薛森 XUE Sen

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030000）

0 引言

水利工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，對(duì)防洪、灌溉以及發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域具有不可替代的作用。然而，由于歷史、地理等多方面因素的影響，水利工程在長(zhǎng)期運(yùn)行中存在著各種各樣的病害問(wèn)題，尤其是堤壩滲漏問(wèn)題最為突出[1]。究其原因，既有大壩長(zhǎng)期運(yùn)行期間，受河流沖刷、地下水滲透、地震等自然災(zāi)害的影響，也有建設(shè)質(zhì)量控制不嚴(yán)、工程管理不善等人為因素所致。堤壩滲漏問(wèn)題直接關(guān)系到水利工程的正常運(yùn)營(yíng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及周圍生態(tài)環(huán)境及人民的生命財(cái)產(chǎn)。因此，需要采用科學(xué)的防滲與加固施工技術(shù)，改善這一問(wèn)題。

當(dāng)前，傳統(tǒng)的水利工程項(xiàng)目堤壩防滲與加固施工多數(shù)采用高壓噴射灌漿防滲措施[2]、河道堤岸防護(hù)施工技術(shù)[3]等，通過(guò)選擇低透水性的黏性土質(zhì)進(jìn)行填筑堤防，確保堤基保持干凈，穩(wěn)定地基。但是，上述施工技術(shù)過(guò)度關(guān)注施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，而忽略了長(zhǎng)期使用過(guò)程中的防滲問(wèn)題，容易導(dǎo)致防滲效果不佳[3]。

復(fù)合混凝土防滲技術(shù)是一種高效、可靠的防滲技術(shù)，具有優(yōu)異的防水性能和耐腐蝕性能，可確保工程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，解決傳統(tǒng)堤壩防滲與加固施工技術(shù)存在的問(wèn)題[4]?；诖?，本文提出了水利工程項(xiàng)目堤壩復(fù)合混凝土防滲與加固施工技術(shù)研究，為提高堤壩防滲與加固水平作出貢獻(xiàn)。

1 設(shè)計(jì)復(fù)合混凝土防滲墻

堤壩復(fù)合混凝土是指在堤壩的建設(shè)中采用多種材料混凝而成的復(fù)合材料，由水泥、砂子、骨料和其他摻合料按一定比例混合而成。在堤壩建設(shè)中使用復(fù)合混凝土可以帶來(lái)多種優(yōu)勢(shì)。首先，其強(qiáng)度高，能夠承受大量水壓和土壤負(fù)荷，在抵御洪水沖刷和土壤侵蝕方面表現(xiàn)出色。其次，復(fù)合混凝土的耐久性強(qiáng)，能夠長(zhǎng)期保持結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)堤壩的使用壽命。此外，復(fù)合混凝土具有良好的滲透性和抗?jié)B性能，能夠有效地防止水的滲漏和泄漏。

本文采用復(fù)合混凝土防滲墻技術(shù)對(duì)水利工程項(xiàng)目堤壩進(jìn)行防滲處理。復(fù)合混凝土防滲墻技術(shù)原理為：在堤壩松散透水地基中，開鑿槽孔，向槽孔中澆筑高性能的復(fù)合混凝土，進(jìn)而在地基中形成一道穩(wěn)固性較高的防滲墻體[5]。本文采用復(fù)合混凝土防滲墻技術(shù)對(duì)水利工程項(xiàng)目堤壩進(jìn)行防滲處理。

復(fù)合混凝土防滲墻技術(shù)主要有兩個(gè)關(guān)鍵步驟：槽孔開挖和混凝土澆筑。

在槽孔開挖過(guò)程中，首先需要確定槽孔的位置和尺寸，通常根據(jù)工程設(shè)計(jì)和地質(zhì)調(diào)查結(jié)果來(lái)確定。然后使用挖掘設(shè)備進(jìn)行槽孔的開挖，確保槽孔的形狀和尺寸符合要求。特別注意的是，要將槽底清理干凈，去除松散土壤和碎石，以確?；炷僚c地基之間的黏結(jié)性和密實(shí)性。

混凝土澆筑是防滲墻技術(shù)的關(guān)鍵步驟之一。在澆筑過(guò)程中，需要使用高性能的復(fù)合混凝土材料，并按照工程設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配比。通過(guò)攪拌和振搗等工藝，確保混凝土的均勻性和致密性。將混凝土澆入槽孔中，同時(shí)采用適當(dāng)?shù)恼駬v措施，使混凝土充分填滿槽孔，并確保與地基的緊密結(jié)合。

