的危害主要有：渗透、开裂及滑坡，其中渗透所造成的危害是最为严重的，因此，应对堤防渗透中的险情予以重视，做好防护措施。堤防中最常见的险情有：①堤身险情，由于在建筑堤防施工过程中，所采用物质材料的均匀性较低、需要填筑的密实度未达标，集中体现为堤防散浸、发生脱坡或漏洞现象；②堤身和地基相互连接的堤防存在险情，在堤防施工前，未按照相关规定将堤基清理干净，堤防同堤基之间的联合处相对混乱，因此，存在的安全隐患威胁较大；③堤基自身具有良好的透水性。

2.2 堤防防渗截流加固技术解决措施

①堤身的防渗技术。将截流墙、劈裂灌浆等技术积极应用在堤防的防护中，针对特殊情况可加大堤身厚度，或者是采用有效翻挖再次填筑堤身的方式进行处理，防止堤身发生渗漏现象；②堤坝防护截渗墙技术。根据相关技术标准，采用厚度较薄的墙体和低廉材料，尽量降低工程的施工成本。在当前施工过程中，可采用开槽法、挤压法和深沉法，这三个方法的使用都有利于减少工程造价，其中深沉法的工程造价最低；③针对地层阶段进行处理。在整个堤防施工过程中，针对不同类型的地层所采用的加固技术也不相同。比如，当面临砾石的含量较多、颗粒直径较大时，可采用开槽法借助冲击钻进行处理，但这种方式的不足之处在于极易提高工程造价。堤防在施工中所体现出的不同特征可作为选择处理措施时需要考虑的因素，面对较为复杂的地层时，可考虑采用反滤的保护措施，通过盖重排水减压的形式对地层进行有效治理。

3 水利工程中堤防防渗加固技术的应用

3.1 灌浆技术

灌浆技术主要结合压力把可以固结的静压经过输进岩土孔隙及建筑物的裂隙中，以达到强化建筑物物理性能的目的。采用堤防防渗的灌浆主要是将浆液在适当压力推动下，避免不同阻力的影响，渗入堤防的孔隙、裂隙中，且随着压力的不断增加，吸浆量和浆液扩散的距离也在不断增加，即称为渗入性灌浆。可以和灌浆配合使用材料主要有：水泥浆、水泥砂浆、水泥黏土浆等，当前水利工程中堤防的加固多采用水泥黏土浆进行灌注施工。

3.2 高压喷射技术

高压喷射技术主要利用钻孔机对工程进行钻孔，在达到设计方案所要求的深度后，可采用高压泥浆泵，主要通过在钻杆杆端部位孔底的喷嘴对周围土体进行高压喷射固化浆液处理。为了保证高压射流能够达到破坏土体结构的目的，在喷射过程中，应匀速提升钻杆，以便高压射浆液的快速凝固，在土体中形成相应性能和形状的固结体，从而获得良好的防渗效果。

3.3 排水固结技术

排水固结技术主要运用软黏土地基的荷载性能，随着孔隙水的流出来降低孔隙比，使地基出现固结变形。而在超静水压力降低的条件下，可大大提高的土的有效应力，这种情况下，地基土的强度也会随之增强。这种方法主要由排水系统和加压系统构成，其中排水系统能对天然地基搭建竖向排水体，并使用天然地层自身良好的透水性，有利于黏土地基沉降问题的解决。

4 工程实例

4.1 工程概况

某堤防因长期被浸泡在洪水中，再加上挖沙船近距离作业使河床江堤基础变薄，导致多处堤基出现渗水漏水的现象，其中某段按50年一遇标准筑堤，长度分别为168m和230m，顶宽为12～15m，临水坡为1：3，背水坡为1：2.5，处于高水位运行状态时有因渗透而发生破坏的可能，对防洪大堤的安全造成严重影响，因此，应采取截流施工技术对堤防进行防渗加固处理。

4.2 地质状况分析

工程区域内主要是由河流堆积物堆积而成的，上部为中粗砂、黏土和砂石，下部为卵砾石含中粗砂及土层，堆积物中卵石的含量较高，一般为10～70%，且卵石砾径较大，甚至超过10cm，厚度一般＞10cm的卵石可作为良好的透水层。根据地层出露和钻孔揭露情况，覆盖层主要为中粗砂及粗砂夹卵砾石层，下部基岩为白石质灰岩、石灰岩，局部存在断层角砾石。该坝基截流由于河床主要为粗砂夹卵砾石层，因此，在该工程加固处理中决定采用高压喷射灌浆技术。

