水利工程堤坝防渗加固技术方案的优化

葛 强，吴 超

(1. 黑河市水务局，黑龙江 黑河164300;2. 黑河市爱辉区水务局，黑龙江 黑河164300)

1 堤坝产生渗透及移位的主要原因

堤坝的防渗加固是水利工程最基本的要求，堤坝的渗透从其机理上来看主要分为4 类:接触流土、接触冲刷、流图和管涌［1］。变形损害和渗透破坏等形式是反映堤坝受到损害的主要因素。

所谓渗透破坏是指堤坝的坝基部位下的岩土长期受到水流的冲刷导致岩体中的颗粒成分发生改变，例如颗粒结构移动、缺失等。变形破坏是指堤坝的抗剪强度因渗透水流的作用而大幅下降，致使堤坝的局部区域发生裂缝、下滑等不均匀的移位，以至于严重的变形使堤坝受到破坏［2］。通常所说的堤坝渗透是指水流透过维护区并向其它位置渗流，而引起水流漏失的现象，这会对堤坝的稳定性带来严重影响，如果渗透过大则会对整个坝体及坝基造成重大破坏，甚至带来不可挽回的后果。

堤坝受渗透变形的影响很大，根据相关科研资料可以看出，在以往发生损坏的堤坝中因为坝基或坝体土发生渗透变形而引发事故的大约40% ～60%。其次，渗透变形还会导致减压井与坝基排水孔的淤塞、岩溶区覆盖土层中洞穴以及地表塌陷的形成、开挖基坑与地下工程时发生的流沙、防洪堤的下滑、边坡的塌陷等。在对堤坝的拱坝进行清基处理时，如果清基不到位很容易引起拱基下发生渗透变形。红色风化泥岩中由于其裂缝中的黏土受到冲蚀，会在风化泥岩中形成会对堤坝安全的带来消极影响的冲蚀洞。

以上这些问题在堤坝运行过程中，不仅会大大降低其应有的作用和效益，并且水电枢纽工程领域的应用也会造成影响和阻碍，对生活在堤坝下游人民的生命安全、财产安全造成极大的安全隐患，因此对水利工程堤坝防渗加固技术必须进行处理和完善，通过存在的各种质量缺陷及问题展开全面分析与总结，优化防渗加固技术方案。

2 防渗加固技术方案的优化

优化防渗加固体系对提高整个堤坝应用效益以及工程质量等具有重要意义，因此优化防渗加固技术方案是非常必要的，落实各项有关堤坝防渗处理原则，各个项目在进行时保证井然有序，抓好施工的各个环节。在水利工程施工过程中要有效采取灌浆模式和防渗墙措施，保证渗透模式的顺利开展;采用防滑柱提高抗滑稳定性系数;预先做好应用程序再进行滑坡的处理，有效降低坝体浸润线，提高土体整体强度，保证土木合成材料满足施工阶段的优化应用;为了进一步提高土体稳定性，可采用加筋材料与复合土工膜或土工膜材料，并且优越性能使这种材料得到了广泛使用。对坝基渗透进行处理时为减小渗透量，上游可采用防渗墙、帷幕灌浆以及修建铺盖，并采用开挖排水沟、减压井以及修建导渗反滤体等方法减小下游的扬压力。

在水利工程的防渗加固技术方案中最重要的环节便是堤坝灌浆的应用。在制定优化方案时必须预先对堤坝进行全面了解与分析，掌握其曲直程度来确定各种钻具的选用，结合堤身具体情况确定布孔方式以及钻透的深度等。灌浆时应遵循由上至下、少灌多次的原则;泥浆的密度保证由稀至稠，尽量避免不均匀状况的出现;灵活掌握压力由大至小的顺序。科学合理的灌浆方式，可以有效避免局部隆起、滑坡、冒浆、串浆等现象，从而保证灌入的泥浆顺着堤坝的轴向形成一道密实的帷幕，从而实现防治渗透、提高堤坝工程质量以及提高坚固度的目标。只有灌浆的质量得到保证才能顺利开展帷幕灌浆工作。在帷幕灌浆阶段，具有流动相的泥浆通过钻孔工具的辅助逐渐灌入岩层裂缝处，待泥浆固化后，就会使岩体的强度大幅度提高，从而实现了堤坝岩基防渗加固的整体性优化。GIN 灌浆法在我国孔口封闭灌浆法中是比较先进的，高质量、高效率是其最明显的特点。GIN 灌浆法简单来讲是指在任意孔段的灌浆所消耗的能量作为一个定植，那么该孔段最终灌入泥浆的体积与灌浆压力的乘积则近似等于能量消耗的定值，其乘积也称为灌浆强度值。由此可以得知，当裂缝较小时虽然灌入的泥浆量偏少，但使用的压力值相对较高;当裂缝较大时灌入的泥浆量大，而只需使用较小的压力，因此在使用GIN 法时要结合其特点与工程具体情况。

