浅谈水利工程堤防防渗施工技术

段仁辉

摘 要：水利工程是重要的基建工程，不同的水利项目具有防洪、节水灌溉或发电等功能。如果工程中存在渗透问题，会对工程质量造成难以预料的负面影响，给周边居民人身财产造成威胁。基于此，对水利堤防工程的渗水原因进行了分析，并且按照测定位置及深度、选择钻机以及施工过程的控制等方式对施工流程进行了阐述，详细讨论了主要的防渗施工技术，希望能够给相关从业者带来一些启发。

关键词：水利工程；堤防；防渗

中图分类号：TU74                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）02-0103-03

0引言

堤防作为水库、河流和其他水体的挡水建筑体，其稳定性和防渗功能对于确保水资源的安全与有效利用至关重要。防渗施工技术的主要目的是减少水通过堤防渗漏的现象，防止堤体失稳避免水土流失，从而确保堤防的安全与使用寿命。

传统的防渗方法如土壤混凝土、粘土层等仍在使用。但随着技术的进步，更加高效和环保的材料和方法，如HDPE土工膜、土工布、注浆材料等，越来越多地被采纳。这些现代化的技术和材料不仅提高了施工效率，减少了工程成本，还显著提高了堤防的防渗能力和使用寿命，对水利工程发展产生了深远的影响，保障了水库、河流和其他水体的水资源安全，大大降低了因堤防渗漏造成的水土流失和相关的环境问题。通过提高堤防的稳定性和使用寿命，大大减少了维护和修复的频率和成本，使得水利工程更加經济高效。

1 水利堤防工程渗水的原因

1.1 设计问题

在进行水利工程项目的设计和规划时，目前设计中的不足包括选材不当、结构瑕疵和施工技术使用不合理等问题。例如，当设计没有考虑到当地的土壤性质和地下水位时，使用的材料可能不能有效阻止水分透过。某些材料在长时间的浸泡下可能失去其阻水性，但在设计中没有考虑到这一点。设计中未能考虑到水流的压力变化，会让堤防结构中出现裂缝或空隙，这些裂缝在高水位或洪水期间会变得更加明显。如果设计未能指导正确的施工方法，施工人员还会采用不当的方法，或忽略重要的施工细节，进一步增大堤防渗水的风险。

1.2 原料品质缺陷

水利堤防工程的渗水问题，很大程度上与原料品质缺陷有关。堤防建设施工时，如果原材料的品质没有到严格把关，则会在结构中带入砂粒过大或者过细的材料，让堤身的均匀性不足，那么水利设施投入使用后在某些区域会形成微小的裂缝。这些裂缝在水流冲击下会逐渐扩大，成为渗水的通道。如果材料的抗渗性未达到标准要求，也会使水分逐渐渗透在堤体中，时间久了这种局部的微渗会导致堤防结构的整体稳定性发生变化，甚至可能引发堤防垮塌的风险[1]。

1.3 施工问题

施工阶段如果操作不当或管理疏忽，容易在堤防结构中留下隐患。例如，施工中的接缝处理不当，则接口处就会有缝隙，成为水分入侵的薄弱环节。不规范的施工流程，比如在不适合的气候条件下施工，也会对堤防的抗渗性能产生不利影响。加强施工质量管理，严格施工操作，是确保堤防工程稳定、避免渗水的关键所在。

1.4 时间结构变化

随着时间的流逝，水利堤防工程的使用性能也在逐渐发生变化，其防渗漏和牢固等各种性能都会逐渐减弱，长时间的自然环境影响，如风化、冻融和雨水冲刷，都可能导致堤防结构出现变形或裂缝现象。堤防内部的材料，在经过多年的物理和化学作用后，也会出现老化、腐蚀或其他性质的改变，使其抗渗能力下降。这些由于时间推移引起的结构性变化，都会产生渗水问题，对堤防的稳定性和使用寿命产生威胁。

2 水利工程堤防防渗施工技术操作要点

2.1 测定位置及深度

利用全站仪来设定防渗帷幕的中心线和关键参考点，每个标定点都要与设计图纸上的参数相符，误差要严格控制在允许的范围内。采用水准仪来测量并标定当前的高度，确保其基准面要与设计方案相吻合。针对每个预定的灌浆孔或防渗结构，都要用卷尺来确定其具体的位置，防止偏离预定的位置。根据设计要求，用水准仪测量每个孔的开口实际高度，并使用科学的方法计算其深度[2]。

2.2 钻机选型

常见的钻机有回转式、回转冲击式和冲击式3大类，这些钻机各有特点，能够满足不同工程条件和需求，比如回转式钻机因其稳定性和高效率在许多项目中得到应用。选择正确的钻机不仅能保证施工进度和质量，还能减少由于设备不匹配导致的潜在问题。尤其在堤防防渗施工中，钻机的性能和准确性直接影响到防渗效果和工程安全。