4.3 高压喷射灌浆防渗施工工艺

4.3.1 高压喷射灌浆试验及施工参数

由于高压喷射灌浆技术是在粗砂夹卵砾石层中进行的，根据建设单位、监理单位、施工单位等部门的共同分析和商讨后决定在东岸河床内开展围井试验，用5孔采用摆喷的方式围成一个井，在约21d后开挖围墙，并进行抽水试验，具有较好的防渗效果。根据围井试验结果分析，在设计监理人员同意后，堤防防渗加固施工决定采用以下数据：①河床由于水较多，采用两管法施工，以旋喷为主；②固化剂决定采用425普通硅酸盐水泥；③纯水泥浆液的比重为1.41～1.38；④应保证浆压不小于35MPa；⑤供浆量为75～80L/min；⑥气压不小于0.7MPa；⑦供气量为0.8～1.5m3/min；⑧旋喷速度应不超过8cm/min；⑨钻孔的孔斜率应小于0.5%，孔位偏差应控制在2cm内。

4.3.2 高喷灌浆施工

（1）施工参数

布孔方式多采用方格形、梅花形和六角形，如图1所示；本工程高压喷射灌浆孔布置为单排孔，孔距为1.5～1.8m，部分采用方格形进行布孔，防渗墙为折线搭接，嵌入基岩0.2～0.5m。

图1 常规灌浆孔的布置方式

（2）主要施工设备

本工程中钻孔主要采用地质150钻机。高喷灌浆设备有：YGP-5型高喷台车，QB-50型高压泥浆泵，3LC1-15/6型空压机，灰浆搅拌机。

（3）施工材料

本工程采用的普通硅酸盐水泥的强度等级为32.5MPa，并保证水泥新鲜无结块，可通过0.08mm方孔，且筛余量≤5%，水泥在使用前应做好质量检测工作，防止喷嘴被杂物堵塞；搅拌水泥浆所采用的水应满足混凝土拌合用水的相关需求；高喷采用两管法，浆液比重为1.41～1.38，水泥浆在使用时再进行配制，并对其进行过滤；将浆液温度控制在5～40℃范围内，一次浆液的使用时间应控制在4h内。

（4）施工方法及质量控制（见图2）

①钻孔。工程现场技术人员应将施工孔号和木桩确定下来，钻机就位前应做好钻孔的准备工作，并保证整平测斜孔偏差应≤5cm，整平后再开机进行钻孔，并量好孔深；②将入岩深度确定下来，以便将岩石厚度控制在0.5m范围内，根据相关设计采用旋喷灌浆；③钻孔主要采用泥浆循环固壁，由于是在沙砾石内进行钻孔，为了避免塌孔，要保证泥浆的浓稠；④在终孔测斜合格后，高喷台车已就位，根据孔深量对射管长度进行测量，在下管前先用水气在孔外进行试喷，避免出现堵管现象，然后下管测量入孔后的余尺，确认其是否达到孔底，同时，应保证高喷台车就位后喷射管的垂直精度为0.2%；⑤沿线开挖宽1m、深2～3m的导流槽，将废浆排入导槽中，避免对周围环境造成污染；⑥喷管下放完成后，根据设计要求输入水泥浆液和压缩气，等到泵压和气压上升至设计位后，开始匀速提升高喷管，实行自上而下的方式旋喷灌浆到基岩0.5m以上，再根据相关的摆喷参数开展摆喷作业；⑦监理工程师应对高喷全过程中进行监理，并按照相关施工参数进行施工，若发现异常情况可在施工现场进行处理；⑧在高喷灌浆施工完成后，用浓水泥浆液进行封孔，移动喷车再开展下一个孔的施工。

图2 施工工艺流程图

（5）特殊情况处理

在高喷灌浆施工中，冒浆量＜注浆量的20%即为正常现象，＞20%或者完全不冒浆时，应采取以下处理措施：①若地层中出现较大空隙引起不冒浆时，应中断高喷管的提升，并降低浆压和气压，为了保证浆液的浓稠度，必要时可加入速凝剂，增大注浆量，待孔口返浆后，再继续摆喷作业；②若冒浆量较大的话，可通过提高高喷射压力或缩小喷嘴孔径的措施，适当加快喷管的提升速度，减少冒浆量。

5 结语

综上所述，防渗截流技术在水利工程施工建设中具有重要作用，实现防渗加固技术在水利工程施工中的有效应用，有利于减少人力资源和建筑材料的浪费现象，最大程度提高堤防对河流的承受力及冲击力，从而为促进我国水利工程事业的发展奠定良好的技术基础。

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TV543

A

1004-7344（2016）31-0157-02

2016-10-11

秦景言（1979-），男，汉族，工程师，本科，主要从事水利水电工程规划设计工作。