堤防整治工程防渗加固处理措施分析

陈昊毅

（广州市南沙区磨碟头工程管理所，广东 广州 511400）

0 引言

渗漏是导致堤防汛期出现诸多险情的引发因素之一。通常情况下，土堤一般是运用本地材料建成，土料质地较差、强度小、孔隙率大等问题，使工程安全性大打折扣。如今，可用于工程防渗加固的措施较多，具体还需根据工程实际情况，挑选适宜的方案，从根本上消除渗透问题。

1 工程概况

广州市南沙区万顷沙联围15涌—16涌堤防整治项目，涉及的外江整治长度为1.41 km，工程合同造价金额达到1345万元以上。项目建设内容较多，如水泥搅拌桩处理、堤基清理、挡墙整治等。堤防级别为Ⅰ级，防洪标准为200年一遇。在本项目施工中，严格根据设计图纸与当前的相关规范要求进行。项目工程量如表1所示。

表1 项目工程量（部分）

2 堤防整治意义

①河道堤防是当地预防洪涝灾害的重要屏障。按照常规的治水思路，“堵”和“疏”是关键，前者是通过提升堤防高度、加固堤防，将洪水“排除”在堤防外部；后者是拓宽既有河道，增强河道本身的下泄洪水能力。换言之，只有保障堤防坚固，避免其堤身坍塌，确保高程大于洪水位，才能为堤防内的田地、村落等提供安全保障。②通过堤防整治可为行洪泄洪提供有效保障。对于部分地区来说，高频率的行洪泄洪对堤防本身有更高的标准，而堤防经过长期不间断的使用，难免会受损，需要通过有效的整治措施，延长其使用年限，强化其对洪水的防御能力。③堤防整治有利于保护水土。实际上，水土流失会导致堤防坍塌及损伤，缩小可用土地范围，甚至会引起河道淤积、水体质量下降、防洪水平下降等。而通过整治堤防，可对当地水土流失起到治理的效果，提高土地的牢固程度[1]。④堤防是区域美化环境的重要空间，通过植树种草的方式，打造良好的环境生态景观。堤防整治后的效果如图1所示。

图1 堤防整治后的效果

3 堤防整治工程防渗加固措施探讨

3.1 堤身加固处理

在堤防整治项目中，堤身部分的处理是比较关键的，可通过黏土斜墙培厚的方式进行加固。现场操作时，将堤身邻水表层的土体与杂物处理干净，并进行坡面整平，增加防渗墙体。回填的材料应当具备良好的防渗性能，逐层夯实，该墙体顶部高程至少达到非常时期的静水位高度。施工方需注意回填土料的颗粒成分，计算其渗透系数、干密度及含水量等。结合堤防工程的相关标准，回填土的渗透系数不应超过1×10-5cm/s，同时确保渗透稳定程度与塑性达标，含水量则应控制在20%～30%。对于回填土、干密度，施工方可选择理论公式计算，或通过击实试验，得到最终结果，并且设定的干密度需超过本项目自然土层干密度。实践施工时，要考虑既有堤防的当前情况，继而确定土料渗透系数、墙体顶部宽度与底部厚度等[2]。

3.2 安全加固措施

在堤外坡选择复式挡土墙，尽可能保留既有的浆砌石挡土墙与墙体外抛石护脚。在堤脚外增加抛石压脚，并在抛石顶部设置平台，其高程是2 m，宽度达到3.5～7 m。从平台到堤顶部分，借助堤防既有的挡土墙，在其外部包裹钢筋混凝土的护面，和防浪墙一同施工。而在堤内坡部分，设计坡比是1:3，此部分的堤脚选用砌石矮挡土墙的护脚。近些年，国内堤防构筑通常是粉土与黏土材质，按照堤防现实状况来看，应当合理化加高，秉承稳定、可靠的理念，使整个结构得以加固。对于尚未出现特殊状况，或是严重安全问题的部分，可在既有堤身上添加相似材料加固，不仅能降低整治施工的难度，还有利于提高新旧土料的结合效果。堤防的部分堤身上既有土料不足，应进行加高处理，构建复式结构。现场施工中，先构建心墙，避免有水流渗出，而后借助浆砌石，进行整体上的加固支撑。另外，结合项目总体的状况来看，可以选择把背水侧的堤身进行加高培厚处理，这样的施工方式较为简便，材料获取便利，对原本的渗流面也能有良好处理效果[3]。

