摘要：水利工程已經(jīng)成為促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要工程項目，堤壩為其重要的組成部分，長期處于惡劣的工作環(huán)境下容易發(fā)生滲漏情形，導(dǎo)致整個水利工程穩(wěn)定性下降，甚至引發(fā)嚴(yán)重的事故，所以對其進(jìn)行防滲加固尤為重要。本文通過對現(xiàn)有研究進(jìn)行深入分析，從水利工程施工中堤壩防滲加固技術(shù)類型、優(yōu)缺點及適用條件進(jìn)行總結(jié)，以為不同地區(qū)水利工程施工中堤壩防滲加固技術(shù)的合理使用提供幫助。

關(guān)鍵詞：水利工程;堤壩;防滲加固技術(shù)

一、前言

我國幅員遼闊，水力資源豐富，對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到重要的推動作用。然而，受制于歷史、技術(shù)等因素影響，我國興修的水利工程中普遍存在眾多的安全隱患，如防洪標(biāo)準(zhǔn)低、滲透穩(wěn)定性差、壩體老化等，給水利工程的平穩(wěn)運行以及周邊人民群眾生命財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重不利影響[1]。自從改革開放之后，我國陸續(xù)研發(fā)和引進(jìn)了十?dāng)?shù)種堤壩防滲加固技術(shù)，為消除堤壩安全隱患提供了強有力的幫助。近些年來隨著技術(shù)及工藝的快速發(fā)展，堤壩防滲加固技術(shù)不斷推陳出新，但每種技術(shù)均有著各自的優(yōu)勢及不足，要想合理使用就必須全面掌握各個技術(shù)的具體內(nèi)容。因此，梳理并總結(jié)目前應(yīng)用的水利工程施工中堤壩防滲加固技術(shù)對于指導(dǎo)今后工作而言具有重要意義。

二、水利工程施工中常用的堤壩防滲加固技術(shù)

（一）高壓噴射灌漿防滲技術(shù)

高壓噴射灌漿防滲技術(shù)最早誕生于日本，于20世紀(jì)70年代初引入我國，目前最先進(jìn)的施工技術(shù)為挖掘-混合-噴射灌漿連續(xù)施工法，該技術(shù)是在原有靜壓灌漿基礎(chǔ)上融入水力采煤技術(shù)后衍生出來的一種施工技術(shù)，借助射流作用改變堤壩所處地層的結(jié)構(gòu)后灌入水泥漿或者是復(fù)合漿促使其內(nèi)部形成凝結(jié)體，實現(xiàn)加固堤壩以及防滲透的目的[2]。當(dāng)前根據(jù)采用的高壓噴射灌漿方法可以分為以下幾種：

1. 單管法（Chemical Churning Pile，CCP）

該方法依托于高壓泥漿泵，于施工過程中以30MPa的壓力將水泥漿噴射而出，形成的水泥漿射流在沖擊力作用下破壞原有組織結(jié)構(gòu)，在灌漿管提升或者是旋轉(zhuǎn)作用下促使水泥漿能夠與崩落的土粒向混合，摻攪之后形成穩(wěn)定性高的凝膠體。單管法的優(yōu)勢在于水灰比容易控制，能源利用率高，尤為適用淤泥以及流砂等地層結(jié)構(gòu)的壩體加固防滲施工中。但該方法的不足之處在于嚴(yán)重依賴高壓泥漿泵，最終形成凝膠體無論是樁徑還是延伸長度均相對較小。

2. 二管法（Jumbo Special Grout，JSG）

利用雙通道注漿管在堤壩底部同軸雙重噴射出高壓水泥漿以及空氣，在二者共同作用下促使破壞面積進(jìn)一步擴(kuò)大，形成樁徑或者是延伸長度更長的凝膠體。該方法的優(yōu)勢在于相同壓力下高壓水泥漿以及空氣兩種介質(zhì)能夠相互協(xié)作，提高加固防滲效果，但不足之處在于僅適用于軟土層。

3. 三管法（Columu Jet Pile，CJP）

該方法是通過三個通道直接輸送高壓水泥漿、空氣、清水不同介質(zhì)，在超高壓（30MPa～60MPa）作用下對土體進(jìn)行沖切，再通過其他泥漿泵向其中注入稠漿以形成凝膠體的目的。三管法的優(yōu)勢在于施工機(jī)械損耗小，噴射壓力高，最終形成的凝膠體更大，主要用于軟土地基以及含有砂土的地層加固防滲漏。

