水利工程堤坝防渗加固施工技术分析

柏承

摘 要：伴随我国水利工程建设规模的不断扩大，为充分发挥水利工程使用功能，对工程防渗提出了更高的要求。堤坝作为水利工程的主要内容之一，若出现渗漏问题，维修难度极大。为此，必须重视堤坝防渗防漏问题，选择合理的技术及施工方案，提高堤坝防渗水平。如高压喷射灌浆法，能够有效提升地基防渗能力，保证坝基稳定性。

关键词：水利工程;高压喷射灌浆;防渗加固

引言：

近些年，我国水利工程项目的数量不断增多，建设规模也越来越大，但与此同时，也经常出现一些质量问题，包括渗水、漏水等，其中，堤坝渗水是比较常见的一类质量问题，要降低此类问题的发生几率，就必须加强堤坝防渗加固技术的运用。要求施工人员必须全面了解堤坝防渗加固技术的基本原理，并结合工程项目的实际需求选择最佳的技术类型，这样才能达到预期的加固效果。

1 堤坝防渗加固技术相关概念

1.1 堤坝防渗加固技术发展现状

水利工程兴建的目的，是保证充分利用现有的水资源，为社会提供更多的福利，并降低因水资源过多而产生的灾害情况。水利工程堤坝防渗加固处理技术，是整项工程的重点内容，经过不断的改进以后，虽然其中掺杂着一定的否定态度，但是最终获得的结果却很理想。因为在水利工程堤坝防渗施工阶段，会有更多的细致内容需要处理，整体的施工工期较长，所以出现各类问题的情况更多，为了解决堤坝渗漏问题，在水利工程施工阶段，需要对各部分的施工流程明细化、标准化，及时处理出现的各种细小问题，才能降低大型事故出现的几率，控制事故风险。

1.2 堤坝防渗加固技术现存问题

据不完全统计，水利工程堤坝渗漏问题一直存在，主要的内容分以下几种：因堤坝裂缝而产生的渗漏、因渗漏管破裂而引起的渗漏、因堤坝护坡塌陷而出现的渗漏、因年久失修而引起的渗漏问题等。出现渗漏问题的情况很多，但是无论以哪种形式出现，都需要在施工阶段认真处理，才能避免后续问题的发生。从现有的资料分析得知，对堤坝的定期管理和维护，能够有效的降低堤坝渗漏事件的出现，并使堤坝渗漏事件频次减少。

1.3 水利工程施工的主要特点

对于当今社会的发展来说，水利基础设施的建设是非常重要的，目前，我国诸多地区都逐渐将水利工程的建设列为重点工作内容。水利工程的施工不仅能创造出极大的社会效益，同时也能为施工企业带来一定的经济效益。具体来说，水利工程施工主要具有以下几个方面的特点：

（1）现代水利工程的施工具有复杂性和长期性，由于工程施工现场的水文地质环境较为复杂，再加上施工过程中很容易受到诸多不确定因素的影响，这就使得此项工程的施工难度进一步提升，稍有不慎就可能出现延误工期的现象，因此，往往需要耗费较长的时间。

（2）水利工程施工中最为重要的就是堤坝防护体系的建设，若不具备一个完善的防护体系，一旦在施工过程中遇到问题，必定会给工程的顺利安全运营造成极大的威胁。

（3）水利工程受到水体侵袭的现象十分严重。从表面上来看，水利工程堤坝的施工建设会用到各种各样的现代化施工材料，在运营初期也一般不会出现明显的问题。但是长时间蓄水之后，水体本身所需承担的压力会显著上升，再加上周边环境因素的影响，堤坝出现渗漏的风险会大幅提升。