3.3 生态堤防设计

堤防整治项目中，一般会注意到既有的自然条件，主要是河流形态。在构建生态堤防时，堤线会根据基本的自然形态，尽可能保持河流原有的状态。堤型的设计要满足两个基本要求，即确保渗透与滑动的稳定效果以及可以达到生态保护以及修复的目的。堤防施工中，为防止工程本身对原本的生态系统造成破坏，需结合本地的自然环境，挑选最适宜的岸坡防护模式。一般情况下，会优先选择透水性更好的混凝土结构建设生态堤防，这是为给浮游生物、鸟类等提供生存、繁衍的环境，同时，还有助于强化堤防本身的储水能力。为确保生态堤防顺利建成，需注意现场施工的时间，避开既有生物繁育时间；倘若无法避免，应提前安排必要的防护措施，留给周边物种良好的成长环境。经过休整使用的料场，需防止地形发生明显的变化，维护环境的整体性。科学布设排水设施，用于优化周边植被的发育空间，同时要注意绿化植物的日常养护及管理。

3.4 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙加固措施的使用，通常会面临整治工程的施工精度标准高、现场环境复杂等问题，影响混凝土墙体的结构稳定性、防渗透效果。其中，施工精度对应造孔环节中的垂直度；现场环境复杂一般是由地质状况引起的，如塌坝、漏浆等。上述问题若未能有效解决，会降低防渗墙的总体质量，若遭遇洪灾，会大幅提高溃坝事故的发生概率。

所以，在堤防整治工程中，应对具体问题采取有效的处理措施。具体来说，包括以下3项：①施工精度。近些年，国内施工建设领域的技术水平、机械设施等，其精度仍需继续提升，堤防整治工程防渗加固项目中，会出现塌孔、成槽不规则等情况。面对此种客观现状，为提升施工精度，可选择钻劈法，优化机械设备，并通过“两钻一抓”的方式，借助冲击钻完成主孔与导孔的处理。利用抓斗抓取土体，通过钻进成槽。根据施工标准，成槽部分的施工精度应达到1/2000以下，抓斗环节则选择全自动的计算机纠偏系统，现场整治期间，借助不同的检测检查方法，保障成槽部分的几何尺寸与角度均满足项目要求。尤其要强调的是，造孔环节中，应选择膨润土泥浆，加固孔壁，注意把控黏度，以此维护孔壁结构。②塌坝堵漏。堤防整治项目现场的地质环境一般比较复杂，涉及漏失、强渗等地层条件。为满足该类防渗漏需求，国内普遍选择大口径的护壁管灌浆方法，相应的实施程序是将主要的机械设施，借助钻机施工，顶至渗漏处上方1～2 m的位置，将大口径尺寸的护壁管下沉，外壁需封填，将管道内外隔开。其中应用的填灌材料要结合渗漏地方的实际状况进行选择。此项防渗加固工艺在基岩内体溶洞的项目中有较好的整治效果，重点针对漏失情况，控制造孔部分以及塌坝的问题风险。③淤泥堆积层过厚，造成清渣不彻底。针对此类情况，整治的关键在于清除淤泥，可选择综合反循环和抽砂筒的方式，处理底部的淤泥，对于难以清理的细砂，使用胶凝性材料能够有效清理。现场作业时，把胶凝性材料提前放在钻机钻头处，钻头到达底部后，安排顶进施工，等到材料和细砂完成胶结后，借助抽砂筒取出，借此能提升混凝土防渗墙和基岩层的连接效果[4]。

