水利工程中堤坝加固技术探究

苏义兴

天津市静海区水利工程建设管理中心,天津 301600

在水利工程发展过程中，主要目的是对地下水和地表水进行全面掌控和优化。如果实现水利工程的全面完善，人与自然会始终处于一个和谐状态，为经济发展提供有效帮助。另外，在水利工程设计过程中，堤坝加固技术属于一项重要应用，但由于工程所处的环境不同，很容易在堤坝加固过程中遇到一系列问题，进而对水利工程的正常运转产生影响。

1 水利工程中堤坝加固技术的作用

1.1 堤坝概述

堤坝主要以土石为结构材料，在自然灾害抵挡方面能够发挥出巨大作用。蓄水型堤坝主要以土石结构为主，对建筑材料的要求相对较低，而且施工时间整体较短，可为机械化施工提供便利条件。在堤坝建筑过程中，大部分建筑材料可以就地取材，实现资金和时间成本的有效节约，为工程可持续发展营造良好基础。在重力性大坝设计和施工过程中，需要将安全可靠等特点展示出来，避免在后续工作之中受到严重破坏。另外，在机械化施工操作上也十分简便，为大坝施工工作创造更多有利条件。除此之外，还可以对大坝泄水孔口进行合理设计，配合辅助发电等，确保水利工程顺利进行。但在重力型大坝使用过程中也出现很多不足之处，如坝体本身应力相对较低、材料强度很难发挥出来等。而且重力坝本身体积较大，需要使用大量水泥来完成构筑工作，使得堤坝的修筑成本大大提升。

1.2 水利工程中堤坝加固技术的作用

在近几年发展过程中，我国在水利工程方面的投入有所提升，发展速度也进一步加快，但由于建设时间较短，相关经验和技术不够成熟。因此在具体堤坝防渗漏研究上，具体措施效果如果没有体现出来，则降低了整体施工质量。与此同时，在实际水利工程施工过程中，监管人员的监管作用没有充分发挥，且很多监管人员不具备较强的责任心，部分施工人员也没有接受过专业培训，施工过程中的问题得不到及时发现，导致整个工程质量受到影响。因此现阶段部分水利工程在运转上还存在很多安全隐患，无法将更大效用发挥出来，进而对周围居民生活产生了影响。对于该项问题，相关管理人员需要提高重视程度，利用积极有效的措施将该项问题解决，如定期组织员工进行专业知识、技能的培训和考核，将工程质量与奖惩制度挂钩，提高全体员工的业务素质，让全体员工意识到一旦堤坝防渗漏加固技术的使用存在问题，将会给企业和社会带来严重的经济损失[1]。

2 常见的堤坝险情种类

在水利工程项目建设和使用过程中，防渗加固技术的应用显得十分重要。为了避免堤坝出现渗透问题，相关工作人员需要提升对堤坝动向的关注度，通过解决方式的合理实施，避免堤坝出现渗透和垮塌等现象。一旦发生相关问题之后，人们需要对渗漏原因进行深入分析。常见的渗漏引发因素包括流土和管涌。

2.1 堤坝工程中的渗流破坏问题

在堤坝下方多为岩土结构，由于水流的长期冲刷，岩土内部的颗粒成分很容易发生改变，最终导致结构受损等情况出现。除此之外，在水流长期冲刷下，堤坝的抗剪强度也在不断下降，甚至还有可能在局部区域出现裂缝以及下滑等问题，最终使得堤坝发生变形，导致堤坝的稳定性下降。总的来说，该项问题在堤坝工程之中十分常见，属于典型的工程性问题，在具体治理过程中，需要将多种修复技术结合在一起。

2.2 堤坝工程中的渗透变形问题

在堤坝工程施工过程中，渗透破坏问题将会引起堤坝整体的严重变形。为了避免上述情况的出现，相关工作人员通过大量的研究数据和实践调查，计算出一旦堤坝的坝基或者堤坝坝身出现渗漏问题后，事故的发生率将会超过50%。另外，渗透变形不仅会导致各种渗漏事故出现，更会让堤坝中的排水口出现阻塞，长此以往，堤坝便会发生下滑、塌陷等问题，对人民生命和财产安全产生极大威胁。如果预防措施没有做到位，同样会引起堤坝受损。因此要根据堤坝具体的受损情况对其进行合理评估，并根据实际情况来选择修复措施[2]。

