秦景言 呂曉威 郭琦 何建棟 王健

防滲截滲技術(shù)在水利工程堤防加固處理工程中的應(yīng)用

秦景言 呂曉威 郭琦 何建棟 王健

（無(wú)錫市水利設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇無(wú)錫 214023）

堤防的防滲加固技術(shù)是整個(gè)水利工程施工的核心技術(shù)，發(fā)揮水利工程的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)是提升水利行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的根本保障，而防滲截流技術(shù)加固技術(shù)的應(yīng)用是保證水利工程發(fā)展的前提。因此，強(qiáng)化防滲加固技術(shù)是水利工程堤防建設(shè)的根本，有利于促進(jìn)水利工程的持續(xù)發(fā)展，基于此，本文主要結(jié)合實(shí)例對(duì)防滲截流技術(shù)在水利工程堤防加固中的應(yīng)用進(jìn)行分析，僅供參考。

防滲截流技術(shù)；水利工程；堤防加固

1 引言

近些年，我國(guó)水利工程數(shù)量的不斷增加，廣泛分布于各個(gè)地區(qū)，壩體的結(jié)構(gòu)樣式多種多樣，在防洪減災(zāi)中具有重要作用，同時(shí)，還為人們?nèi)粘Ｉ?、農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)等多方面提供了充足的水資源。但水利工程堤防在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，其牢固度會(huì)大大下降，為了保障水利工程能夠有效發(fā)揮出其應(yīng)有作用，必須采取合理的施工技術(shù)對(duì)水利工程堤防進(jìn)行加固處理。

2 堤防防滲截流加固技術(shù)的問(wèn)題及解決措施

2.1 堤防防滲截流加固技術(shù)存在的問(wèn)題

堤防施工過(guò)程中最常見(jiàn)的危害主要有：滲透、開(kāi)裂及滑坡，其中滲透所造成的危害是最為嚴(yán)重的，因此，應(yīng)對(duì)堤防滲透中的險(xiǎn)情予以重視，做好防護(hù)措施。堤防中最常見(jiàn)的險(xiǎn)情有：①堤身險(xiǎn)情，由于在建筑堤防施工過(guò)程中，所采用物質(zhì)材料的均勻性較低、需要填筑的密實(shí)度未達(dá)標(biāo)，集中體現(xiàn)為堤防散浸、發(fā)生脫坡或漏洞現(xiàn)象；②堤身和地基相互連接的堤防存在險(xiǎn)情，在堤防施工前，未按照相關(guān)規(guī)定將堤基清理干凈，堤防同堤基之間的聯(lián)合處相對(duì)混亂，因此，存在的安全隱患威脅較大；③堤基自身具有良好的透水性。

2.2 堤防防滲截流加固技術(shù)解決措施

①堤身的防滲技術(shù)。將截流墻、劈裂灌漿等技術(shù)積極應(yīng)用在堤防的防護(hù)中，針對(duì)特殊情況可加大堤身厚度，或者是采用有效翻挖再次填筑堤身的方式進(jìn)行處理，防止堤身發(fā)生滲漏現(xiàn)象；②堤壩防護(hù)截滲墻技術(shù)。根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用厚度較薄的墻體和低廉材料，盡量降低工程的施工成本。在當(dāng)前施工過(guò)程中，可采用開(kāi)槽法、擠壓法和深沉法，這三個(gè)方法的使用都有利于減少工程造價(jià)，其中深沉法的工程造價(jià)最低；③針對(duì)地層階段進(jìn)行處理。在整個(gè)堤防施工過(guò)程中，針對(duì)不同類型的地層所采用的加固技術(shù)也不相同。比如，當(dāng)面臨礫石的含量較多、顆粒直徑較大時(shí)，可采用開(kāi)槽法借助沖擊鉆進(jìn)行處理，但這種方式的不足之處在于極易提高工程造價(jià)。堤防在施工中所體現(xiàn)出的不同特征可作為選擇處理措施時(shí)需要考慮的因素，面對(duì)較為復(fù)雜的地層時(shí)，可考慮采用反濾的保護(hù)措施，通過(guò)蓋重排水減壓的形式對(duì)地層進(jìn)行有效治理。

3 水利工程中堤防防滲加固技術(shù)的應(yīng)用

3.1 灌漿技術(shù)