3.5 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩方法是利用水泥本身的化学性质，将其制成泥浆，直接输送至地下，与地基土混合搅拌，直至被固化，增强地基土的物理稳定性。如今，国内地基加固项目中，该处理措施得到大范围使用，可适应泥质土、淤泥等环境，加固成果较佳，并且在施工后能立即投入使用。本工程选择42.5规格的水泥材料制作水泥搅拌桩，根据实地试桩和配合比试验，决定水泥的实际用量。按照堤防整治工程的基本要求，确定水泥土抗压与抗剪的强度标准。水泥搅拌桩现场施工过程中，需先完成桩位放样，钻机达到相应点位后，施工人员应实行进一步检验和调整，而后组织搅拌水泥浆，启动注浆泵，钻头进行正循环运动，喷射水泥浆，达到设定深度后，开始反循环提钻，同时喷射水泥浆，在距离操作基准面下方的0.3 m处停止。之后进行搅拌下钻，同样要在达到设计深度标准后，开始反循环提钻，直至地表，在成桩结束后关闭注浆泵，合理调整泵浆运动速度。在下一根桩体制作之前，清理钻头表面多余的杂物。

在水泥搅拌桩施工中，必须明确整治区域内的地下障碍物及既有管道等，合理调整工程方案。同时，开工前应当掌握项目现场与周边的水文地质条件、空中架设的线路、相邻已有建筑物等。而且在搅拌桩制作以前，对作业基层进行全面找平，将所有障碍物清理干净，若作业面存在低洼面，可使用黏土回填平整。另外，现场施工机械需配备打印机和记录仪，完整保留喷浆过程的信息，方便日后管理。实地施工时，首先确定桩位。按照工程设计的桩位图纸，现场确定桩点，此过程可运用钢尺及全球定位系统（GPS）等方法。为防止在施工过程中发生倾斜或位移等问题，要求钻入操作中，保障定位准确与稳定。其次要完成桩机定位。先进行平面就位，按照搅拌桩的制作顺序，对准钻头。设备的导向架需通过双向制约，保证垂直度，把垂球悬挂在架体正面及侧面，球体自重应至少达到2 kg。施工进行时，通过观察球体的偏移程度，进一步使用米尺测定当前的垂直度，以便及时发现有无倾斜问题。结合有关规范标准，导向架垂直度偏差不能超过1%桩体长度。最后对桩位实施复测。在桩机达到指定位置后，需根据桩体现实状况，检查钻头对应的位置，尽可能缩小误差，最大不能超过0.05 m。水平面位置确定后，组织测量高程。钻头落地后，零起点与每米标识位置，均需精确标出，根据工程桩长设计参数，得到钻杆长度以及最终钻进深度。

堤防整治水泥搅拌桩作业时，应当重视现场的施工条件，以保障整治施工效果。一方面，平整地表，划定水泥储存位置，并在施工区域两侧设置排水沟，避免形成积水；另一方面，清理施工范围内的杂物，低洼处回填，在基础面预留0.5m左右的土层。基坑开挖时，应当挖出质量较差的桩体。作业准备期间，需使用规格大的螺丝帽及铁块，将灌浆壁焊接起来，确定水泥浆面和水面的水平位置，并确保浆液配合比满足堤防整治标准。此外，为提高搅拌桩施工的精度，需根据相应规定，组织成桩试验，确定泵送压力、钻进速度、水灰比、搅拌频率等，给正式作业提供数据参考。在试桩环节中，应至少制作5根，并且要在28 d后钻孔取芯，严格检查桩体长度与均匀性、完整度等。同时，借助纵向荷载试验，评估复合地基承载状态，直至试桩合格，才能安排正式操作。另外，为保障搅拌桩能顺利成桩，需避免浆液出现离析的状态，整个泵送过程不可中断，并派遣专人记录材料的时间与数量等信息。现场施工时，严格控制喷浆和停浆的时间[5]。

4 结语

本文所述工程在完工后，设置12处纵向位移观测点以及4个水准工作基点，观测到的沉降量范围为16～24 mm，并已逐渐趋于稳定。堤防整治项目的落实，有效优化工程段的整体环境，提高河道行洪泄洪的水平，改善施工区域周边的环境。通过因地制宜选择防渗加固的措施，不仅缩短对生态的负面干扰时间，降低影响程度，还有助于生态系统的整体发展。经过一系列的整治处理，使堤防工程原有的功能得以恢复，预防水土流失，维系生态环境。