水利堤防加固工程中防渗墙施工技术研究

李星宇 广东省水利水电第三工程局有限公司

作为需要持续运行的设施，水利堤防出现结构损伤的情况无法避免，加之水利堤防需要长时间承受水体的冲击，发生渗漏或其他问题的概率自然较高，若相关人员未能做到及时发现并消除上述隐患，便会威胁附近“泛洪区”居民的安全。由此可见，对水利堤防进行防渗加固极为重要，堤防防渗加固最常见的施工工艺为防渗墙施工。本文选择对防渗墙施工要点进行研究，供相关人员参考。

1.什么是水利堤防加固工程

国内对水利堤防进行加固的手段较多，其中最具代表性的为填充及堵漏，旨在确保水利工程可长期、稳定运行，在对堤防整体质量进行提升的前提下，最大程度避免水体长时间冲击，导致地方被侵蚀或是受损。目前，堤防堵漏常用方法有建设防渗墙、灌浆施工、防渗土工膜等，上述方法的适用情况和条件不同，相应地，施工方法与技术也存在明显差别，需要施工方以现场情况为依据加以选择，确保加固效果可最大程度接近预期。

2.防渗墙技术施工要点探究

2.1 常见结构

对防渗墙进行布置的方式分为三类，分别是嵌固式、悬挂式和组合式。若以墙体结构为依据，则可将防渗墙分成柱状防渗墙、槽孔防渗墙、混合防渗墙，不同类型防渗墙的特点均有所不同。首先是柱状型，即搅拌桩；其次是槽孔型，成槽方法包括铣削、钻抓和钻劈等，施工期间可用的机械较多，主要有锯槽机、钢绳冲击钻机、回旋钻机和射水成槽机等；最后是混合型，该结构形式的特点为组合使用，可起到优缺互补的效果。

2.2 技术特点

2.2.1 结构稳定

水利堤防需要长时间经受水体的冲击，因此，即使防渗墙能够做到内部无水体渗入，如果其稳定性不理想，同样会由于水体冲击而出现倾倒或是偏移的情况，进而使防渗效果无法达到预期。由此可见，对防渗墙而言，要想使自身功能得到充分发挥，前提是要保证结构稳定且可靠。

2.2.2 便于施工

现阶段，防渗墙类型及施工方法十分多样化，但无论采取何种施工方法，其步骤均相对简单。以射水法为例，施工方可通过两步完成施工，第一步是破坏原结构，第二步是浇筑混凝土，随着结构性能得到提高，防渗效果自然会变得更加理想，下文将对此做详细说明。

2.2.3 不透水

防渗墙所用材料多为不透水材料，即便墙体表面需要长时间与水接触，仍然能够有效避免出现水体渗入墙内的情况。随着使用时间的延长，防渗墙表面可能会出现少量缺口，但其内部结构仍然能够对水体进行阻隔，防渗效果有目共睹。

2.2.4 成本低

防渗墙材料以钢筋、混凝土为主，上述材料均十分常见，具有成本低和便于制作的优点，无形中提高了防渗墙的经济价值。另外，近几年，防渗墙使用泥浆的比例有所提高，用泥浆替代传统材料，可进一步降低施工成本，但要注意一点，泥浆适用范围较窄，要想对其加以运用，前提是保证现场条件符合有关要求。

2.3 主要功能

对水利堤防而言，防渗墙的核心功能有三个，首先是预防渗漏，其次是承担或减小水体冲击所形成作用力，最后是阻断水体接触堤防结构的途径。一般情况下，施工方会选择在堤防质量不理想的区域建设防渗墙，旨在对堤防质量所存在不足进行弥补，凭借防渗墙所具有特性，为堤防结构提供全方位的保护。现阶段，常见的防渗墙类型主要有两种，分别是永久防渗、临时防渗，前者将防渗墙视为改善工程质量的措施之一，在应用价值、功能价值等方面，均有较为突出的表现。后者则强调通过防渗墙对堤防、水体进行阻隔，随后，对存在质量问题的区域进行处理，待堤防质量达到行业标准后，便可将防渗墙拆除。

2.4 施工方法

2.4.1 射水法

射水法造墙采用泥浆护壁，主要工具为二代机组，包括正循环系统、造孔机和浇筑机等部分。卷扬机负责向造孔机提供动力，确保成型装置可反复多次的冲击防渗面，使防渗面形成相应的槽孔，先施工单号操控，在灌注砼初凝48—72h后再施工双号操控，检查高速成槽机水平，确保导向系统垂直；成槽达到入岩深度0.5m后清孔，提钻后检查操控质量，为保证墙厚不小于22cm，槽孔厚度应超过22cm，泥浆浓度应根据地质条件进行调整，并严格保证槽孔泥浆水位。以槽孔水平面为依据，对行驶路径进行确定，将机组转移至行驶路径，确保在机组横移过程中，机组内射水装置可向堤防内喷射水柱，将原土破坏，正循环系统的作用则是将土渣排出。待清理原土的工作告一段落，便可通过浇筑机对混凝土进行浇筑，获得相应规格的防渗墙。

2.4.2 深层搅拌桩

以主机传动系统为依托，确保并列钻杆匀速旋转，由旋转钻头向钻机施加动力，推动钻机沿预设路线到达指定位置。待钻进实际深度达到设计要求，便可对搅拌设备进行提升，保证搅拌设备和槽孔的孔口处于同一高度。连接槽孔与水泥泵，将水泥泵状态切换为开启，确保水泥浆能够匀速注入孔内，随后，再运用搅拌装置搅拌堤防内原土和水泥浆，获得具有良好防渗性能的防渗墙。若防渗面积相对较大，则需要持续推进钻机，直至钻进边界与防渗墙搭接端相连，确保所形成防渗墙连续且可靠。施工期间应对水泥浆质量进行严格控制，保证施工所用材料均已通过防渗测试，以免由于材料性能不达标，导致防渗墙无法发挥出应有作用。