灌漿技術(shù)主要結(jié)合壓力把可以固結(jié)的靜壓經(jīng)過(guò)輸進(jìn)巖土孔隙及建筑物的裂隙中，以達(dá)到強(qiáng)化建筑物物理性能的目的。采用堤防防滲的灌漿主要是將漿液在適當(dāng)壓力推動(dòng)下，避免不同阻力的影響，滲入堤防的孔隙、裂隙中，且隨著壓力的不斷增加，吸漿量和漿液擴(kuò)散的距離也在不斷增加，即稱為滲入性灌漿?？梢院凸酀{配合使用材料主要有：水泥漿、水泥砂漿、水泥黏土漿等，當(dāng)前水利工程中堤防的加固多采用水泥黏土漿進(jìn)行灌注施工。

3.2 高壓噴射技術(shù)

高壓噴射技術(shù)主要利用鉆孔機(jī)對(duì)工程進(jìn)行鉆孔，在達(dá)到設(shè)計(jì)方案所要求的深度后，可采用高壓泥漿泵，主要通過(guò)在鉆桿桿端部位孔底的噴嘴對(duì)周圍土體進(jìn)行高壓噴射固化漿液處理。為了保證高壓射流能夠達(dá)到破壞土體結(jié)構(gòu)的目的，在噴射過(guò)程中，應(yīng)勻速提升鉆桿，以便高壓射漿液的快速凝固，在土體中形成相應(yīng)性能和形狀的固結(jié)體，從而獲得良好的防滲效果。

3.3 排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)主要運(yùn)用軟黏土地基的荷載性能，隨著孔隙水的流出來(lái)降低孔隙比，使地基出現(xiàn)固結(jié)變形。而在超靜水壓力降低的條件下，可大大提高的土的有效應(yīng)力，這種情況下，地基土的強(qiáng)度也會(huì)隨之增強(qiáng)。這種方法主要由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)構(gòu)成，其中排水系統(tǒng)能對(duì)天然地基搭建豎向排水體，并使用天然地層自身良好的透水性，有利于黏土地基沉降問(wèn)題的解決。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

某堤防因長(zhǎng)期被浸泡在洪水中，再加上挖沙船近距離作業(yè)使河床江堤基礎(chǔ)變薄，導(dǎo)致多處堤基出現(xiàn)滲水漏水的現(xiàn)象，其中某段按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)筑堤，長(zhǎng)度分別為168m和230m，頂寬為12～15m，臨水坡為1：3，背水坡為1：2.5，處于高水位運(yùn)行狀態(tài)時(shí)有因滲透而發(fā)生破壞的可能，對(duì)防洪大堤的安全造成嚴(yán)重影響，因此，應(yīng)采取截流施工技術(shù)對(duì)堤防進(jìn)行防滲加固處理。

4.2 地質(zhì)狀況分析

工程區(qū)域內(nèi)主要是由河流堆積物堆積而成的，上部為中粗砂、黏土和砂石，下部為卵礫石含中粗砂及土層，堆積物中卵石的含量較高，一般為10～70%，且卵石礫徑較大，甚至超過(guò)10cm，厚度一般＞10cm的卵石可作為良好的透水層。根據(jù)地層出露和鉆孔揭露情況，覆蓋層主要為中粗砂及粗砂夾卵礫石層，下部基巖為白石質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r，局部存在斷層角礫石。該壩基截流由于河床主要為粗砂夾卵礫石層，因此，在該工程加固處理中決定采用高壓噴射灌漿技術(shù)。

4.3 高壓噴射灌漿防滲施工工藝

4.3.1 高壓噴射灌漿試驗(yàn)及施工參數(shù)

由于高壓噴射灌漿技術(shù)是在粗砂夾卵礫石層中進(jìn)行的，根據(jù)建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位等部門(mén)的共同分析和商討后決定在東岸河床內(nèi)開(kāi)展圍井試驗(yàn)，用5孔采用擺噴的方式圍成一個(gè)井，在約21d后開(kāi)挖圍墻，并進(jìn)行抽水試驗(yàn)，具有較好的防滲效果。根據(jù)圍井試驗(yàn)結(jié)果分析，在設(shè)計(jì)監(jiān)理人員同意后，堤防防滲加固施工決定采用以下數(shù)據(jù)：①河床由于水較多，采用兩管法施工，以旋噴為主；②固化劑決定采用425普通硅酸鹽水泥；③純水泥漿液的比重為1.41～1.38；④應(yīng)保證漿壓不小于35MPa；⑤供漿量為75～80L/min；⑥氣壓不小于0.7MPa；⑦供氣量為0.8～1.5m3/min；⑧旋噴速度應(yīng)不超過(guò)8cm/min；⑨鉆孔的孔斜率應(yīng)小于0.5%，孔位偏差應(yīng)控制在2cm內(nèi)。

4.3.2 高噴灌漿施工

（1）施工參數(shù)