本文設(shè)計(jì)的水利工程項(xiàng)目堤壩復(fù)合混凝土防滲墻，如圖1 所示。

圖1 堤壩復(fù)合混凝土防滲墻示意圖

按照?qǐng)D1，設(shè)計(jì)堤壩復(fù)合混凝土防滲墻。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，測(cè)量出防滲墻的具體位置和尺寸，并進(jìn)行放線。根據(jù)堤壩的地質(zhì)條件和水文條件，確定防滲墻的深度和厚度。防滲墻的深度應(yīng)該達(dá)到弱透水層或基巖[6]。厚度應(yīng)該根據(jù)防滲墻的強(qiáng)度和抗?jié)B性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，對(duì)基礎(chǔ)表面進(jìn)行清理和修整，確保其平整、無(wú)雜物。再在基層上刷一層防水漆，加強(qiáng)基層的防水性。對(duì)防滲墻進(jìn)行鋼筋綁扎，確保鋼筋綁扎的牢固性。安裝防滲墻的模板，模板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證防滲墻的尺寸和形狀準(zhǔn)確[7]。模板安裝完成后，進(jìn)行復(fù)合混凝土的澆筑。澆筑時(shí)應(yīng)確?；炷辆鶆?、密實(shí)，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，為使混凝土表面保持濕潤(rùn)，采取噴水養(yǎng)護(hù)的方法。在養(yǎng)護(hù)期滿后，進(jìn)行拆模處理。拆模時(shí)應(yīng)小心操作，避免對(duì)防滲墻造成破壞。拆模后應(yīng)對(duì)防滲墻進(jìn)行驗(yàn)收，確保其質(zhì)量符合要求。通過(guò)以上流程，可以有效地完成復(fù)合混凝土防滲墻的施工工作。

2 布設(shè)灌漿孔

布設(shè)灌漿孔是堤壩防滲加固的重要措施之一，通過(guò)灌漿孔可以將漿液注入堤壩的裂縫、空隙等滲漏區(qū)域，形成有效的封堵和加固，提高堤壩的防滲性能。因此，在加固施工前需要在堤壩兩岸坡段上布設(shè)灌漿孔，為后續(xù)灌漿加固奠定良好基礎(chǔ)。

雙排布孔的布置形式可以形成更為密集的灌漿孔，能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整漿孔的深度和間距，適應(yīng)不同的堤壩形態(tài)和滲漏情況，更好地控制灌漿的范圍和深度，確保加固效果的最大化。基于水利工程項(xiàng)目堤壩地基定向劈裂的特點(diǎn)，本文采用雙排布孔的布置形式，布設(shè)灌漿孔。灌漿孔布設(shè)示意圖，如圖2 所示。

圖2 灌漿孔布設(shè)示意圖

如圖2 所示，將第一排堤壩坡段灌漿孔的編號(hào)設(shè)置為l-X-X，第二排堤壩坡段灌漿孔的編號(hào)設(shè)置為Z-X-X，按照從上游到下游的順序進(jìn)行布孔，減少滲漏，提高堤壩的穩(wěn)固性和防滲性能。相鄰灌漿孔之間的距離不能超過(guò)灌漿壓力對(duì)堤壩兩岸坡段土體產(chǎn)生影響的有效距離[8]，有效封堵和加固堤壩的裂縫和空隙。

綜合考慮水利工程項(xiàng)目堤壩土體的情況后，本文將相鄰灌漿孔之間的距離設(shè)置為3m，采用干法造孔的方式進(jìn)行雙排布孔，避免因水或其他液體對(duì)堤壩結(jié)構(gòu)的影響。每次完成一個(gè)造孔后，及時(shí)清理孔道，將孔道中的碎石、雜物等清除干凈，保證孔道暢通。造孔完成后，對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行質(zhì)量檢查，確?？妆谄秸?nèi)外表面無(wú)積水。

3 劈裂灌漿加固堤壩

劈裂灌漿是一種利用壓力將漿液壓入地層中，使地層產(chǎn)生劈裂裂縫，再通過(guò)漿液的固化來(lái)提高地層強(qiáng)度的技術(shù)。堤壩灌漿孔布設(shè)完畢后，利用劈裂灌漿加固技術(shù)，對(duì)水利工程項(xiàng)目堤壩復(fù)合混凝土進(jìn)行加固施工。