2.3 施工过程控制

灌浆孔孔底与射浆管的间隔必须严格控制在50 cm以内，并始终按照自上而下的方式进行操作。遇到复杂地质条件时，完成灌浆操作后需要进行适当的凝固等待。钻孔时也要按照从顶部到底部的顺序分段进行。

为确保工程质量，利用先导孔的透水特性来绘制渗透剖面图，从而进行帷幕底部设计的复核。在确认灌浆管口与孔底的距离不超过规定的50 cm的前提下，将灌浆管插入灌浆段的最底部。

整个工程施工应按照清晰的步骤进行，包括先钻孔、然后清洗、接着注水、最后进行灌浆。在这一系列操作中，每一步骤都必须准确无误，避免出现任何可能导致工程安全和质量受损的失误[3]。

2.4 开展灌浆压水试验

在灌浆开始前先对灌浆孔裂缝采用单孔冲洗法进行压水冲洗，设定压力为灌浆压力的80%，当回水清澈即可停止冲洗。然后，按从上至下的顺序，对先导孔进行分段压水实验。这个实验的压力是最大灌浆压力的80%，并持续约20 min，期间每隔5 min就需要记录一次流量数据。开展压水实验不仅可以评估基岩的透水性，还有助于为后续灌浆工作提供有价值的参考。

2.5 控制浆液配比

需要对灌浆液进行试验，以此为基础来明确合适的浆液比例，浓度的调整遵循一个基本原则，即从较低浓度逐渐提高到所需的浓度。具体的配比要根据工程实际的透水情况来确定，当工程在灌浆前的透水率低于5 Lu时，通常选择的水灰比为5。如果透水率高于5 Lu，为了确保更好的灌浆效果，会选择水灰比为3，这是一个较浓的比例。在实际的施工中，根据现场透水率的变化，还可能需要对这个比例进行相应的调整，确保灌浆液的性质能够满足施工的需求，达到最佳的防渗效果。

2.6 控制灌浆流程

在整个施工过程中，自上而下进行每个段落的灌浆，要严格按照预定的最大压力标准执行。为确保浆液在每个阶段均匀分布，浆液注入量控制在1 L/min以下，当浆液连续注入达到60 min并且满足各项工艺要求，可以认为该段的灌浆工作已经完成。

3 水利工程堤防防渗施工技术分析

3.1 帷幕灌浆技术

该技术主要针对工程中的土层或岩体结构，通过精确注入的施工方式，将浆液充分填充到土壤或岩石的孔隙或裂缝中。灌浆后的土壤或岩石将具有更强的阻水性，从而达到优良的防渗效果[4]。这不仅可以减少渗漏的风险，还能确保水利工程的长期稳定和安全运行。此外，将帷幕灌浆技术与其他工程结构，如内部排水系统相结合，还能进一步增强其防渗性能。

3.2 高压喷射灌浆技术

该技术主要利用高压泵对浆液进行高压喷射，使浆液在裂缝或孔隙中扩散，达到封堵和加固的效果。高压喷射灌浆技术需要先对堤防的裂缝、孔隙进行详细的勘查，确定灌浆的深度和范围，选择适当的浆液配方。根据实际的工程条件和需求，可以选择水泥浆、化学浆或其他特殊浆液。

在灌浆过程中要确保浆液均匀分布在裂缝或孔隙中，要设置合理的喷射压力，避免浆液的浪费或堆积。完成灌浆后，需要对灌浆效果进行检测，确保其达到预期的防渗效果。高压喷射灌浆技术不仅能有效地解决堤防的渗透问题，还能提高堤防的整体稳定性。但需要注意的是，此技术操作要求较高，需要专业的施工团队和设备来确保施工的质量和安全。

3.3 劈裂灌浆技术

劈裂灌浆技术是在预先设定的压力下，使浆液进入土体的微小裂隙中，通过浆液的扩散和凝固，达到封堵裂隙和加强土体的双重目的。

施工前需对堤防裂隙和土体的性质进行深入了解，只有充分了解土体的特性，才能更好地确定灌浆的压力、深度和浆液的配方。在灌浆过程中，控制灌浆压力至关重要，压力过大可能导致新的裂隙产生，压力过小则达不到预期的灌浆效果。

随着浆液在土体中的扩散，原有的裂隙会逐渐被浆液填充，土体的整体强度也会得到相应的提高。劈裂灌浆技术还可以根据土体的实际情况，灵活调整施工参数，如浆液的流量、灌浆时间等，确保灌浆效果的最大化。完成灌浆后，需进行效果检测，确保裂隙已被完全封堵，达到预期的防渗和加固效果。

3.4 混凝土防渗墙技术

混凝土防渗墙是一种垂直于土体的结构，其主要作用是截断渗流通道降低渗透系数。施工前需对土层结构、渗透特性进行充分勘查，为防渗墙的深度、厚度、材料选择提供依据。

在确定了防渗墙的设计参数后，采用特制的挖掘设备，如长臂挖掘机或钻孔设备，进行沟槽的挖掘。挖掘到预定深度后，采用预混合混凝土或现场搅拌的混凝土进行灌注，确保混凝土充分充填沟槽，与原土体形成紧密结合。一旦混凝土防渗墙建成，将形成一个有效的屏障，大大降低堤防的渗流量延长水利工程的使用寿命。对于那些地下水位高、土体渗透系数大的地区，混凝土防渗墙技术是必不可少的。