在堤坝修建防渗墙时常采用高压射流冲击模块中的高压喷射法，对坝基覆盖层进行扰动从而保证泥浆的顺利灌入，有利于被灌地层的土颗粒和泥浆充分混合，保证防渗墙的质量与性能。塑性混凝土墙是自凝灰浆防渗墙工作模块中最值得关注的，在其模块中合理使用混凝剂，不仅可以顺利开展固璧泥浆模块，还有利于保证泥浆的凝固质量，对确保堤坝防渗加固的技术优化具有重要作用，同时也需要我国水利工程积极引入以及广泛应用。使用链斗式挖槽机进行垂直铺塑时主要是通过链斗与链条的持续工作完成挖掘出渣并形成连续的槽孔，经泥浆固壁作用成槽，之后便可以进行辅设防渗薄膜，同时做好黏土回填。通常挖槽深度≤15 m左右，槽宽为15 ～30 cm。在砂壤土层施工中这种方式具有很高的效率。水泥土搅拌桩防渗墙具有很好的防渗加固作用，通过把水泥浆喷入土地在深层搅拌桩机的作用下进行搅拌，促使土体与水泥充分混合，在混合过程中完成了一系列离子交换、水解等反应，最后硬化成墙。修建于2002年的长江堤坝防渗工程中，就广泛采用这种技术，据统计占总体造墙面积的69%，不仅装备轻便且造价也相对较低，25 ～30 cm的墙体厚度即使在深15 m的范围内，墙体同样具有较好的完整性。

对于发生在高危水位下的管涌，应采用低压速凝式灌浆法进行抢险工作，选用50 型钻机或30 型钻机钻孔时要结合管涌所处的具体位置进行分析，例如砂砾层或黏土层等地质情况，向孔中灌入吸水就会发生膨胀的物质，添加速凝剂的水玻璃水泥以49 kPa的压力慢慢灌入孔内。膨胀物质的灌入增大了管涌内的阻力，从而降低了管涌内水流的流动速度，有效避免了泥浆随水流出的现象，其次速凝剂的加入有助于泥浆加快凝固而堵塞管涌。

3 防渗加固技术分析

目前水利工程的防渗加固处理技术是我国建筑工程中最重要的课题，对堤坝进行防渗加固处理时应结合坝体防渗要求，保证对堤坝整体的优化与改善，全面系统的分析与总结上述所存在的渗透现象和滑移问题，确保导致出现各种问题的因素得到科学有效的预防与解决。保证灌浆模块的顺利进行有利于推动水利工程的稳定发展，严格把关浆液的配合比，合理的配比有助于发挥岩基的整体抗渗性。上文所提到的孔口封闭灌浆法，在小浪底、二滩等工程中逐渐得到广泛应用，同时国际上一些相对较先进、高效的施工方法也得到了积极引用。堤坝防渗处理的各种方法都要符合防渗处理原则，在坝体进行加固处理时需结合堤坝具体的渗漏情况选择最有效的方式，在堤坝工程施工阶段，积极采取有关工艺与处理办法开展防渗工作，避免在投入使用期间出现任何渗漏等质量问题。水利工程堤坝针对不同的地质条件，由相关专业技术人员开展实地分析、调查，全面了解施工场地的水文地质、周围建筑物、自然环境等，通过科学可靠的调查工作制定最合理施工方案，保证堤坝防渗加固技术方案的可靠性与可行性，从而确保堤坝的施工效率与质量。

［1］林一伍. 试论当前水利工程管理存在的问题及其对策［J］. 科技经济市场，2010(05):83－84.

［2］张筑平. 浅谈水利工程中水库堤坝防渗施工技术与防治方法［J］. 黑龙江水利科技，2014，42(07):127－129.