首先，清理壩面，清除可能影響施工的雜物和障礙物，包括樹木、灌木、石頭等。測(cè)量壩體和壩基的變形情況，了解壩體的沉降和傾斜情況。其次，對(duì)水利工程項(xiàng)目壩體進(jìn)行地質(zhì)勘探，了解壩基的土質(zhì)分布、地下水位等情況。準(zhǔn)備好施工所需的材料和設(shè)備。施工所需材料規(guī)格參數(shù)，如表1 所示。

表1 劈裂灌漿施工材料規(guī)格參數(shù)

按照表1，準(zhǔn)備好劈裂灌漿施工所需的材料。施工所需機(jī)械設(shè)備包括灌漿機(jī)、鉆機(jī)、泥漿攪拌機(jī)、輸漿管、壓力表與流量計(jì)。施工設(shè)備的具體性能參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程需求和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行選擇。準(zhǔn)備完畢后，首先，使用鉆機(jī)在壩體上鉆孔，鉆孔深度應(yīng)達(dá)到壩基的弱土層或軟土層。需要保證鉆孔的垂直度和準(zhǔn)確性，以避免對(duì)壩體造成不必要的損傷。利用泥漿攪拌機(jī)，將表1 中的材料按照一定的比例混合，制備劈裂灌漿所需的泥漿。使用輸漿管將泥漿從攪拌機(jī)輸送到灌漿機(jī)，灌漿機(jī)通過(guò)灌漿管注入鉆孔中[9]。灌漿過(guò)程中，利用壓力表和流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌漿過(guò)程中的灌漿壓力與灌漿流量，避免對(duì)壩體造成過(guò)大的壓力損傷。逐漸增加灌漿壓力，直到泥漿從壩體表面溢出。在灌漿完成后，選用強(qiáng)度和剛度足夠的材料，安裝模板，對(duì)上述設(shè)計(jì)的復(fù)合混凝土防滲墻進(jìn)行加固，使模板、復(fù)合混凝土防滲墻與壩體緊密結(jié)合，以避免漏水或泥漿外溢。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)加固完畢后的復(fù)合混凝土防滲墻進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，噴涂養(yǎng)護(hù)劑，避免出現(xiàn)干燥裂縫，以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在防滲與加固施工完成后，進(jìn)行水利工程項(xiàng)目堤壩質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可交付使用。

4 實(shí)驗(yàn)分析

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

此次實(shí)驗(yàn)以S 水利工程項(xiàng)目為研究依托。該項(xiàng)目水庫(kù)壩址以上控制流域面積為200km2，總庫(kù)容為105.6 萬(wàn)m3，屬于集防洪、灌溉于一體的綜合利用的小型水利工程。該水利工程項(xiàng)目位于河流下游，堤壩長(zhǎng)度約為10 公里，由于長(zhǎng)期受到河水沖刷和自然環(huán)境的影響，堤壩存在嚴(yán)重的滲漏和加固問(wèn)題。根據(jù)本次水利工程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求，選取6 個(gè)具有代表性的堤壩段落作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別標(biāo)號(hào)為DB-01#～DB-06#。準(zhǔn)備復(fù)合混凝土、聚乙烯薄膜、聚氨酯密封膠帶等材料，并準(zhǔn)備水壓試驗(yàn)裝置、滲透試驗(yàn)裝置、加固設(shè)備等實(shí)驗(yàn)設(shè)備。對(duì)堤壩基礎(chǔ)進(jìn)行處理，清除雜物、整平基礎(chǔ)，確?；A(chǔ)平整、干凈。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，將復(fù)合混凝土攪拌均勻，確保混凝土質(zhì)量和配合比符合要求。以上述設(shè)計(jì)的復(fù)合混凝土防滲與加固施工技術(shù)流程為依據(jù)，將復(fù)合混凝土鋪設(shè)在堤壩基礎(chǔ)上，使用振動(dòng)棒振搗密實(shí)，確保混凝土的密實(shí)性和穩(wěn)定性。在復(fù)合混凝土表面鋪設(shè)聚乙烯薄膜，用熱風(fēng)槍加熱使薄膜緊密貼合在混凝土表面。在此基礎(chǔ)上，使用聚氨酯密封膠帶對(duì)復(fù)合混凝土的邊緣和接縫進(jìn)行密封處理，確保無(wú)滲漏。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)記錄不同水壓下的滲水量，并計(jì)算滲透系數(shù)。