2 堤坝防渗加固技术分析

2.1 堤坝防渗加固技术

2.1.1 防渗墙的处理技术

利用防渗墙加强堤坝的防渗效果，是比较常用的处理办法。防渗墙的加固技术有以下几种：第一，高压喷射注浆法。这种方法的整体操作流程简单，并且加固效果明显，具有很好的耐久性。这种加固方法能够对堤坝的细微处进行有效加固，做到堤坝的整体性全面覆盖。喷射而成的防护墙能够对特殊的复杂位置进行加固，当然所采取的喷射方式也有所不同。通常的喷射方法有：高压喷射、双管喷射、单管喷射、三管喷射。第二是垂直铺塑防渗技术。这种技术的整体运营成本较低，比较适用于低水头堤坝的防渗加固，但这种方法存在一定缺陷，在长时间使用时容易出现脆裂、老化情况，一旦出现问题，还需要进一步进行处理。处理时需要使用更好的材料，同时恰当选择施工工艺。第三是混凝土防渗墙。混凝土在堤坝防渗加固中有更好的防渗效果，在水利工程施工阶段，为了将堤坝的整体防渗效果明显提高，可以优先考虑使用混凝土防渗墙。

2.1.2 水平防渗加固技术

水利工程堤坝防渗施工阶段所采取的水平防渗加固技术，主要分为以下三种：第一，反滤沟导渗技术。该项技术的使用，有一定的条件限制，就是只能在背水坡有大面积渗水情况时使用，当邻水一侧没有达到预期的节流效果时，采用该项技术能够对堤坝的背水坡区域的溢出点高度进行控制，确保整体坡面的稳定性得到提高，但该技术应用前还要对堤坝的整体情况进行综合性分析，才能酌情考虑使用。第二，透水压渗平台技术。使用该项技术前同样需要对堤坝的整体渗漏情况进行分析，到符合条件时才能使用。这项技术有更高的施工难度，虽然能达到预期的防渗漏效果，但是整体工程量会增加。第三，临水截渗技术。该技术的优势在于，能够有效的改善堤坝的渗漏情况，充分解决堤坝在持续渗漏时出现的问题，对堤坝的防渗加固有明显的改观。

2.1.3 劈裂灌浆防渗加固技术

对于土质的堤坝地基防渗加固时，经常用到劈裂灌浆防渗加固技术。该项技术的好处在于，能够充分保证堤坝具有更好的防渗效果，并且所形成的垂直连续防渗加固帷幕，对于堤坝的变形位置有一定的控制作用，该项技术的整体工艺流程简单，在各项水利工程中已被多次应用，解决问题的时效性更强。

2.2 堤坝防渗加固技术选择原则

对于不同的水利施工堤坝防渗加固技术，在方法选择上，需要满足不同的条件，同时还要对整体的施工流程进行重新规划。无论采取哪种防渗加固技术，都需要确保堤坝原有质量不被破坏。比如，当出现有害渗水时，需要选择机械推填、透水后堵的方式，并且在靠近水域的位置增加防滲斜墙，利用压实的方法，进一步对堤坝的防渗效果进行提高。如果遇到的是一些因流水冲刷而出现的堤坝渗漏问题，可以采取贴坡反渗的方式进行解决，同时配合使用垂直防渗墙技术，增强堤坝的防渗效果。如需要对堤坝自身的基础建设面防渗加固，可以适当采取降压注浆或高喷注浆的方式，增强堤坝邻水面的防渗效果。无论采取哪种的防渗加固处理技术，都需要考虑到堤坝的自身建设情况，选择最适合的防渗加固方案，避免对堤坝原有结构造成破坏的同时，又可以达到预期的防渗加固目的，才是最优的技术选择。

3 堤坝防渗加固技术的完善措施

3.1 优化堤坝防渗体系，落实堤坝加固方案

水利工程施工阶段，需要做好堤坝的防渗加固工作，首先根据不同的防渗加固体系要求，合理选择加固方案，既要确保所采取的方案具有更高的加固效果，又要降低成本，比如采取的堤坝灌浆防渗体系时，可以选择劈裂式灌浆法进行优化，工作人员根据堤坝的弯曲程度进行优化步骤的选择，保證原有施工效率的前提下，对堤坝自身的防渗效果进行提高，降低渗漏情况的风险。其次可以根据不同堤坝所采取的加固方案，将原有的水利工程堤坝防渗措施做进一步优化，让采取的优化方案达到预期的防渗目的。按照不同堤坝出现的问题，进行层次分析和情况比对，找到最佳解决方案以后，对所采取的防渗加固流程进行明细，降低在处理过程中出现的渗漏风险。以保证堤坝的整体建筑流程为前提，对堤坝的防渗加固技术不断优化，最终促使堤坝的防渗强度达到最高。

