水利工程中堤防防渗施工技术探讨
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摘要：堤防是重要的挡水建筑物，是世界上运用得最早、最为广泛的一种防洪工程。本文探讨了水利工程中堤防防渗施工技术，旨在与同行交流，相互促进。
关键词：水利工程；堤防防渗；施工技术
堤防工程的目的主要是防御洪水，保护沿岸广大人民群众的生命财产。洪水被河堤约束后，能有效地限制在行洪道内，增大流速，有利于泄洪排沙。下面，笔者首先对水利工程堤防防渗施工技术进行了概述，然后从混凝土防渗墙、高压喷射防渗墙、自凝灰浆防渗墙、帷幕灌浆等几个方面，对堤防防渗施工技术进行了概述。
一、概述
（一）堤防出险的主要种类
堤防出险的种类主要有四种：渗透破坏、开裂、没治和滑坡，其中，渗透破坏是最堤防出险中最主要的一种。渗透破坏的具体表现形式比较多，主要有以下六种：管涌、集中渗漏、接触流土、流土、接触冲刷。堤防渗透破坏根据险情可以分为以下三类：一是由于堤身物质结构不合理，组成物质和填筑密实度的均匀性不强而引发的，如某一堤段的堤身壤土结构较疏松或存在裂缝、孔洞等，在堤身上出现散浸、脱坡、跌窝、漏洞等；二是由堤身、堤基接触带而产生的险情，主要是由于筑堤时清基不到位或没有进行清基，堤身、堤基接触带的物质比较混杂； 三是由堤基出现问题而产生的险情，由于堤基上存在砂层、砂壤土层，它们的透水性较强，密实度较低，机构疏松，不利于堤基稳定。
（二）堤防防渗施工方案的选择
一是对于堤身的防渗处理方式的防渗体比较多，主要有以下几种：截渗墙、劈裂灌浆、锥探灌浆等。根据需要，还可以对堤身进行加厚处理或重新填筑堤身；二是对于堤防截渗墙，想方设法降低工程造价，主要可以选用价格较低的材料和薄墙；三是目前可以达到这个要求的造墙方法有：挤压法、开槽法、深沉法等，其中，造价最低的是深沉法造墙。在墙深比20m 小的时候，最具竞争力；三是高喷法造墙的价格深沉法要高，但它比较适应在地下降碍物较多、施工场地较狭窄时采用；四是对于粒径较大、砂卵砾石含量较高的地层，则应考虑采用冲击钻与其他开槽方式配合，当然，这会使造墙成本大大提高、四是可以采用反滤保护、排水减压、盖重等其他措施进行防渗处理。
二、水利工程中堤防防渗施工技术
(一)混凝土防渗墙施工技术分析
一是混凝土防渗墙是一种最常用的防渗技术，它属于垂直防渗技术，是粒状地层的主要防渗方式。它在地基防渗方面的优势比较强，可以用作永久性防渗。同时，对于正在发生渗漏和存在险情的堤坝，也可以进行防渗处理，它还常用于基坑、临时施工围堰防渗等；二是防渗墙的主要优点是：能根据需要有效地进行墙厚控制，墙段之间结合得比较紧密，安全性、可靠性较高；三是随着社会的发展，防渗墙施工技术也得到了迅速的发展，很多出现了很多造墙和造孔的新技术；四是在墙体材料方面，有普通混凝土、钢筋混凝土、固化灰浆、塑性混凝土、自凝灰浆等；五是在深度方面，不断加深。加拿大马尼夸根3 号土坝的混凝土防渗墙深度已达131m；新疆下坂地水利枢纽坝基混凝土防渗墙深度已达102m；六是在造孔机具方面，有抓斗机、正（反）循环冲击钻机、刮板 (链斗)式挖槽机、锯槽机、射水成槽机、振动沉膜、振动切槽、振动板桩等；七是为保证底部墙段的有效连接，一般是墙越浅厚度越小。墙体材料多为普通或塑性混凝土，一般根据地层及防渗要求来确定。承受的水头越小、透水性越弱，防渗性能要求就越低，墙体刚性也越小，反之亦然。
（二）高压喷射防渗墙施工技术分析
1、高压喷射法的作用机理