2.4.3 开槽机开槽

现有开槽机（如图1所示）主要包括以下几部分：起重设施，电气系统，设备底盘，排渣系统，液压系统。正常工况下，开槽机可将液压系统所形成动力尽数传递到刀杆上，由刀杆带动刀排通过反复切削的方式获得槽孔。而切削期间所形成土渣，通常会在自身重力的影响下落到槽底，随后，由排渣系统将其排到槽孔外。通过灌注泵或是人工灌注的方式，将浓度符合要求的泥浆匀速注入孔内，待泥浆完全凝固，便可获得防渗墙。在运用开槽机进行施工时，相关人员应对防渗面尺寸引起重视，合理选择刀排及刀杆规格，避免由于槽孔直径偏大，导致施工量及难度大幅增加。

图1 开槽机

2.4.4 组合机开槽

组合钻机（如图2所示）内部结构往往较为复杂，核心构件有砂石泵、多头钻头以及反循环系统等，通常需要凭借主机传送系统带动潜水钻匀速切削土层，切削所形成土渣则通过砂石泵被尽数排出，从而获得符合要求的槽孔。建造防渗墙的步骤如下：首先，对隔离体橡胶囊、导管进行安装；其次，浇筑混凝土；再次，将隔离体拔除，最后，实施再循环。施工期间有以下几点需要引起重视：一是前期准备阶段，应有序开展测量放线、砌筑导槽和铺设钢轨等工作，在对组合钻机进行安装的前提下，确定钻机架位置，为后续的开槽提供便利。二是尽量做到连续浇筑混凝土，避免出现浇筑中断的情况，若由于突发情况需要中断浇筑，则要将中断时长控制在2min以内，这样做可保证混凝土性能不受到严重影响。

图2 组合钻机

3.防渗墙在工程中的具体应用

3.1 项目概况

某地政府计划对水利堤防进行加固，该水利堤防总长度为2.8km，迎水侧面积在80万m²左右，由于该堤防投入使用的时间较长，现已出现了较为明显的渗漏问题，需要尽快进行防渗处理达到加固效果。该工程地面部分的原高度在25m左右，防洪墙应略高于堤防，二者高度差以3m为宜，堤顶宽度在2m～4m间。前期准备阶段，施工方派专业人员前往现场，对地质条件进行了考察，发现施工现场的地质情况相对复杂，主要包括花岗岩、壤土还有淤泥，但地质状态和整体强度较为理想，可保证所建设防渗墙发挥出应有作用，这点需要有所了解。

3.2 施工方案

该堤防有三个区域存在渗漏点，且各渗漏点均为典型的穿透性渗漏，穿透深度约为堤身的2/3～1/3，只有尽快进行加固处理，才能避免更严重的问题出现。施工方出于对技术实用性进行提高的考虑，在对渗漏点位置、附近情况加以确定后，决定采取射水法+开槽机开槽，其中，一处泄漏点用射水法处理，其他渗漏点则用开槽法处理。

在用射水法进行施工时，先进行钻孔，再按照上文所介绍流程完成后续施工，期间应对原土破坏规模严加控制，本项目的破坏规模为2m³。待射水环节告一段落，相关人员便着手对实际破坏情况进行了测量，测量结果符合要求。另外，施工期间还要对杂物进行清理，避免由于洞内堆积大量杂物，导致后续浇筑工作无法顺利展开。

开槽法的施工流程如下：第一步，对各渗漏点情况进行统计，在本项目中，有两个渗漏点符合开槽法施工要求，二者的高度为0.5m和0.8m，宽度是0.7m和0.4m，深度则分别是2.1m和2.3m。第二步，以检测所获得参数为依据，对刀排及刀杆进行选择。第三步，按照上文所介绍流程完成施工。成墙后28d，经专业人员检查，防渗墙质量符合项目要求。对防渗墙进行检测的技术要点如下：其一是墙体接缝。据统计，在出现渗漏问题的防渗墙中，约有80%的防渗墙存在接缝质量不达标的情况，对墙体接缝进行检测，其重要性有目共睹。在本项目中，相关人员以分槽段为依据，通过全面清理防渗墙的方式，使接缝存在夹泥等问题的概率被降至最低，与此同时，还对接缝搭接长度进行了检查，确保搭接长度均处于1m～2m这一范围，对于检查期间发现的、长度不符的接缝，第一时间对其进行了处理，杜绝日后出现不必要的问题。其二是垂直度。只有垂直度合理的防渗墙，才能始终与墙体的轴线保持一致，本项目所建设防渗墙的深度较深，对垂直度所提出要求为垂直度偏差在0.4%以下。在检测垂直度时，应如实记录轴线偏差、左右偏差，若发现倾斜度超出规定范围，需尽快进行补救。检测结果表明，该防渗墙垂直度符合项目要求，可正式投运。

4.结论

经过防渗墙改造的水利堤防已投运数年，期间防渗墙未发生质量问题，堤防原渗漏点没有再次出现渗水情况，说明堤防结构稳定且防渗性能良好，在社会性和经济性方面均有突出表现。未来开展类似项目时，施工方可借鉴该项目的做法，综合考虑现场水文与地质情况，对防渗墙形式及施工方法加以确定，为堤防所具有安全性以及稳定性提供有力保障。