4. 多管法（Super Soil Stabilization-Management，SSS-MAN）

在實施過程中首先在地表面鉆一個倒空，由此置入多重管，借助向下運動旋轉(zhuǎn)的超高壓射流破壞四周土體結(jié)構(gòu)，高壓水沖切崩解的土石，再借助真空泵將形成的泥漿由多重管之中抽出以形成內(nèi)部空間巨大的操作空間，噴嘴附近的超聲波傳感器采集到相應(yīng)數(shù)據(jù)信息后根據(jù)工程所需將水泥漿、砂漿、礫石等材料充分混勻后充填此空間，于地層之中澆灌出大直徑的固結(jié)體[3]。

由于不同地區(qū)的氣候、水文、地層條件存在著較大的差異性，所以水利工程施工中高壓噴射灌漿防滲技術(shù)需要結(jié)合實際情況合理選用，以獲得最佳的加固防滲透效果。但是，無論是哪種施工方法，壓力以及水量均對最終形成的凝膠體/凝結(jié)體[延伸長（cm）/有效長（cm）]產(chǎn)生相同的影響，具體見表1。

（二）振動沉模防滲板墻技術(shù)

振動沉模防滲板墻技術(shù)是一項具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)且處于世界先進(jìn)水平的加固防滲技術(shù)，誕生于20世紀(jì)90年代末并獲得五項國家專利。在施工過程中該技術(shù)通過振動機(jī)械原理、振動沉模原理得以實現(xiàn)，具體內(nèi)容如下：

1. 振動機(jī)械原理

振動沉模防滲板墻技術(shù)以振動錘作為動力設(shè)備，兩根軸上各配置一個偏心塊，電動機(jī)啟動后牽引偏心塊形成偏心，雙軸同向同速運動時橫向的偏心理被抵消，在豎向運動時就會形成激振力，促使其形成垂直方向的往復(fù)高頻震動，沖擊動量直接作用于空腹模板并促使其迅速沉降至地層。

2. 振動沉模原理

空腹模板在被沉入地層之后啟動灌漿設(shè)備向其注入水泥漿，當(dāng)振動模板在牽拉力作用下向上提時水泥漿就會在重力自然作用下由模板底端迅速填滿因上提而形成的空間。由于振動沉模防滲板墻技術(shù)中模板上提、注漿同步完成，空腹模板給形成的防護(hù)墻提供了良好的防護(hù)作用，所以并不會存在防護(hù)墻壁坍塌情形，加之空腹模板底部含有多個槽孔，地層內(nèi)部存在的洞穴、廢棄管道、滲水點等均會被高壓水泥漿灌滿，使得整個加固防滲效果得到了有效地提升[4]?？崭鼓０逶诔两狄约吧咸徇^程中振動錘源源不斷的施加壓力，與重力共同作用于灌注的水泥漿，內(nèi)部空間被進(jìn)一步壓縮，形成的板墻厚度均勻，密閉性好，防滲透效果更佳。

（三）其他堤壩防滲加固技術(shù)

除了前述兩種國內(nèi)外常用的堤壩防滲加固技術(shù)外，劈裂帷幕灌漿技術(shù)、土工膜防滲技術(shù)、級配料灌漿技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)亦在水利工程施工中較為常用。

1. 劈裂帷幕灌漿技術(shù)

該技術(shù)同樣是我國獨創(chuàng)的一項施工技術(shù)，沿著水利工程的堤壩的軸線均勻分布灌漿孔，充分結(jié)合壩體應(yīng)力規(guī)律之下借助高壓水泥漿的壓力將壩體按照軸線方向劈開，形成的兩側(cè)壩體之中形成一定的空間，將水泥漿注入其中，促使其形成一道豎直的、連續(xù)性的防滲帷幕，以解決水利工程中壩體滲透穩(wěn)定性差的問題[5]。此外高壓水泥漿注入期間壩體內(nèi)部存在的應(yīng)力不足位置將會被其充分灌注，從而促使堤壩重新維持應(yīng)力平衡狀態(tài)，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是，需要注意的是，不同地區(qū)的水利工程堤壩破壞原因不宜，并且堤壩整體結(jié)構(gòu)亦不盡相同，所以在防滲加固技術(shù)實施前需要開展灌漿試驗，準(zhǔn)確總結(jié)堤壩破壞的原因以及明確地層物理力學(xué)性質(zhì)等信息，以便于確定最佳的灌漿方案。