布孔方式多采用方格形、梅花形和六角形，如圖1所示；本工程高壓噴射灌漿孔布置為單排孔，孔距為1.5～1.8m，部分采用方格形進(jìn)行布孔，防滲墻為折線搭接，嵌入基巖0.2～0.5m。

圖1 常規(guī)灌漿孔的布置方式

（2）主要施工設(shè)備

本工程中鉆孔主要采用地質(zhì)150鉆機(jī)。高噴灌漿設(shè)備有：YGP-5型高噴臺(tái)車，QB-50型高壓泥漿泵，3LC1-15/6型空壓機(jī)，灰漿攪拌機(jī)。

（3）施工材料

本工程采用的普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa，并保證水泥新鮮無(wú)結(jié)塊，可通過(guò)0.08mm方孔，且篩余量≤5%，水泥在使用前應(yīng)做好質(zhì)量檢測(cè)工作，防止噴嘴被雜物堵塞；攪拌水泥漿所采用的水應(yīng)滿足混凝土拌合用水的相關(guān)需求；高噴采用兩管法，漿液比重為1.41～1.38，水泥漿在使用時(shí)再進(jìn)行配制，并對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾；將漿液溫度控制在5～40℃范圍內(nèi)，一次漿液的使用時(shí)間應(yīng)控制在4h內(nèi)。

（4）施工方法及質(zhì)量控制（見(jiàn)圖2）

①鉆孔。工程現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)將施工孔號(hào)和木樁確定下來(lái)，鉆機(jī)就位前應(yīng)做好鉆孔的準(zhǔn)備工作，并保證整平測(cè)斜孔偏差應(yīng)≤5cm，整平后再開(kāi)機(jī)進(jìn)行鉆孔，并量好孔深；②將入巖深度確定下來(lái)，以便將巖石厚度控制在0.5m范圍內(nèi)，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)采用旋噴灌漿；③鉆孔主要采用泥漿循環(huán)固壁，由于是在沙礫石內(nèi)進(jìn)行鉆孔，為了避免塌孔，要保證泥漿的濃稠；④在終孔測(cè)斜合格后，高噴臺(tái)車已就位，根據(jù)孔深量對(duì)射管長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，在下管前先用水氣在孔外進(jìn)行試噴，避免出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，然后下管測(cè)量入孔后的余尺，確認(rèn)其是否達(dá)到孔底，同時(shí)，應(yīng)保證高噴臺(tái)車就位后噴射管的垂直精度為0.2%；⑤沿線開(kāi)挖寬1m、深2～3m的導(dǎo)流槽，將廢漿排入導(dǎo)槽中，避免對(duì)周圍環(huán)境造成污染；⑥噴管下放完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求輸入水泥漿液和壓縮氣，等到泵壓和氣壓上升至設(shè)計(jì)位后，開(kāi)始勻速提升高噴管，實(shí)行自上而下的方式旋噴灌漿到基巖0.5m以上，再根據(jù)相關(guān)的擺噴參數(shù)開(kāi)展擺噴作業(yè)；⑦監(jiān)理工程師應(yīng)對(duì)高噴全過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)理，并按照相關(guān)施工參數(shù)進(jìn)行施工，若發(fā)現(xiàn)異常情況可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理；⑧在高噴灌漿施工完成后，用濃水泥漿液進(jìn)行封孔，移動(dòng)噴車再開(kāi)展下一個(gè)孔的施工。

圖2 施工工藝流程圖

（5）特殊情況處理

在高噴灌漿施工中，冒漿量＜注漿量的20%即為正常現(xiàn)象，＞20%或者完全不冒漿時(shí)，應(yīng)采取以下處理措施：①若地層中出現(xiàn)較大空隙引起不冒漿時(shí)，應(yīng)中斷高噴管的提升，并降低漿壓和氣壓，為了保證漿液的濃稠度，必要時(shí)可加入速凝劑，增大注漿量，待孔口返漿后，再繼續(xù)擺噴作業(yè)；②若冒漿量較大的話，可通過(guò)提高高噴射壓力或縮小噴嘴孔徑的措施，適當(dāng)加快噴管的提升速度，減少冒漿量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，防滲截流技術(shù)在水利工程施工建設(shè)中具有重要作用，實(shí)現(xiàn)防滲加固技術(shù)在水利工程施工中的有效應(yīng)用，有利于減少人力資源和建筑材料的浪費(fèi)現(xiàn)象，最大程度提高堤防對(duì)河流的承受力及沖擊力，從而為促進(jìn)我國(guó)水利工程事業(yè)的發(fā)展奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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TV543

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1004-7344（2016）31-0157-02

2016-10-11

秦景言（1979-），男，漢族，工程師，本科，主要從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。