垂直防渗加固处理方法在水利堤坝工程中的选择

陆明志，孙远见

（1.江苏省水利建设工程质量检测站，江苏扬州225000；2.徐州市水利工程建设监理中心，江苏徐州221000）

垂直防渗加固处理方法在水利堤坝工程中的选择

陆明志*1，孙远见2

（1.江苏省水利建设工程质量检测站，江苏扬州225000；2.徐州市水利工程建设监理中心，江苏徐州221000）

垂直防渗加固处理技术较多，但在水利堤坝加固处理工程中，比较适用的有防渗墙技术、高压喷射注浆技术、深层搅拌法加固技术、振冲法加固技术等。如何科学、合理、经济地选择一种处理方法，是工程成功实施的关键。力图通过其理论、工作原理和施工实践经验，对各种垂直防渗加固处理方法进行分析、比较，从而将垂直防渗加固处理方法归类，为垂直防渗加固处理方法在水利行业中得到合理推广和应用提供参考。

机械垂直铺塑；“射水法”液压抓斗成槽；振动沉模；高压喷射灌浆；振孔切槽高喷；多头小直径

1 概述

目前，在水利工程中对堤坝进行垂直防渗加固的方法很多，工程经验成熟且运用较多的主要有：机械垂直铺塑施工工艺建造以塑膜为主的防渗帷幕、“射水法”施工工艺建造薄壁地下砼（塑性砼）防渗墙、液压抓斗成槽施工工艺建造地下砼（塑性砼）防渗墙、振动沉模工艺建造防渗板墙、高压喷射灌浆工艺建造防渗墙、振孔切槽高喷、多头小直径深层搅拌法建造水泥土防渗墙等。在水利除险加固工程中，防渗效果的好坏，取决于处理方案的选择。如何选择运用垂直防渗加固处理方法，在工程完成后达到防渗效果，充分发挥建筑物的防渗功能，必须遵循以下原则和方法。

2 垂直防渗加固处理方法的选择原则

（1）功能性原则：必须满足工程的功能目的和设计要求；

（2）可实施性原则：处理方法的工程规模、有关参数和技术指标，在目前的技术水平条件下是可以实现的；

（3）经济性原则：处理方案通过技术经济比较，投入产出分析，在满足功能性要求的前提下，工程造价较低，项目概、预算合理；在确定采用该方案后尚应采用先进技术，优化方案，合理使用材料；

（4）环境和安全性原则：采用的处理方案应当避免工程污染环境或污染最小；能保障堤防结构和相邻建筑物安全，保证施工人员的安全。

3 垂直防渗加固处理方法的工艺介绍

（1）机械垂直铺塑施工工艺：机械垂直铺膜技术是通过主传动轴带动一套长刀臂上安装了刮板的链条循环转动，利用链条上的刮板对原状土进行刮、削，将土体带出地面，随着刀臂向下倾斜形成满足设计宽度、深度要求的沟槽，并充灌浆液进行槽孔护壁，利用铺膜装置在沟槽内铺设聚乙烯土工膜，再用土回填沟槽，形成以塑膜为主的防渗帷幕；通过牵引装置带动倾斜刀臂不间断前进，成卷塑膜向前联接、铺设，最终形成连续防渗帷幕，以达到工程截渗的目的。

（2）“射水法”施工工艺：其主要原理是运用大流量、大压力射水冲切土层，通过成槽器底部的刀刃切削修整孔壁。建造规则槽孔后，用导管法进行水下砼浇筑成墙。施工中采用间隔施工法，即先建造若干个单号墙体，待其砼初凝后，在单号墙间插建双号槽孔并浇筑成槽；重复上述步骤，建成连续的地下防渗墙体。在插建双号墙体时，打开成槽器两侧的侧向喷清洗装置对连接面进行清洗处理，以保证连接面清洁和砼结合牢固。

（3）液压抓斗成槽施工工艺：采用液压抓斗设备沿事先修筑并分割好段长（一般段长为6m）的钢筋混凝土导墙中抓取土体，同时注入优质泥浆进行槽孔护壁，待槽段挖至设计深度后，下设预制隔桩及钢筋笼，然后采用导管法进行水下灌注混凝土成墙。成槽采用间隔法施工，墙体混凝土浇筑根据槽段的长度采用单导管浇筑或双导管浇筑。

（4）振动沉模施工工艺：运用大功率、高频率振动锤将H形空腹钢模板振动沉入土体至设计深度，在起拔模板的同时连续灌注防渗墙体材料，边提边灌，形成单元防渗板体。为保证单元板体之间连接可靠，防止单元板体间垂直分叉，施工时采用双模板（A模和B模）交叉连续施工法，保证防渗墙体的连续性和可靠性。该技术的主要特点是：单元墙体间接缝连接紧密，厚度薄且均匀，施工速度快，一次成墙深度深，施工质量可靠。

