堤坝防渗施工技术初探

梅玉良　李照庆

摘要：导致堤坝渗漏形成的原因多种多样，如何选择防渗施工技术一直都是困扰施工单位的问题之一，必须依据堤坝所处地理环境与堤坝结构及渗漏情况的不同而分别选择不同的防渗施工技术。本文仅针对地下连续薄防渗墙施工技术与膨胀浆塞法防渗灌浆工艺的施工工法和所需设备进行了介绍。

关键词：堤坝；防渗；地下连续薄防渗墙；膨胀浆塞法灌浆工艺

1 地下连续薄防渗墙施工技术

地下连续薄防渗墙施工技术是一项较好的堤（小型坝）及基础垂直防渗措施。由于其防渗效果可靠而得到越来越广泛的应用。

地下连续薄防渗墙主要适用于堤身及基础的垂直防渗，也可用作土石坝防渗加固和坝体防渗心墙。经过多年实践和探索，我国堤防地下连续薄防渗墙施工技术有了很大进展。与以往技术设备相比较，该技术提高了造墙效率，成墙厚度减少成墙质量有所提高。本文介绍了地下连续薄防渗墙施工的几种工法和设备。

1.1 钻孔灌浆成墙技术

钻孔灌浆成墙其主要工作原理是钻孔灌浆搅拌成墙。一种设备是多头小直径深层搅拌一次成墙桩机。该设备主要由液压步履行走底盘、专用导架、六头钻杆、连锁器等部分组成。设备结构合理、造墙效率高，最大成墙深度22m。

另一种设备是双动力多头深层搅拌桩机。主要由液压步履行走底盘、专用导架、成墙器、三杆六头搅拌钻头等部件组成。双动力驱动，具有钻孔多级调速、钻杆中心距可调、三管分别计量灌浆、垂直精度控制方式先进、对环境影响小等优点，最大成墙深度21m。

1.2 液压抓斗超薄混凝土防渗墙技术

该墙厚度一般为25～30cm，选用设备为国外生产的CH－60型和CH－80型液压抓斗，成槽最大深度可达70m以上。由于其厚度只有常规混凝土防渗墙的1/3～1/2，在一般情况下可采用液压抓斗直接挖凿成槽，施工机械化程度和工效大大提高，并可节省大量的混凝土及其他相关材料，工程造价大幅度降低。同时，墙体的垂直度和连续性也能得到更好保证，防渗效果完全能够满足各种设计要求，真正体现了混凝土防渗墙防渗性能好、施工周期短、造价低、见效快等优点。

1.3 振动成墙法

振动成墙法其主要工作原理是采用振动方式沉模，达到设计深度后拔起成槽，灌浆成墙。有三种成墙设备。

1.3.1 高频振锤薄壁板墙设备。该设备主要由工作主机、动力站、液压振动锤、工作导架、配有底靴的H钢梁组成。采用液压振动方式沉模。具有履带行走定位方便、成墙厚度小、自动化程度高、劳动组合较合理等优点。最大成墙深度27m。

1.3.2 振动沉模板墙施工设备。主要由机械步履式底盘、桩架、震锤、模板等部件组成。采用机械振动方式，将双模板互为导板交替直压切入地下，待达到设计深度后拔起成槽、灌注浆体成墙。具有设备结构简单、垂直精度控制方式简便等特点。最大成墙深度17m。

1.3.3 振动插板造墙设备。由通用履带式起重机、震锤、插板等部件组成。采用机械振动方式，将两块插板互为导板交替直压切入地下。该设备具有通用化设备利用程度高、成本低等特点。最大成墙深度一般为17m，成墙厚度为15cm、18cm两种规格。

上述几种设备广泛适用于黏土、砂性土、淤泥质土和含砾石（小卵石）的砂砾石土层地下连续薄防渗墙施工，堤防基础防渗、病险水库防渗加固及新建工程的基础防渗处理。但振动类造墙设备由于施工中存在较大振动，故使用范围受到一定限制，可用于小型坝堤及基础的垂直防渗。