一是高压喷射法首先是用工程钻机钻孔到设计要求的深度,然后用高压泥浆泵,通过特殊喷嘴,把固化浆液给周围的土体进行高压喷射，同时钻杆保持一定的速度一边旋转一边提升,在射程范围内一定的土体结构被高压射流破坏,就会与固化浆液凝合,凝固后，就在土体中会形成固结体；二是这种固结体具有良好的防渗抗渗的功效。喷射流的移动方向决定了固结体的形状。一般分为三种喷射：摆动喷射、旋转喷射和定向喷射；三是地基防渗主要是用摆喷和定喷,能有效地调高地基土边坡稳定工程，可以改善水力条件；四是旋喷桩主要是用于地基加固,能有效地提高地基的抗剪度,使地基土质的变形性能得到较大的改善,使其在上部较大荷载作用下,不会产生较大的变形或遭受破坏；五是高压喷射按管路多少和喷射介质,可分为单管法、二管法和三管法,并以水泥为浆液的主要材料,同时，掺入一定的外加剂，具有抗腐蚀、防冻、速凝、早强等特殊性能,常用1∶1的水灰比。
2、高压喷射防渗墙施工技术分析
高压喷射防渗墙是把固化浆液给周围的土体进行高压喷射，同时灌入水泥浆，使被灌地层土颗粒与浆液掺混，形成防渗墙。近年来，山东省水利科学研究院王明森等科技人员，在多年高喷实践的基础上，进行了大粒径地层高压喷射灌浆构筑防渗墙技术的研究，形成以高压射浆、高喷浆液的合理选用为特色的大粒径地层高喷施工技术，在多项工程中进行推广应用，效果良好。王明森在《大粒径地层高压喷射灌浆构筑防渗墙技术研究》中认为：大粒径地层采用高喷灌浆进行防渗加固施工，为达到经济、高速、优质完成任务，必须采取综合性的技术措施。利用潜孔锤套管跟进造孔是解决大粒径地层成孔的较为理想的技术。
（三）自凝灰浆防渗墙
自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成“自凝灰浆”，在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆，完工后自行凝固，形成墙体起防渗补强作用。该技术在美国、法国等国家均已使用，我国尚处于起步阶段。
（四）帷幕灌浆
1、灌浆法的作用机理
灌浆法是把能固结的浆液利用一定地压力从钻孔注入建筑物的裂隙或岩土孔隙或中,从而使其物理性能得到改善，更具有防渗作用的一种方法。一是在堤防防渗中的灌浆,是利用一定的压力作用, 从堤防的孔隙和裂隙渗入，然后固结，就能起到防渗的作用；二是当压力越小,浆液扩散的距离就越小，吸浆量也就越小,当压力越大时，浆液扩散的距离就越大，吸浆量也就越大。因此，这又被称之为渗入性灌浆；三是一般用于灌浆的主要材料有: 水泥浆、水泥砂浆和水玻璃浆液、黏土浆、水泥和水玻璃浆液和水泥黏土浆；四是水泥黏土浆是黏土和水泥混合所构成的浆液。黏土和水泥的混合,具有互补性，可以互相弥补缺点,使构成的灌浆浆液具有较好的性能。水泥黏土浆与水泥浆液比较而言，水泥粘土浆的成本更低,流动性更强、抗渗性更好,结石率更高。目前,在砂砾石结构的堤坝基础防渗处理中，主要采用的帷幕灌浆防渗施工技术,其浆液主要是水泥黏土浆。
2、帷幕灌浆
帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性。我国常采用孔口封闭灌浆法，随着二滩、小浪底工程的建设，国际上一些高效率的施工方法，如GIN 灌浆法、自下而上纯压式灌浆法等引进我国，促进了我国灌浆技术的发展。
总之，水利工程中堤防防渗施工技术是一门重要的防渗技术，我们应不断探究，改进和创新施工技术，不断提高堤防防渗施工技术水平，以更好地为国家的水利工程建设服务。
参考文献：
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