3.2 高压喷射防渗墙的优化

不同的水利工程施工，都会适当的采取高压喷射防渗墙技术，该项技术能够针对性的解决不同位置的渗漏问题，且操作手法简单。该项技术利用高压喷射冲击的方式，将已经调制好的水泥浆，放到特定的设备中，利用喷射的方法，对防渗墙的外表面进行加固。还有。可以利用塑性更高的混凝土墙进行加固，这种方法同样可以起到与高压喷射防渗墙相同的加固效果。施工时需要注意，由于不同水利工程的堤坝质量要求有区别，因此在对各种防渗技术进行使用时，要尽量避免对预期的施工流程造成影响。施工时还要注意，应提前做好相应位置的钻孔工作，让所喷射的水泥浆或混凝土泥浆有更好的渗透效果，确保最终的防渗墙更加稳固。加固以后还要注意，对采取的加固方法进行效果验证，如果采取的方法不当应立即整改。

3.3 清除滑坡，治理崩岸

堤坝在经过长时间的流水冲刷以后，或者因流水的外部压力而渗水，最终导致滑坡现象，此时，需要解决的问题是，第一，做好堤坝的排水和防渗工作，对于已经出现的渗漏位置进行正确的防渗技术选择，同时利用前截后导的方法，缓解堤坝滑坡所造成的风险。具体的操作是，清理因滑坡而出现的碎石等杂物，然后对缺口位置进行计算，找寻恰当的填堵方法，利用计算获得的数据，恰当选择阻滑体重量。出现崩岸的主要原因为，堤坝承受较大的外部重力压迫以后，整体的土石产生崩塌或崩落，进而出现滑坡情况。根据不同的情况分析得知，出现的崩岸一般为阶梯状崩塌、弧形坐崩、条形倒崩等几种形式。截止目前，崩岸的处理方法通常是抛石护坡，这种方法需要注意，使用前应在堤基与抛石之间铺设一层土工织物反滤层。在某些情况下还可以利用木桩、沉排、丁坝、钢板桩等方法进行崩岸治理。

4 工程概况

伴随科学技术的不断进步，为满足工程建设需求，越来越多新技术、新工艺被广泛用于土石坝防渗施工。某水库运行多年，经检验可知，坝体、坝基等部位存在不同程度的渗漏问题，为保证堤坝安全，必须根据工程实际情况，采取科学、合理的防渗方案进行加固施工。

本水库控制流域面积为7.35k㎡，3.39km为主河道长度，河道加权平均比降53.4%。280m为正常蓄水位，105万m3为总库容，2340亩为设计灌溉面积，但实际灌溉面积远达不到设计要求，仅为1840亩，因此，可将本水库工程看做是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等的综合型水库。水库大坝为均质土坝，104m为坝顶长度，284.27～285.10m为坝顶高程，6～7m为坝顶宽度范围，8m为最大宽度，28.88m为最大坝高。自水库建成运行之后，于建成第二年开始蓄水，后做扩建及加固处理，但此次检验发现，在坝体、坝基等部位存在渗漏水现象。坝体为粘土均质坝，坝体填土为中等透水性，下游坝脚具有较为严重的渗漏问题，将严重影响坝体稳定性，甚至产生更大的危害。基于此，决定对大坝进行防渗加固处理。

5 防渗设计方案选择

因大坝渗漏问题严重，应做好防渗处理工作。根据大坝所在地形地貌及当地具体情况，可知所在地区粘土料不足，土料场与坝址之间距离较远，若采用粘土斜墙处理，将会大大增加施工成本，且防渗效果不佳。为此，决定采用两种不同的垂直防渗墙方案进行加固处理，具体如下：

方案一、高压喷射灌浆防渗方案。

方案二、薄壁抓斗造砼心墙防渗方案。

按照工程实际情况，上述两种方案较为便捷，更容易控制施工进度，能够有效提升施工质量。两个方案所选设备不同，在地形地质适应性，施工难易程度等方面均存在不同差距。

第一，地形地质情况。方案一顺着坝轴线通过钻孔的方式进行处理，墙体和周围地形、坝基之间布设较为合理。方案二薄壁抓斗造砼心墙防渗墙顺着坝轴线设置，按照此次地质勘查结果可知，针对不透水岩层顶板线坝基埋藏不深，采取上述2个方案均与坝址地形地质适应。