4.2 結(jié)果分析

對(duì)上述選取的6 個(gè)堤壩段落進(jìn)行水壓試驗(yàn)，模擬實(shí)際水位條件下的防滲性能。根據(jù)工程需求和實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)了不同配合比的復(fù)合混凝土樣品。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬實(shí)際施工條件，對(duì)每個(gè)復(fù)合混凝土樣品進(jìn)行水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，逐漸增加水壓，記錄每個(gè)樣品在單位水壓下的滲水量。分析滲透系數(shù)與防滲效果的關(guān)系，得出不同技術(shù)方案的防滲效果評(píng)價(jià)。滲透系數(shù)是衡量防滲效果的重要指標(biāo)，它可以有效地表示材料在單位壓力下的滲水量。滲透系數(shù)計(jì)算公式如下所示：

其中，q 表示滲透流量；d 表示堤壩段落厚度；Δp 表示兩側(cè)壓力差；L 表示堤壩段落長(zhǎng)度。根據(jù)水壓試驗(yàn)的結(jié)果，計(jì)算每個(gè)堤壩段落復(fù)合混凝土的滲透系數(shù)。

為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力，將上述本文提出的堤壩復(fù)合混凝土防滲與加固施工技術(shù)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將文獻(xiàn)[2]施工技術(shù)、文獻(xiàn)[3]施工技術(shù)分別設(shè)置為對(duì)照組1 與對(duì)照組2，對(duì)比三種技術(shù)應(yīng)用后，堤壩段落的滲透系數(shù)，結(jié)果如表2 所示。

表2 堤壩段落滲透系數(shù)對(duì)比結(jié)果

通過(guò)表2 的對(duì)比結(jié)果可以得知，在堤壩段落DB-01#至DB-06#中，實(shí)驗(yàn)組的滲透系數(shù)始終小于對(duì)照組1 和對(duì)照組2。實(shí)驗(yàn)組的滲透系數(shù)范圍在0.48×10-6至0.60×10-6cm/s，而對(duì)照組1 的滲透系數(shù)范圍在1.12×10-6至1.33×10-6cm/s，對(duì)照組2 的滲透系數(shù)范圍在2.01×10-6至1.49×10-6cm/s。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)組設(shè)計(jì)了復(fù)合混凝土防滲墻，有效地阻止水流滲透，提高堤壩的防滲性能。同時(shí)，采用雙排布孔布置形式在堤壩兩岸坡段上形成更為密集的灌漿孔，從而提高灌漿效果，進(jìn)而更好地控制灌漿的范圍和深度，確保加固效果。結(jié)合劈裂灌漿技術(shù)，進(jìn)一步提高堤壩的穩(wěn)固性和防水性能。

在堤壩段落DB-01#至DB-06#中，對(duì)照組1 和對(duì)照組2 的滲透系數(shù)沒(méi)有明顯的差異。對(duì)照組1 和對(duì)照組2 的滲透系數(shù)范圍均在1.12×10-6至2.25×10-6cm/s 之間。這是因?yàn)閷?duì)照組采用了傳統(tǒng)的堤壩防滲技術(shù)或施工方法，其防滲效果相對(duì)較差。

由此表明，本文提出的堤壩復(fù)合混凝土防滲與加固施工技術(shù)應(yīng)用后，堤壩段落的滲透系數(shù)始終小于另外兩種技術(shù)，滿足滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s 的水利工程項(xiàng)目堤壩防滲要求。因此，復(fù)合混凝土防滲技術(shù)能夠顯著提高堤壩的防滲效果，降低滲透系數(shù)，提高防水性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利工程項(xiàng)目堤壩防滲與加固施工技術(shù)是保障水利工程安全運(yùn)行的重要措施。為了優(yōu)化防滲與加固效果，本文提出了堤壩復(fù)合混凝土防滲與加固施工技術(shù)研究。通過(guò)本文的研究可知，復(fù)合混凝土防滲技術(shù)適用于解決堤壩的滲漏問(wèn)題，可以提高防水性能和延長(zhǎng)工程使用壽命，以實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)效運(yùn)行。在未來(lái)的研究中，還需要不斷加強(qiáng)技術(shù)研究和創(chuàng)新，提高堤壩防滲與加固施工技術(shù)的水平和發(fā)展，為我國(guó)水利工程的安全運(yùn)行提供有力保障。