3.5 卵砾石层防渗帷幕灌浆施工技术

卵砾石层由于其较大的空隙和不规则的结构，容易导致水分子的渗透，对此应用灌浆技术成为了一个有效的解决方案。在具体施工中，先对卵砾石层进行详细的勘测，获取其厚度、分布和物理特性。科学选择灌浆材料，通常包括黏土、泥浆以及其他添加剂。这些材料不仅可以充填卵砾石层的空隙，还可以与其形成牢固的结合。

注浆的深度、密度和顺序都需要精确计算，以确保注浆效果的最佳化。在灌浆过程中通过专用的注浆机设备，将灌浆材料均匀、连续地注入卵砾石层中，直到达到预定的灌浆厚度和范围。灌浆后需要对其进行充分的固化，以确保灌浆材料与卵砾石层之间的紧密结合[5]。在注浆过程中要严格规定孔的数量和排列，通常设置为3排或更多，让灌浆液能均匀分布充分填满孔隙，达到预期的防渗效果。

3.6 复合土工膜施工技术

复合土工膜因其轻便、强度高和优越的防渗效果被广泛采用，这种材料不仅成本低、伸缩性好，还具备强大的应变能力。施工前要对待铺设区域进行勘测，确保地基平整没有尖锐物体。在正式铺设复合土工膜前，工作人员需进行预铺，检查有无瑕疵或损伤。

选择宽幅复合土工膜可以有效降低接缝的数量，从而提高防渗性能。根据施工标准裁剪后，需要按照堤坝需求进行拼接，确保技术达标。拼接时考虑加入钢管以进一步增强其防渗功能。实际铺设时工作人员需对膜的铺设方向、拉伸度等因素进行精确控制，确保其与基层完美贴合减少后期对其造成影响。特别要注意，施工人员应穿软底鞋以避免对复合土工膜造成损伤。

3.7 土工布防渗技术

土工布由合成聚合物材料制成，在堤防防渗应用中，可以有效地隔绝渗水途径，从而达到控制地下水位、降低渗流量的效果。施工时土工布应按设计要求平铺在预定位置，其上下应有一定厚度的土层，以确保土工布与土体紧密结合，防止因受力不均或物理破损导致的防渗失效。应确保接头部位无渗漏，且接头的稳定性要与土工布主体相当。

此外，土工布的施工也要考虑与其他如排水系统等工程部分的配合，让整体的防渗效果都符合施工要求。长期运营中，还应定期检查土工布的状态，及时发现并修复可能的破损或老化问题

3.8 深层搅拌防渗墙技术

深层搅拌防渗墙技术采用深层搅拌机械，将特定的水泥浆料与原土深度搅拌，形成具有一定强度和低渗透性的土水泥体。这种土水泥体既保持了土的固结性能，又具备了水泥的抗渗特点，从而为堤防提供了坚固的防渗屏障。

根据设计要求确定搅拌深度和范围，然后使用搅拌机具在预定位置进行深层搅拌，搅拌过程中将特制的水泥浆料注入，确保与原土充分混合。搅拌完成后土水泥体需要一段时间来固化和成熟，其间应保持其湿润状态，防止裂纹的产生。随着固化过程的进行，水泥体的强度和防渗性能会逐渐增强，直至达到设计要求。

深层搅拌防渗墙的施工质量直接决定了防渗效果，因此施工中应严格控制搅拌的均匀性、浆料的配比和质量、搅拌速度和时间等关键参数，确保土水泥体的质量稳定。对于施工后的土水泥体，也应定期进行检查和维护，及时发现和处理可能的问题，保证其长期的防渗性能。

4 结束语

堤防的防渗能力对于确保水资源安全和避免洪水灾害尤为关键。随着技术的发展，现代化的防渗施工技术如HDPE土工膜、土工布等不仅提高了施工效率，还极大地增强了堤防的防渗效果。随着技术的持续进步，更多创新的方法和材料将应用于水利工程，为确保人们生命财产安全提供有力保障。

参考文献

[1] 徐丽娟.水利工程中堤防防渗施工技术分析与应用研究[J].水利科学与寒区工程，2022，5（10）：124-126.

[2] 赵烨.水利堤防加固工程中防渗墙施工技术的应用[J].建筑技术开发，2022，49（24）：89-91.

[3] 曾艳.试论水利水电堤防工程防渗施工与质量管理[J].建筑與装饰，2022（21）：64-66.

[4] 张有义.防渗加固技术在水利堤防工程中的具体应用[J].环球市场，2020（9）：346.

[5] 何建红.关于防渗加固技术在水利堤防工程中的具体应用[J].建材与装饰，2020（9）：282-283.