第二，施工条件及难易程度。方案一设备操作简单，技术成熟，便于控制质量，且具有较低施工成本。但此方案对水泥灌浆具有较高要求，若遇大雨雪天气，需保护好水泥，施工时间有限，具有良好防渗效果。方案二施工速度快，便于施工质量控制，天气对施工影响小。但相比方案一其施工设备较为复杂。

第三，加固后工程安全度。上述两个方案，由渗流角度分析，能够对大坝存在的渗漏问题进行有效处理。但因方案一设备简单，更易控制施工质量。

第四，工程投资评价。通过工程投资分析，方案一投资金额为79.8万元左右，而方案二投资金额为94.3万元左右，由此可见，方案一更具经济性。

综上所述，本大坝防渗处理可采用方案（1），即高压喷射灌浆防渗方案。

6 高压喷射灌浆生产性试验分析

施工前，需选择典型地层做现场试验分析，从而确定各项施工参数，便于指导后期大面积施工。根据工程建设所需，可采用双重管法进行高喷灌浆施工，施工参数如表1所示。

此外，本试验灌浆时间设100min，7250kg为水泥消耗量。50cm为高喷单桩半径，60cm为高喷双桩搭接墙体有效厚度，通过现场勘查可知，成桩外观良好，具有均匀性，70%为置换率。压水试验数据如表2所示。

7 高压喷射灌浆防渗加固施工技术要点

7.1 施工工艺

（1）材料。本工程采用水泥浆作为高压旋喷灌浆浆液，以42.5普通硅酸盐水泥为主，若水泥出现结块、受潮等现象，则不得用于施工。要求在1.5：1～0.6：1之間控制高压旋喷灌浆浆液水灰比，每立方厘米密度控制在1.4～1.7g之间。

（2）钻孔。采用Φ110～150mm为高压旋喷灌浆孔径，孔位误差控制在5cm以内。施工时，采用预防孔斜措施，平稳放置钻机，合理选择钻具。孔深误差需控制在1%以内。钻进施工中，如泥浆漏失严重，需及时采取措施处理，如将砂等掺入泥浆，或增加泥浆浓度等，当孔口正常反浆之后，采用再次进行钻进施工。

（3）灌浆。在完成钻孔施工之后即可进行高压旋喷灌浆处理，按照从下到上的顺序进行高压旋喷灌浆施工，在施工过程中，需将喷射管在灌浆过程中卸除，搭接段可进行复喷，在0.2m以上控制复喷长度。在施工过程中，如有压力急增或降等问题，需及时找出原因，并进行处理。

7.2 灌浆质量检测分析

（1）围井压水试验分析

目前，已完成大坝高喷灌浆防渗墙施工，为保证其质量，了解施工效果，决定通过围井钻孔注水试验进行高喷防渗墙施工，试验结果如表3所示。

由此可见，相比设计指标1x10-6cm/s，围井压水试验渗透系数值为1.755x10-7cm/s，满足设计要求。

（2）高喷墙抗压强度试验分析

为确保高喷墙抗压强度满足设计要求，本文选择3个试件进行分析，试件1，103mm高，Φ87.2mm，破坏荷载为35kN，抗压强度为6.3MPa;试件2，102mm高，Φ88.2mm，破坏荷载为22KN，抗压强度3.8KN;试件3，101mm高，Φ88.7mm，破坏荷载为36KN，抗压强度6.1MPa，抗压强度代表值为5.4MPa。相比设计指标3.0MPa，高喷墙芯样抗压强度代表值为5.4MPa，远远高于设计标准，可满足施工要求。

结束语

综上所述，伴随社会经济的快速发展，水利工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，施工质量的优劣直接关系到工程建设的价值意义，关系到社会稳定与人民生命安全。渗漏问题一直以来都是水利大坝工程常见病害之一，如何做好防渗加固施工显得尤为重要。高喷灌浆防渗施工的应用，可有效增强堤坝抗渗能力，保证工程质量。为此，应严格按照工程建设实际情况，根据渗漏原因，采取科学、有效的措施进行防治，进一步提高防渗技术水平，规范施工工艺，更好地提升工程防渗效果，推进我国水利工程事业持续、健康发展。

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