2 膨胀浆塞法灌浆工艺与施工

大坝横缝堵漏，主要靠浆塞膨胀，只要求浆液充满钻孔及邻近的横缝（两道止水带之间），就可达到防渗目的，运用浆塞膨胀法其灌浆施工效果良好，浆液填充饱满。

2.1 膨胀浆塞法灌浆工艺

膨胀浆塞靠灌浆来实现，由造孔——洗孔（压水实验）——灌浆——并浆——封孔等工序组成。造孔选用4DJ-100型钻机，开口直径105mm，终孔直径91mm，孔底深入基岩1.5m左右，孔深52m左右。清洗用钻机配套之往复泵进行。但膨胀浆塞法灌浆，因灌注材料是水溶性聚氨酯复合料，该材料遇水就反应，浸水就膨胀，不同于水泥，因此，不能采用水泥的灌浆模式，按水泥分段灌浆模式，由于水溶性聚氨酯固化快、遇水发泡，会有两个问题：一是段间衔接会有自由发泡区，结合部连续性差；二是孔口阻塞器，为浆液所固结，拔除困难。这样采用一次灌浆法最为有利，但采用通常化学灌浆使用的一次注浆方式，对于50多米充水深孔，水不排除，包水量过大，浆柱难以密实，只有排水才能保证浆液充添饱满。经过认真分析、反复研究，确定以浆赶水、以水压浆。根据实测资料，复合料比重为1：2，重于水，把射浆管深入孔底，使之孔底出浆，以浆赶水上溢。为了保证灌浆中浆柱密实，不自由发泡，不能让水自由溢流，需在孔口加以节制，实现以水压浆。

2.2 膨胀浆塞法灌浆工艺采取的措施

2.2.1 控制全孔注浆时间：为做到快速进浆，使浆液在未固化前将全孔灌满，实现以浆赶水，全孔总注浆时间按10分钟控制。根据钻孔孔径与孔深和进浆时间，计算进浆流量。根据工地钻孔孔径与设计孔深，最后确定进浆流量为40～50L/min。为此改造了CB-46型齿轮泵，选用3.0Kw二级电动机驱动，以提高进浆速度。另以高压氧代替压缩空气（因其中含水汽）做动力源，以压力灌浆罐做备用，保证灌浆的连续性。

2.2.2 灌浆采用双层管法：孔口设备为特制双层管三通，内管为1〃塑料射浆管，深入孔底，下端设逆止装置，防止孔内水进入管内使浆液在射浆管内发生反应。外管为直径90mm排水管，上部接控制阀及压力表，控制回水（浆）压力。外管深入钻孔500mm左右，上部缠线麻并以水泥水玻璃封堵孔口。

2.2.3 灌浆工艺施工时的注意事项

在确定灌浆设备与进浆流量之后，对其他工艺也进行了严格控制，主要是控制材料含水量与温度：前已述及，水溶性聚氨酯遇水或潮湿空气即有发泡反映和固化，为了做到顺利进浆和保证浆柱密实、连续，无疑在浆液到位前应严格杜绝此现象发生。因此，主要工艺措施是对灌浆设备、管路和掺料进行干燥处理和防水防潮，尤其是掺料，市售膨润土一般含水量较高，掺入就有发泡反应，因此必须进行干燥处理。经测试，浆液的固化时间与气温有密切关系，气温高固化反应快，当气温在13℃～14℃时，掺料含水量要控制在0.5%，当气温高于15℃时，含水量要控制在0.2%以下，最好是纯干的。膨润土掺入前，要过筛，细度要求100目筛全通过。横缝堵漏，主要靠浆塞膨胀，只要求浆液充满钻孔及邻近的横缝（两道止水带之间），就可达到防渗目的，因此无需要求较高的灌浆压力，孔口控制压力0.2MPa。当回浆（水）管流出纯浆即可终止灌浆，进行封孔。