（5）高压喷射灌浆工艺：先利用钻机引孔至设计深度后，将三管喷具下至设计深度，通过高压水切割造槽，控制喷嘴摆角，压缩气保护水射流射程，经过切割、搅拌、升扬置换等作用，利用水泥浆液充填槽孔，形成水泥土固结体防渗墙。

表1 垂直防渗加固方法比较一览表

（6）振孔切槽高喷工艺：振孔切槽高喷工艺是在普通高压旋喷基础上发展起来的一种新工艺。振孔切槽高喷将成孔与喷射灌浆有机联系在一起，振动钻杆即是旋喷浆管，振孔方法是采用顶驱式振动器与液压动力头以振动回转工艺成孔，振动成孔达到设计深度后，通过一种特殊装置，可将底孔堵塞，让冲洗液的浆液从侧向的喷嘴喷出。然后振动器停止工作，振动钻杆即转换为喷浆管，旋转提升振动钻杆而形成旋喷灌浆。

（7）多头小直径深层搅拌工艺：在移动支撑机上的三支点垂直立柱导杆上装载着挖掘搅拌装置，5根掘削搅拌轴将回转动力传至下面的挖掘头，同时通过3孔送浆、2孔送气、5轴掘搅、三维作业、跟踪监控，在原有位置将基土和水泥混合搅拌成均匀的地下连续墙的施工技术。水泥土搅拌桩截渗墙是以水泥作固化剂，通过桩机在地基深处就地将土体和固化剂强制拌和，利用固化剂，土体和水之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体硬结成具有良好的整体性、水稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土防渗墙，以达到截渗的目的。

4 垂直防渗加固处理方法的特征比较分析

水利工程建设中，各种垂直防渗加固处理方法有各自的优、缺点和适应性，主要可归纳如表1所述。

5 垂直防渗加固处理方法的选择

综上分析，在水利工程建设中如何有针对性的选择垂直防渗加固处理方法，是工程防渗处理的关键因素，也是决定项目成功与否的前提条件。因此，垂直防渗加固处理方法在水利工程中的最终选择必须从以下几点入手：

（1）垂直防渗加固处理方法的选择主要考虑适应工程性质、地质条件，可满足工程防渗目的和要求，有一定的防渗标准，工程费用较低等因素。防渗标准直接关系到堤防的安全性以及工程量、工程进度、造价等。

（2）水利工程堤防垂直防渗是渗流控制处理的一部分，应尽可能符合前堵后排的原则、堤身和堤基渗流控制措施统一考虑的原则。和渗流控制方案一起应在技术经济比较后确定。

（3）在堤身的垂直防渗处理可采用截渗墙（薄防渗墙、定摆喷、板桩墙），灌浆等防渗体。在防渗体不能和地基防渗措施统筹实施时，可考虑截渗墙方案。

（4）堤基的垂直防渗处理。透水堤基垂直防渗处理可采用截水槽、截渗墙等作为防渗体。采用截水槽、截渗墙等防渗体时，材料可采用粘性土、土工膜、固化灰浆、水泥、水泥砂浆、混凝土、塑性混凝土、沥青混凝土、化学材料；施工可采用人工开挖、机械开挖、铺设、冲击钻、回转钻、抓斗、轮铣、射水、锯槽、斗式、多头钻、定摆喷、灌浆、板桩、搅拌桩等技术；其厚度和设置方式应满足材料允许渗透坡降要求；其防渗性能、效果应符合防渗要求和适应防渗体的布置。

对于截渗墙，关键是要采用薄墙和廉价的材料才能有效地减低工程造价。如采用射水、锯槽、链斗、多头搅拌桩、插板等薄墙成槽方式，并使用土工膜、塑性混凝土、自凝灰浆、固化灰浆等作为墙体材料，其单价可在130～250元/m2间。定摆喷、板桩墙、搅拌桩造价也较低，其单价在70～350元/m2间。

对于砂卵砾石含量较高、粒径较大的地层，则应考虑冲击钻、回转钻、抓斗、轮铣等成槽方式的截渗墙，其单价可在200～800元/m2间。根据堤防工程的特点，对该类地层险工段的防渗处理也可考虑单排灌浆帷幕防渗或劈裂灌浆，配合其它渗流控制措施可以达到一定的渗流控制标准，其单价可在50～150元/m2间。

（5）堤基防渗体应布置在临水堤脚或堤顶偏临水侧，并与堤身防渗体有效连接，且符合变形协调的要求。

TV697

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1004-5716(2015)05-0167-03

2014-04-25

2014-05-14

陆明志（1979-），男（汉族），江苏扬州人，工程师，现从事水利工程质量检测、研究工作。