2.3 水库及用材方面的问题

首先是水库方面，由于水库内部的储水量能够形成巨大的压力，如果水坝自身存在明显的质量问题，将难以承受水压冲击。另外，水库中存在很多过水通道，由于水头的高低情况不同，一旦与通道之间的渗透比例超出限度，堤坝便很难承担如此大的负担。实践表明，堤坝上出现的裂缝与水库联通存在很大联系，严重时还可能会出现巨大的口子，进而导致水坝出现渗漏问题。因此在堤坝检查过程中，工作人员不仅要对裂缝进行观察，还要确保填充工作开展的合理性。其次是用材方面，在堤坝建设过程中，很多管理人员并没有对材料的选择和使用提高重视程度，最终导致堤坝出现严重的质量问题。部分水利部门为了降低投资成本，利用一些与国家标准不符的材料，如细沙物质等，导致出现裂缝，进而造成堤坝渗漏。

3 常见的水利工程堤坝加固技术

3.1 低压速凝式灌浆法

该种方式在紧急情况下十分常见，属于一种常见的应急措施。低压速凝式灌浆法可以实现高危水位下的紧急抢修，或者坝体孔洞阻塞情况的排除，在具体施工过程中，通常使用30型钻机或者50型钻机进行实际灌注浆施工。当工作人员寻找到具体坝体孔洞之后，往往会在注浆液灌注之前释放一种特殊性物质。该类物质在遇水之后会发生膨胀，将多余的缝隙填满，进而实现浆液的完全输送。与此同时，这些物质还能提升管道的阻力，降低水流速度，实现泥浆输送效率和质量的全面提升。当整体物质排放完成，且各项压力与标准情况相符之后，可以进行浆液的注入性操作。值得注意的是，在浆液注入工程中，具体压力应该保持在49kPa左右，只有这样才能满足水利工程堤坝加固要求。而在注浆孔布置上，涉及的参数因素很多，如灌浆孔距l、灌浆体厚度b等。当浆液被完全注入之后，将会呈现出圆球状扩散状态，等到两圆形相交之后，便会形成一定的厚度，用b来表示[3]。

3.2 帷幕灌浆法

帷幕灌浆法的应用范围极广，在不同曲度、高度和厚度下，其客观影响因素也不同，进而衍生出很多新的坝体连接区域，在该方法使用过程中，可以进一步提升灌浆作业效果。具体操作时，主要由工作人员携带更加轻便的钻孔设备，对坝体实施开孔作业。为了提升效果，孔洞的呈现形状一般以直线形或者是梅花形分布，之后根据具体形式来开展灌浆工作。该项技术在堤坝加固中十分常用，但技术难度较高，注意事项也较多。首先，各个孔洞之间需要保持一定的安全距离，以3m为主，进而确保灌浆过程中的压力被平均分摊。其次，在钻孔深度上也需要根据具体情况严格把握，一般来说，钻孔深度应该保持在1～2m左右，一旦出现挖掘过深的情况，工作人员应该在第一时间内开展掩埋操作。在灌浆工作开展过程中，需要遵循以下原则，以少量多次、自上而下为主，还要尽量提升浆液质量，避免坝体不会一次性承受过大的压力。在灌浆时，各个孔洞的灌浆量可以稍稍过量，并使其自然溢出，成就一道自然形成的帷幕，所以人们将该种方式称之为帷幕灌浆法。