2. 土工膜防滲技術(shù)

該技術(shù)是近些年來隨著材料技術(shù)、工程施工工藝快速發(fā)展下形成的全新技術(shù)，主要用于堤壩的防滲斜墻、垂直防滲墻、水平防滲鋪蓋（透水地基上的堤壩）等防滲加固工作中。在施工過程中首先需要在堤壩垂直方向鉆出槽孔，之后將與槽孔深度相一致的整卷土工膜沉降至槽孔內(nèi)，倒轉(zhuǎn)土工膜軸卷促使其充分展開后于兩側(cè)相鄰之間采用搭接的方式相互連接，最后于土工膜兩側(cè)填充混凝土即可以形成防滲帷幕。由于土工膜防滲技術(shù)形成的防滲帷幕質(zhì)量與使用到土工膜密切相關(guān)，所以我國現(xiàn)行的《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求土石堤壩所使用的土工膜厚度需>0.5mm;重要工程或者是關(guān)鍵部位結(jié)合實際情況適當(dāng)加厚;次要部位或者是次要工程最小厚度不得低于0.3mm[6]。

3. 級配料灌漿技術(shù)

該技術(shù)主要用于喀斯特地貌、斷層地帶、存在大裂隙的地區(qū)水利工程堤壩防滲加固。首先根據(jù)防滲加固所需配比水分、砂石等骨料，形成的混合泥漿借助壓力泵直接灌入堤壩內(nèi)部，在壓力以及重力雙重作用下填補堤壩內(nèi)部存在的縫隙以及空洞，形成一個密實的凝固體[7]。由于我國南方多丘陵地區(qū)，西南地區(qū)水力資源豐富但亦屬于喀斯特地貌，所以該技術(shù)的涌現(xiàn)給該地區(qū)水利工程堤壩防滲加固提供了強大的助力，級配料灌漿技術(shù)的具體流程見圖1。

4. 混凝土防滲墻技術(shù)

該技術(shù)誕生于20世紀(jì)50年代初，至今已經(jīng)有60余年發(fā)展歷史，而隨著機(jī)械設(shè)備以及施工工藝的進(jìn)步，混凝土防滲墻技術(shù)的實用性得到了顯著地提升。在實際施工中混凝土防滲墻技術(shù)利用專門的造槽機(jī)械于壩體表面進(jìn)行鉆孔，利用泥漿灌注于槽孔之中形成的壓力防治堤壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)坍塌，再利用混凝土將泥漿置換出來，形成由混凝土構(gòu)成的墻體[8]。

三、水利工程施工中常用的堤壩防滲加固技術(shù)優(yōu)缺點及適用條件

以上堤壩防滲加固技術(shù)在目前國內(nèi)外水利工程中較為常用，各自均具有一定的優(yōu)勢，但又存在著一定的不足之處，所以總結(jié)常用防滲加固技術(shù)的優(yōu)缺點以及適用條件對于指導(dǎo)水利工程堤壩防滲加固工作而言具有重要意義。本文圍繞現(xiàn)階段我國水利工程中常用的高壓噴射灌漿防滲技術(shù)、振動沉模防滲板墻技術(shù)、劈裂帷幕灌漿技術(shù)、土工膜防滲技術(shù)4種技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，具體內(nèi)容見表2。

四、小結(jié)

水利工程是一項惠及當(dāng)代、造福子孫的工程，但堤壩長時間受到水流沖擊以及施工技術(shù)等因素影響，存在較大的安全隱患，所以對堤壩進(jìn)行防滲加固尤為重要。目前常用的防滲加固技術(shù)包括高壓噴射灌漿防滲技術(shù)、振動沉模防滲板墻技術(shù)、其他堤壩防滲加固技術(shù)（劈裂帷幕灌漿技術(shù)、土工膜防滲技術(shù)、級配料灌漿技術(shù)、混凝土防滲墻技術(shù)）等。本文在選取目前國內(nèi)常用的堤壩防滲加固技術(shù)后，對其優(yōu)缺點以及適用條件進(jìn)行總結(jié)，對于堤壩防滲加固技術(shù)的合理使用能夠起到良好的指導(dǎo)作用。

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通訊作者：趙青松，1985年5月，男，漢族，安徽淮北人，現(xiàn)任太和縣津達(dá)水利工程有限公司經(jīng)理，工程師，大學(xué)專科。研究方向：水利工程施工。