3.3 填充式高压灌浆法

填充式高压灌浆法主要应用于较大的堤坝，能够将堤坝问题改善，避免渗漏情况出现。首先，工作人员在操作过程中需要选择功率较大的工程钻机进行施工，规格为50米钻机，能实现对坝体进行大面积孔洞开挖作业。另外在钻孔深度的对比上，该种方式比帷幕灌浆法还要深，需要达到坝体以及地基层位置。其次，填充式高压灌浆法中涉及的压力较大，各项操作必须保证一次性完成，否则将会为坝体带来极大影响，而且整个压力高达130～166kPa。在具体操作工作开始之前，工作人员需要进一步做好准备工作。首先，计算具体的灌浆量，确保其与工程技术要求相符；其次，做好整个坝体的测试工作，确保其在高压力的冲击下保持稳定状态，还要将管道之内的杂物清除干净，保持干燥状态，在所有条件均得到满足后方可开始施工。当基础浆液灌注工作结束之后，可以利用黄泥浆液进行封口处理。总体来看，填充式高压注浆法属于目前我国水利工程堤坝加固技术中最有效的方式之一[4]。

3.4 灌浆加固法

灌浆加固法主要应用在结构较为坚固的坝体之上，主要应用方法如下：首先对坝体上的缝隙、孔洞等进行密封，之后利用水泥做好整体修补工作，进而提升坝体的防渗效果。这种方式具备很多优势，可以保持坝体的完整性，避免整体结构受到外力因素的破坏，同时也能进一步提升坝体的抗冲刷能力和稳定程度。但灌浆加固法在应用时也会出现明显的不足之处，如果坝体结构坚硬度不足，便无法应用这种加固方式。另外，这种方式无法预防渗漏，只能在问题出现之后采取措施进行修复，很容易对整个水利工程产生影响。除此之外，灌浆加固法在应用过程中对灌浆材料和浆液的物理学性能存在具体要求，如表1和表2所示。为了进一步提升泥浆的流动性，可以添加适量的水玻璃，比例在0.5%～1.0%之间；若要加快浆液凝固速度和后期强度，可以在浆液之中添加水泥，一般添加量为15%，可以根据水利工程类型的不同重新进行计算。为了消除白蚁的影响因素，还可以在灌浆液中加入少量药物，此时要注意避免水体出现污染。

表1 灌浆土料选择表

表2 注浆物理力学性能表

3.5 混凝土堤坝防渗墙技术

在堤坝防渗加固技术中，高压喷射防渗墙属于常见的形式。在具体操作过程中，主要以高压射流为主，利用冲击的方式将原有覆盖层冲刷掉，再灌入新的混合水泥浆。通过上述操作之后，水泥浆会与地下土层混合在一起，最终形成防渗墙。在加固作业过程中，通常会涉及垂直铺塑防渗墙，通过挖槽机进行垂直打孔，最终利用回填操作实现防渗墙建设。在此种情况下，主要利用沙土进行结构填充。其次是自凝土防渗墙，前身是塑性混凝土防渗墙，通过吸水之后膨胀进行打孔填充，主要特点是将填充物质进行加固。最后是应用水泥搅拌桩防渗墙，主要通过桩体对其进行固定，利用水泥和水分子之间的结合，进一步提升坝体的坚固程度。混凝土堤坝防渗墙外观图如图1所示。

4 水利工程中堤坝加固技术的具体实施措施

在水利工程加固技术应用过程中，主要涉及以下两方面，技术人员和技术设备。需要聘请实践经验较强的工作人员参与到主体工程建设之中。目前在我国，现有大部分技术人员平均年龄较大，年轻人员则缺乏一定的实践经验。为此，相关企业需要做好内部培训工作，确保员工自身条件与工作要求相符。其次，在技术设备方面，可以引进和学习外国的先进技术设备，在了解新技术设备的同时，提升工作人员设备的维护能力，只有这样才能提升加固技术的使用年限，从根本上确保水利工程的加固效果[5]。

图1 混凝土堤坝防渗墙外观图

5 结语

综上所述，在我国水利工程建设过程中，渗漏问题一直是主要风险因素之一。我国人口数量众多，居住也呈现出分散性特点，进而导致我国水利工程的数量大幅提升，在渗漏现象影响下，令我国水利工程的发展受到严重制约。因此在后续工作开展过程中，需要提升加固技术的应用范围，避免整个堤坝出现严重的质量问题。